① 船用柴油机各缸负荷分配不均的原因有哪些怎么调整
一,封缸运行
船舶在航行时,当柴油机的一个或一个以上的气缸发生了故障,一时无法排除,此时可采取停止有故障气缸运转的措施.
根据船舶规范要求,六缸以下的柴油机,应能保证在停掉一个气缸的情况下继续保持运转;缸数多于六个的柴油机,应能保证在停掉两个气缸的情况下保持运转.所以停掉一二个气缸,柴油机转入应急运转,是可以维持船舶继续航行的.
1.单缸停油
这种只采取停油而不拆除运动部件的封缸运行又叫减缸(或停缸)运行.具体步骤:
1)利用停油机构(专用工具)将高压油泵柱塞下方的滚轮抬起,使滚轮与凸轮脱离接触,该缸喷油泵则停止工作;
2)也可用打开该缸喷油器上的回油阀的办法使燃油停止喷入气缸.但不要采取关闭该高压油泵进油阀(如果装有的话)的办法来停止供油,以免喷油泵偶件因干摩擦而咬死.
单缸停油后,还应采取下列措施:
1)适当减少该缸的润滑和冷却.
2)打开该缸的示功阀.
2.只拆除活塞组件的封缸运行
只作拆除活塞组件(包括活塞杆填料函)处理.连杆和十字头仍留在机内随曲轴一起运动.
除采取单缸停油措施外,还需要进行下列处理:
1)用专用工具封住活塞杆填料函箱孔.
2)关闭该缸冷却液进出口阀,并封闭活塞冷却系统.
3)弯流扫气的柴油机,要用专用工具封住气缸的排气口,直流扫气或四冲程机,根据具体情况将气阀锁住在常关的位置.
4)拆除通向该缸起动阀的所有管路,并用封头将该缸的空气管路堵死.
5)某些类型的柴油机,为了保证十字头,连杆大端的正常润滑,应将十字头上活塞杆的安装孔封住.
3.活塞,连杆,十字头都拆掉的封缸
除了采取单缸停油及上述拆除活塞封缸运行中的2,3,4项措施外,还应进行下列处理:
1)封闭该缸的润滑系统.
2)用专用工具封闭该缸曲柄销上的油孔.
不论采取上述哪一种封缸运行时,除了规定的处理措施外,都必须注意下面几点:
1)减小油门,降低柴油机的转速以防止其余各缸超负荷及船体,机体等因封缸而引起的剧烈振动,直至消除.
2)限制各缸的燃油供油量,使它的排气温度不超过正常运行时的规定值.
3)告知驾驶台,不应频繁换向,应将起动次数减少至最低限度.
二,停增压器运转
如果损坏的增压器不能就地修理好,船上又无备品更换时,通常采用停增压器运行.具体做法如下:
1)航行中,如果时间紧迫,要求尽快恢复航行而又无法在极短时间内修复时,可采取将增压器转子锁住的应急措施,用专用工具在涡轮端将转子轴卡死,使其不能转动,重新起动柴油机运转——叫锁住转子后运行法.
2)如果仍需运行较长的时间,而又有较充裕的时间进行处理时,可采取在最短的时间内将增压器转子拉出,并用专用盖板将壳体两端隔开和将两端盖封住,以保证柴油机仍可继续运行——称拆除转子法.抽出转子后,应停止增压器滑油的供给.
四冲程柴油机作非增压器运行时,相当于非增压柴油机,仍可靠活塞的往复运动吸入新气和排出废气,因此要将柴油机的转速降得较低.
二冲程机的增压系统和换气条件都比四冲程机复杂,要根据具体条件进行应急处理.
1)单独增压系统的增压器损坏时,可开动应急鼓风机.
2)串联增压系统的增压器损坏时,应把损坏的增压器的转子固定,并打开扫气箱的端盖板,以便扫气泵能直接从外界吸入空气,防止扫气箱内产生负压.
3)并联增压系统的增压器损坏时,可利用活塞下部空间供气.
