淺析船舶建造柴油機故障
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摘 要：本文簡述了船舶柴油機的工作原理，闡述了船舶柴油機制造檢驗、來貨檢驗要求，探討了船舶柴油機質量可靠性影響因素及故障判斷技術，剖析了近期建造船舶中出現的船舶柴油機的故障案例及應對措施。
關鍵詞：船舶柴油機;建造;檢驗;質量可靠性;故障
中圖分類號：U671.92 文獻標識碼：A
Abstract： This paper briefly describes the working principle of marine diesel engine， expounds the requirements of manufacturing inspection and incoming inspection of marine diesel engine， discusses the factors affecting the quality reliability of marine diesel engine and fault judgment technology， and analyzes the fault cases and countermeasures of marine diesel engines in the ships recently built.
Key words： Marine diesel engine; Construction; Inspection; Quality reliability; Fault
1 前言
船舶試航過程中常發生柴油機故障，使試航時間延長。如何保證船舶柴油機質量，降低柴油機試航故障率，有必要對柴油機結構及檢驗內容進行透徹的了解與研究，并尋求一些實效的預判方法。
2 船舶柴油機的基本工作原理
船舶柴油機是將柴油的化學能轉變為熱能、機械能的壓縮發火的往復式內燃機。一般中、高速柴油機為四沖程柴油機，低速為二沖程柴油機：四沖程柴油機是指活塞在氣缸中來回共四次行程，即曲軸轉二周完成進氣、壓縮、膨脹、排氣二個工作循環的柴油機;二沖程柴油機是指活塞在二個行程中完成進氣、壓縮、膨脹、排氣一個工作遁環的柴油機。
船舶柴油機的組成部分，主要包括：固定部件、運轉部件、進氣和排氣配氣系統、燃油系統、潤滑系統、冷卻系統、起動系統、調速裝置等;此外還包括換向裝置及將起動、調速、換向和停車集中控制組成的操縱系統;多數柴油機還設有增壓系統，以進一步提高柴油機做功能力。
3 船舶柴油機的制造、來貨檢驗
船舶柴油機由造船廠外協制造單位配套供應，經驗船師、船東驗收后拆成若干大部件，再吊到船上組裝。船舶柴油機技術協議書作為采購合同的附件，對柴油機性能參數要求明晰，規定了柴油機的組成、接口、主要性能、環境條件、設計及制造要求、質量保證要求、試驗及交付、供貨要求和售后服務等內容。
柴油機在生產廠家制造、組裝完成后，需進行臺架試驗和出廠試驗，主要包括：啟動換向試驗、超速試驗、推進特性試驗、調速性能試驗、減缸試驗、倒車試驗等。
柴油機船舶建造的工藝，包括：軸舵系拉線安裝工藝、液壓安裝螺旋槳工藝、管子加工和安裝焊接工藝等。
船舶建造系泊、航行試驗大綱及試驗冊詳盡規定了柴油機參數性能試驗項目，并落實于柴油機試驗項目檢驗表中;在柴油機系統的重要控制點，設置了高、低溫報警及低壓報警安全裝置。表1為柴油機船舶建造階段的主要檢驗項目表，通過施工人員的自互檢、質量檢驗人員的把關、船東的檢驗，保證了船舶柴油機的建造質量。
4 船舶柴油機的質量可靠性
船舶柴油機系統結構復雜、自動化程度高，采用高壓高效的增壓器、電子調速器系統、電控燃油噴射系統、高壓共軌燃油噴射系統、智能化電子控制系統等。
船舶柴油機質量可靠性取決于許多因素，包括：設計不合理、制造缺陷、安裝不當、磨合不當、部件疲勞、磨損、腐蝕、老化等。
柴油機設計、制造方面存在的可靠性問題，包括：機油泵失效、柴油機冷起動困難、起動電機故障率高、油水混合問題、柴油機增壓器進油管脫頭斷油、氣缸漏油等。
柴油機的故障率隨著時間的推移呈浴盆曲線形態，即初期故障期和磨損故障期的故障率高、偶發故障期的故障少。初期故障多的原因是設計、加工不良以及安裝不當等;在磨損故障期多是由于設備零件已經嚴重磨損或老化，使故障率上升。