不管是四冲程柴油机还是二冲程柴油机,采取停增压器运行时,都应减小供油,降低柴油机的负荷及转速,务必使柴油机的排气温度不超过规定的数值.
三,拉缸时的应急处理
拉缸现象是指柴油机活塞组件与气缸套工作表面互相作用而出现刮痕,烧伤和咬死等损伤.根据损伤程度的不同,通常又把这些刮痕,烧伤和咬死分别叫做划伤,拉缸和咬缸.
活塞环与缸套之间的拉缸通常发生在柴油机运转的初期,一旦磨合结束,就几乎不再发生.
活塞裙部与缸套的拉伤则往往在磨合期后并稳定运转了数千小时之后发生.
1.造成拉缸的原因
1)气缸润滑不良,滑油品质差,注油器或注油系统发生故障.
2)长时间超负荷或负荷不均匀,使某些气缸和活塞过热.
3)冷却不当,冷却水温过高或过低.
4)运动部件对中不良,引起偏磨等.
2.发生拉缸时的征兆
1)气缸,活塞冷却液出口温度明显升高.
2)可以听到活塞与缸壁间干摩擦的声音.
3)曲轴箱和扫气口温度升高,有时有烟气冒出.
4)严重时,转速明显下降,甚至自行停车.
3.应急处理
1)发现有拉缸征兆时,应立即减油降速.
2)用专用工具把发生拉缸事故的那一缸作单缸停油.
3)用手摇动气缸注油器以加强该气缸的润滑.
4)打开该缸示功阀,释放气缸内的压力.
5)加强对活塞的冷却.
四,柴油机敲缸
柴油机在运行中发出有规律的不正常声响或敲击声,这种现象称为敲缸.敲缸又常分燃烧敲缸和机械敲缸两种.
燃烧敲缸:活塞行至上死点附近时发出尖锐的金属敲击声称为燃烧敲缸,又叫热敲缸.此时若继续运行下去,则柴油机的最高爆发压力异常升高,各部件热应力增大,在冲击力的作用下,运动部件磨损过快,并容易导致损坏.
机械敲缸:因运动部件和轴承间隙不当,常常引起钝重的敲击声或摩擦声,多发生在上,下死点或刚越过上,下死点时,这种现象称为机械敲缸或叫冷敲缸.
若要判断属哪一种敲缸,可用降低柴油机转速或切断燃油供应的办法,若敲击声随之消失,即为热敲缸;若敲击声仍不能消除,则可能是机械敲缸.可用金属听诊棒作进一步探查,并确定敲缸发生的部位.
1.造成敲缸的原因
1)热敲缸可能是喷油过早,喷油器有故障,超负荷运行和燃油品质差等引起的.这种故障也可用测取示功图的办法进一步分析判断.
2)机械敲缸则可能是由于气缸套上部磨出凸台,运动部件中心线不正,各轴承间隙过大或产生偏磨,气缸套严重磨损或主要部件紧固螺栓松动等原因造成.
2.发生敲缸时的应急处理
1)先减油降速,以免造成机件损坏.
2)若判断为热敲缸,应对影响燃烧的设备进行检查和调整.
3)若确诊为冷敲缸,则应对有关机件进行调整,紧固,修理或更换.
五,扫气箱着火
1.扫气箱着火的外观表现
扫气箱着火表现为排气温度升高,排气冒黑烟,柴油机转速下降,扫气温度高,扫气箱过热甚至表面变色,油漆脱落以及增压器会发生喘振等,当打开扫气箱放残旋塞检查时,会有烟雾和火花喷出.
2.扫气箱着火的原因
1)扫气箱内积聚有可供燃烧的物质:燃烧产物经气缸和扫气口漏入以及过多的气缸油或没燃烧的燃油沉积在扫气箱内蒸发而成很容易着火的油气混合物
2)高温火源:由于燃气下窜或扫气压力过低,废气倒流入扫气箱而造成温度过高.
3.扫气箱着火的预防措施
1)定期检查和清扫气空间,避免积聚过多的油污;每班逐个打开排放阀并放掉残油残水.
2)控制适当的扫气温度.
3)避免长时间低速运行,以免燃烧不良.
4)避免超负荷运行,超负荷运转会加剧磨损和燃气泄漏.
5)定期检查缸套,活塞,活塞环的技术状态,磨损超过极限值或有损坏时应及时修理或更换.
6)正确调整喷油泵的供油定时和喷油器的雾化质量.
4.扫气箱着火时的应急处理措施
1)降低柴油机的转速,切断着火缸的燃油供应,适当加大着火气缸的滑油注油量.
2)火势不严重,可待积油烧完为止;火势严重,应立即停车,采取灭火措施,用转车机盘车.
3)采取灭火措施时,首先考虑用蒸汽进行箱内灭火;如火势很猛,可用CO2灭火.必要时也可用热水喷射扫气箱外壳以降低其温度.
4)火扑灭后,一般情况下过5～15分钟后,可重新恢复被切断燃油供应的气缸的供油,起动柴油机,缓慢加速,并将气缸注油量调至正常.
六,曲轴箱爆炸
1.造成曲轴箱爆炸的原因
1)曲轴箱内的油雾达到可爆燃的混合比,这是爆炸的基本条件.
2)曲轴箱内出现高温热源,这是发生爆炸的决定因素.
2.应急处理
征兆:曲轴箱发热,透气管冒出大量油气或嗅到很浓的油焦味或油雾探测器报警,应迅速减油降速.
爆炸:立即关油停车,并立即采取灭火措施,打开机舱通风天窗等让油烟迅速排出,但不可马上打开曲轴箱道门,以防新鲜空气窜入引起第二次爆炸.应间断性地盘车,以防运动部件咬死.
七,柴油机飞车时的应急处理
转速急剧升高,大大超过标定转速,这种现象叫柴油机飞车.
引起柴油机飞车的原因主要有:①调速器损坏或失灵;②轴系裂断或螺旋桨失落而造成空负荷;③或在大风浪中螺旋桨露出水面等.
应急处理:轮机管理人员若遇到柴油机飞车,①应立即减油或停车检查原因.②如果操纵手柄停不了车,应采取切断供油或堵死进风口的办法,迫使柴油机停车.③停车后,应立即盘车,以防卡死.
八,烟囱冒火
1.烟囱冒火的原因
1)油雾燃烧所形成的火花
这种火花在白天不易发现,在黑天可看到细小而短的浅粉红色火花从烟囱中冒出.
多发生在柴油机超负荷,部分气缸燃油雾化较差或气缸空气供应不足等情况下,使气缸内喷入的燃料不能完全燃烧,气缸内过量的油雾或微细油珠被高温排气直接带出烟囱时遇氧而燃烧.
2)残油燃烧所形成的火花
此类火花形状较上述稍长,颜色也稍深,由烟囱冲入天空并随风飘流后自行熄灭.
一般发生在柴油机部分喷油器滴油或在低负荷运行中燃烧不良的情况下,尤其当排烟系统的温度,压力长期偏低时,尚未燃烧的油分常常积存在排烟道内,即使被带出烟囱,也难以被低温燃气所点燃.
3)烟灰沉积物燃烧所形成的火花
从烟囱排出的火花,大多是板状.这类火花亮点较大,呈黑红色,持续时间较长,有灰分及不同形状团体颗粒伴随火花同时从烟囱冲出,常常落在甲板上还继续燃烧,容易引起火灾.这类烟囱冒火最为常见,危险性也最大,其原因有:
(1)燃油质量差.
(2)燃油的喷油设备不完善或故障,不完全燃烧使排气中的含油物质增加.
(3)气缸润滑油的注油量太大.
(4)气缸进气系统工作不完善.四冲程柴油机换气条件优于二冲程柴油机,所以发生烟囱冒火的情况也少些.
(5)废气锅炉脏堵.