為了提高船舶柴油機的可靠性，設計階段需進行可靠性的設計分析，提高可靠度;制造方面需建立充分有效的質量保證體系，從材質、加工精度、工藝流程等方面保證建造質量;安裝方面嚴格執行工藝流程和檢驗流程，保證間隙、預緊力、找正等安裝精度;主機的使用管理方面要按要求操作，及時保養、維修等。
為了維持船舶柴油機的性能，要通過用人的五感（視、聽、嗅、味、觸）或簡單的工具儀器，按照預先設定的周期和方法，對規定部位進行預防性周密檢查，以掌握船舶柴油機的壓力、溫度、流量、泄漏、給脂狀況、異音、振動、龜裂（折損）、磨損、松弛等十大要素，以便隱患和缺陷能夠早發現、預防及處理。
5 船舶柴油機的常見故障判斷技術
目前，應用于船舶柴油機故障診斷技術方面的檢測、分析和診斷的方法主要有：振動和噪聲診斷法;磨損殘留物、泄漏物診斷法;溫度、壓力、流量和功率變化診斷法;應變、裂紋及聲發射診斷法等。診斷基本技術主要包括：檢測技術;信號處理技術;振動和噪聲診斷技術;潤滑油磨粒檢測技術;溫度監測技術等。 ?。?） 檢測技術
首先要定量檢測船舶柴油機的各種參數。有些參數的取得無需傳感器;有些則要選擇傳感器裝置以獲取有關的診斷信息。
?。?）信號處理技術
如果獲取的信號能直接反映船舶柴油機狀態，則與正常狀態的規定值相比較即可得出柴油機處于某種狀態的結論。
?。?） 振動和噪聲診斷技術
振動和噪聲診斷技術就是通過儀器對運行中的船舶柴油機表面部件的振動和噪聲進行測量與分析，防范因振動產生的不良影響。
?。?）潤滑油磨粒檢測技術
磨粒檢測技術主要有：鐵譜分析、光譜分析、過濾分析等。在故障診斷中，應用最多的是鐵譜分析技術，它是通過分析船舶柴油機潤滑油中的鐵磁磨粒判斷設備故障的技術。
（5）溫度監測技術
溫度監測技術是利用紅外技術等溫度測量的方法，檢測溫度變化，對船舶柴油機某部分的發熱狀態進行監測，從而判斷船舶柴油機的運行狀態和故障程度的技術。
6 船舶柴油機故障案例
在柴油機建造、試航、航行中，近期處置過的一柴故障案例及采取的應對措施如下：
?。?）柴油機拐擋數據超出公差范圍
原因主要為在運輸途中和外界環境變化導致柴油機基座變形，影響拐檔數據。通過調整主機軸承間隙、基座墊片厚度等，拐擋數據合格;
（2） 柴油機中冷器海水冷卻管銹穿
形成的主要原因有兩點：一是空冷器制造過程中，尤其是外脹關鍵過程質量控制存在不足，如現場清潔防護、內翻毛刺清除、外脹管尺寸控制等，可能導致銅管管口處壁厚不均或銅管內壁劃傷，經海水沖擊腐燭在銅管內壁形成凹坑并最終穿透漏水;二是進入空冷器內部的硬質垃圾較多，包括海洋生物，在海水沖擊過程中加劇銅管內壁受傷、腐蝕穿透。應對措施如下：加強并提升管端外脹（外脹管密封）關鍵過程的質量控制;系統管路增加鋅塊接座，以延緩并減輕海水腐蝕空冷器的程度;采用更高級別的耐蝕防腐銅管。
?。?）柴油機噴油器冷卻單元淡水柜上方有柴油漂浮
經檢查發現噴油器密封圈老化，高壓燃油進到噴油器冷卻水管路系統。應對措施：更換噴油器密封圈，重新調整壓力。
?。?）柴油機排煙管法蘭漏煙嚴重
漏煙原因為密封墊片安裝不平衡、螺栓上緊不均勻、排煙管冷熱溫差大及振動所致。應對措施：更換波紋管密封墊片，調整安裝。
（5）柴油機C缸拉缸
拆檢發現C缸活塞外表面磨損嚴重、缸套內表面局部磨損、活塞銷內短管斷裂、斷裂端受擠壓機械變形嚴重。原因為卡環失效或漏裝、活塞銷內部管子外躥導致拉缸并進而引起管子扭曲斷裂。應對措施：將C缸成套更換。
（6）柴油機機帶冷卻水泵轉動齒輪軸承燒損
原因為柴油機裝配期間清潔不足、滑油管路中異物顆粒殘留，引起潤滑油膜失效，使中間軸與軸承異常磨損。應對措施：全套更換冷卻水泵中間齒輪總成。
7 結論
為了降低船舶柴油機的故障：設計階段必須進行可靠性分析;制造方面建立充分有效的質量保證體系，嚴格檢驗項目;操作使用流程規范;了解故障診斷基本技術，有效狀態監測維護。
參考文獻
[1] 馬善偉， 樂正偉等. 柴油機故障診斷技術綜述[J]. 上海第二工業大學學報， 2008（2）.
[2] 徐立華， 羅紅英， 黃政. 船舶柴油機[M]. 哈爾濱工程大學出版社， 2006
[3] 王海燕， 唐潤. 質量可靠性理論與技術[M]. 電子工業出版社， 2014.
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