2.烟囱冒火的预防措施
(1)使柴油机气缸内的燃烧保持良好状态;
(2)加强对各缸燃烧过程的监测,及时发现不正常情况;
(3)加强废气锅炉的管理,保持良好的燃烧效果;
(4)选用合适的除炭剂等化学品,定期向排烟管或废气锅炉内投放,以便于预防结垢和清通系统,使管壁上的积炭等软化,脱落,甚至降低燃点后燃烧;
(5)为保证油轮的安全,烟囱内装有喷水灭火装置,防止烟囱冒火.
3.应急处理
(1)若出现第一类火花,应立即降低柴油机负荷或慢慢停车.
(2)若出现第二,三类火花,在环境允许的条件下应让其继续"喷冒",使排气系统内的油性沉积物尽量吹掉,烧尽.
(3)除火势过猛对别缸或局部排烟管过热需降速外,必须尽量使柴油机保持较高负荷运行.
(4)不要轻易使用灭火设备,特别是CO2灭火设备,以防止高温金属因温度急剧降低而产生炸裂.
九,连杆螺栓断裂
根据日本海事协会对船用柴油发电机损伤事故的调查,对连杆螺栓的断裂位置和原因统计归纳,断裂位置:
(1)在螺纹部分断裂的占46%;
(2)在中央圆角处断裂的占40%;
(3)在螺栓头根部断裂的占10%.
1.断裂原因
(1)由于疲劳,占40%;
(2)忘记装防止螺帽转动的开口销等,占25%;
(3)上紧不良,占13%;
(4)圆角不足等设计加工不良,占12%;
(5)材料本身存在缺陷,占6%.
2.对连杆螺栓的检查
(1)使用放大镜或肉眼检查有无缺陷,特别要注意检查螺栓的头部,螺纹与螺纹根部.
(2)用牙规和直尺检查螺纹的螺距和弯曲情况.
(3)装上螺帽,看其是否过松,来检查螺纹的磨损情况.尤其要检查螺帽和螺栓头部与轴承的接触面是否均匀接触,贴合是否好.
(4)将螺栓用丝绳吊起来,用手锤敲打,与新的螺栓比较它们的声音来判断有无缺陷和疲劳程度.
(5)螺栓若在轴承上,下两半紧配处的孔中松动,则轴承盖由于离心力而移位,就会使螺栓受到剪切力作用.若在上下轴承合缝处露出白合金,则在安装螺栓时会将其挤出来,或者由于孔边缘有毛刺,易使螺栓咬死.
(6)检查连杆螺栓与螺栓孔的配合间隙,不可过紧.
(7)检查定位销是否松动或磨损.
(8)上紧螺帽插入开口销时,应检查开口销是否与螺帽上表面接触.
(9)测量连杆螺栓的总长以检查其伸长量.
(10)中型以下的四冲程发动机连杆螺栓的寿命约为15000h～20000 h.超过此时间,即使在外表上无异状也应更换.
3.上紧连杆螺栓的注意事项
(1)必须保持垫片和轴承上下接合面的清洁,以确保其完全接触.
(2)一般螺栓的固紧状态几乎没有上紧不足的,过度地上紧螺栓将使其疲劳,并不安全.
(3)两侧的连杆螺栓必须交替上紧而不要造成单边固紧.应顺次增大力量同时又交替地上紧.上紧得适当,则螺栓的伸长量是一定的.
为保证连杆螺栓的固紧程度一致,可用下列方法:
(1)根据需要的固紧力大小,选用合适的扳手和长度,最好使用扭力扳手,并且用力均匀;
(2)将螺帽拧入贴合后,再旋紧50 左右作为固紧的限度;
(3)解体柴油机时,一般在螺帽的原来位置上打一记号,以便安装时参考.
十,紧急刹车
对于采用直接传动式推进装置的船舶,船舶倒航通常以改变主机回转方向来实现.
船舶航行遇到避碰等紧急情况时,为使船舶尽快停止运动或改为倒航而对主机进行制动并迅速倒转的操纵过程称为紧急刹车.紧急刹车的注意事项:
(1)保证压缩空气的压力,否则刹车过程很难有效进行.
(2)为了保证倒车起动成功,可根据情况适当将起动油量略调大些.
(3)为了使主机迅速刹车和反向起动,拉动起动手柄时可略停顿一下.这样,当转速降至零后便可反向起动起来,可大大缩短刹车过程的时间.
(4)当主机和船舶在较高航速下刹车时,进行一次操作可能无法使主机刹车成功,且这样的操作将使主机曲轴承受较大的附加应力,同时也会使空气消耗量过大.为了改善上述状况,采取几次间断刹车的操作方式较为有利.
(5)对于B&W型机,尽管具有连锁装置,但在操作中当换向手柄未推至极端位置时,切不可过早拉动起动调油手柄,以免发生意外.同样,当主机差动换向未完成时,亦不可过早将起动调油手柄推到起动供油位置.否则可能由此产生严重后果.
(6)由倒航特性知,操作中应避免一下子将油门加得过大,以防超负荷.在特别紧急的情况下,则应尽快给出相应转速,以保证船舶安全.
(7)紧急刹车操作的时机十分重要,既要考虑操作前的主机转速,船舶航速,又要清楚主机的具体技术性能和状态,同时要熟悉其他辅助设备如空气压缩机等的工作能力.此外,操作过急,过缓都将失去紧急刹车的意义并可能造成严重后果.
(8)对采用遥控系统的主机,为使换向迅速,在其换向程序中大多具有紧急刹车功能.
此时,上述操作均按设定程序自动完成.但需密切注意压缩空气压力,以防起动空气消耗过多.日常除对系统中各元件,设备加强管理外,当遥控系统本身发生故障时,应及时转换为集控室直接操作.平时,亦应对机旁应急操作装置进行必要的维护保养,保持随时可用.
第三节 柴油机运转中常见故障及排除
一,柴油机起动不了
1)盘车机未脱开,盘车机连锁阀仍在关闭位置,起动空气不能通过.
2)空气瓶出口阀或主停气阀未开.
3)主起动阀卡死,起动空气不能通入气缸.
4)起动空气分配器阀芯严重磨损,造成大量漏气或因空气分配器定时不对而使气缸起动阀不能开启或气缸起动阀不灵.
5)起动空气压力不足或电池容量不足.
二,柴油机不发火
1)燃油阀未开或日用油柜中的燃油用光,或燃油中沉积有大量残水未能放出.
2)燃油滤器脏污堵塞,应进行转换或清洗.
3)燃油系统漏入空气,应对燃油系统充油放气.
4)起动操作过快.
5)油量调节杆或调速器拉杆失灵.
6)安全保护装置应调至正常值.
7)超速保护装置动作后未复位.
8)燃油粘度过大,气缸温度过低,进气不足等造成发火困难.
三,柴油机转速自行下降或自行停车
1.系统故障
1)燃油系统:燃油中有过多的水分,滤器堵塞,系统中漏入空气,油箱中无油,油温过高汽化造成"汽隔"(或叫"汽阻")而引起供油中断.
2)润滑系统 润滑油或冷却水压力过低,保安机构(若装有的话)起作用而关闭油门.
2.机械损伤
如拉缸造成活塞与缸套咬死,轴颈与轴承咬死.
3.负荷过重
螺旋桨被异物缠绕住等,凡运转过程中出现声音低沉,排气冒黑烟继而自动熄火停车的多属此种.若碰到柴油机运转中自动熄火停车,首先将油门手柄扳至"停车"位置,通过盘车来判断是哪一种原因引起的,并迅速排除,尽快恢复主机的工作.
四,柴油机不能停车
柴油机不能停车是指燃油手轮或手柄已经转(或拉)回停车位置,但柴油机仍在继续运转.此时应迅速关闭燃油总管上的截止阀或速闭阀以停止供油.然后检查调油杆等传动机构是否有故障,如无故障,重新调整喷油泵的零油位.
五,燃气烟色不正常
1.排气呈黑色——燃烧不全
1)喷油器启阀压力太低,喷油器漏油,喷孔部分堵塞或喷油器弹簧断掉等使雾化不良.
2)喷油泵供油定时太迟而产生后燃.可通过测取示功图进行验证.
3)燃油质量不符合要求.
4)扫气压力和压缩压力过低.应酌情检查增压(扫气)系统或活塞环的工作状态.
5)排气阀漏气或气口严重结炭.
6)超负荷运行或由于负荷分配不均而造成某些缸超负荷.
2,排气呈蓝色
主要是大量滑油进入燃烧室造成的.应减少气缸注油量,或检查增压器轴封是否漏油,对筒形活塞式柴油机应检查刮油环是否失效或装反.
3,排烟呈白色
排气中有大量水蒸汽就会使排气呈白色.应检查是否有冷却水漏入气缸.气缸盖或气缸套是否有裂漏,空气冷却器管束是否有漏水等.
六,柴油机工作参数不正常
1.最高爆发压力下降
1)喷油泵或喷油器经长期工作后,喷油质量变差,产生滴漏,雾化不良和延时喷射等.
2)供油定时不对,喷油提前角过小,燃烧太迟.
2.工作粗暴,个别气缸最高燃烧压力太高
1)油量调节机构失灵或喷油器针阀卡死在全开的位置,造成过多的燃油进入气缸.
2)喷油过早.
3)轴承间隙过大或运动部件连接螺栓松动.
3.扫气压力下降
1)涡轮增压器损坏,或空气滤器和空气冷却器污堵,阻力太大.
2)涡轮背压大高,增压器转速降低.
3)增压器气封环间隙过大或安装不正确造成漏气.
4)换气系统中的进气阀阀片断裂或扫气泵活塞环磨损.
5)排气回转阀损坏或间隙太大.
4.扫气压力升高
1)在直流扫气中,由于排气阀关闭不严,造成废气能量大,使涡轮转速升高.
2)燃烧不良,后燃严重,排气温度升高.
3)发生了活塞环咬住,损坏或轴承油膜破坏等故障而未能及时发现,机械效率急剧下降,在这种情况下却盲目加大油门.
5.排气温度不正常
1)排气温度偏高
(1)负荷过大.
(2)喷油过迟或喷油器雾化不良,或密封不严而造成后燃严重.
(3)扫气压力或增压压力不足,燃烧不良.
(4)排气背压过高:应检查消音器及排气管道,清除积炭,污垢.
2)排气温度偏低
(1)负荷较小或船舶顺风顺水航行.
(2)喷油过早.
(3)喷油器孔堵塞,清洁并疏通喷油器.
(4)喷油泵弹簧折断或柱塞不灵活.
3)各缸排气温度不均匀
(1)各缸喷油器启阀压力不一.
(2)各缸喷油量不均匀.
(3)喷油定时不一致.检查并校正喷油定时.
(4)排气定时不对.检查并校正定时.
(5)温度表或热电偶有误差.
② 润滑油质量、润滑油压力对润滑系统的影响
全损耗润滑方式又称压力强制润滑，是由主机上的传动机构带动附装在主机上的油泵或润滑器施压强制供送润滑油到各润滑点，但使用过的润滑油不再流回油池循环使用。例如活塞式空气压缩机的气缸、蒸汽机车、电动空气锤等都采用这种润滑方式。
压力循环润滑方式多用于润滑点相对较多的单机器或由若干台机器组成的成套生产线。压力循环润滑系统通常包括油泵及驱动装置(电机)、分配阀、管路及阀门、滤油器、油箱、冷却器及热交换器、控制装置及仪表、指示、报警及监测装置等，一般是标准的成套润滑站。滑油粘度随温度变化而变化影响十分显著。粘度随温度变化愈小的油，品质愈高。粘度随压力的增高而增大，但对润滑油来说，在低压时变化很小，可忽略不计。高压（大于5MPa）时，影响较大，特别是在弹性流体动压润滑中不容忽视。试验研究表明油的粘度随压力和温度变化可用下式表示
η=η0*e[ap-β(T-T0)]
式中：β--- 粘温系数；
T和T0 --- 测试温度和室温；
η和η0 --- 测试压力和温度下的粘度及大气压下的粘度；
a --- 粘压系数；
p --- 测试压力。