浙江省船檢局 舟山市船舶檢驗(yàn)處 舟山 316000

船舶在營(yíng)運(yùn)期間，必須按操作規(guī)程與技術(shù)要求對(duì)主機(jī)精心維護(hù)與使用，盡量使主機(jī)處于良好的工作狀態(tài)，以保證主機(jī)的可靠性和使用壽命，提高船舶的安全性，降低船舶的維修成本。然而在檢驗(yàn)過(guò)程中時(shí)常會(huì)碰到主機(jī)運(yùn)行參數(shù)異常的情況，故有必要從實(shí)踐的角度對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和探討，以保證主機(jī)處于良好的工作狀態(tài)。

1 原因分析

船舶在營(yíng)運(yùn)期間，主機(jī)運(yùn)行參數(shù)異常通常表現(xiàn)為各缸的排氣溫度偏高或偏低；最高爆發(fā)壓力偏高或偏低；冷卻水高溫；滑油低壓；各缸相互間工況參數(shù)不均勻等。主機(jī)運(yùn)行工況異常就反映為這些參數(shù)中的一種、兩種或兩種以上參數(shù)組合的異常[1-3]。

1.1 實(shí)例

某3 000 t級(jí)2004年建造的沿海散貨船主機(jī)型號(hào)為G6300ZC16Bs；額定功率為1 471 kW；額定轉(zhuǎn)速為575 r/min；該機(jī)為右機(jī)，氣缸編號(hào)從飛輪端開(kāi)始。檢驗(yàn)試航過(guò)程中主機(jī)在470 r/min時(shí)測(cè)得各缸排溫和爆壓，見(jiàn)表1。

表1 主機(jī)航行試驗(yàn)記錄

=352 ℃；

=9.74 MPa。

船舶檢驗(yàn)以及該柴油機(jī)使用說(shuō)明書(shū)中規(guī)定：

壓縮壓力Pc,偏差ΔPc不超過(guò)±2.5%；

爆炸壓力Pz,偏差ΔPz不超過(guò)±4.0%；

排氣溫度Tr,偏差ΔTr不超過(guò)±5.0%；

指示功率Pi,偏差ΔPi不超過(guò)±2.5%。

相關(guān)技術(shù)人員都是通過(guò)對(duì)主機(jī)各缸的工況參數(shù)來(lái)分析各缸工作過(guò)程的均勻性，進(jìn)而判斷主機(jī)的工作狀況。因?yàn)楦鞲坠ぷ鞑痪鶆虿坏绊懖裼蜋C(jī)運(yùn)行的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性, 還將引起振動(dòng)噪聲、零部件磨損以及受熱部件的熱負(fù)荷加劇。所以制造廠常常通過(guò)嚴(yán)格控制主機(jī)零部件尺寸、加工和安裝精度以及調(diào)整有關(guān)參數(shù)的一致性來(lái)達(dá)到各缸工作過(guò)程的均勻性，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)設(shè)計(jì)的性能。而運(yùn)行中的主機(jī), 由于其零部件的磨損、變形、結(jié)垢、松動(dòng)、裝配間隙的改變, 以及一些參數(shù)不匹配，維護(hù)使用不當(dāng)?shù)纫蛩赝鶎?dǎo)致各缸工作過(guò)程的均勻性發(fā)生變化，并以運(yùn)行參數(shù)異常的形式表現(xiàn)出來(lái)，從而影響主機(jī)的正常工作。對(duì)比可知:

1) 各缸排氣溫度均高于設(shè)計(jì)平均值；最高爆發(fā)壓力均低于設(shè)計(jì)值。

2) 各缸排溫和爆壓不一致，有較大偏差。

3) 平均排氣溫度偏差

=3.53%

同理，平均爆壓偏差ΔPz

=-2.6%

總偏差尚能滿足《規(guī)范》要求。

4) 第6缸排溫偏高

=5.88%

爆壓偏低

=-4.3%

該缸問(wèn)題應(yīng)立即予以解決，其余各缸排溫和爆壓偏差未超過(guò)《規(guī)范》要求，尚能工作，但情況已不理想。

1.2 主機(jī)排溫和爆發(fā)異常主要原因

1) 燃油規(guī)格不當(dāng)，品質(zhì)差，預(yù)處理不充分，分油不凈。

為了控制成本，很多不具備燃用重油的船舶主機(jī)也在進(jìn)行輕改重的改造。這樣主機(jī)實(shí)際使用的燃油很難達(dá)到主機(jī)出廠時(shí)技術(shù)指導(dǎo)書(shū)上所要求使用燃油的規(guī)格和牌號(hào)，致使噴入氣缸內(nèi)的燃油所形成的噴霧及噴柱與燃燒室的類型、結(jié)構(gòu)和余隙高度就可能不匹配，從而影響燃油燃燒的完善程度。再者，燃油品質(zhì)低，自燃性能差，滯燃期長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)粘度高，霧化質(zhì)量差，發(fā)火困難，燃燒不完善，如果加熱溫度又不當(dāng)，粘度控制不佳，預(yù)處理不充分，分油不凈，使每個(gè)工作循環(huán)噴入氣缸里的燃油因霧化不良而不能充分燃燒且燃燒滯后，導(dǎo)致燃燒過(guò)程后移而使排溫升高、爆壓降低。

2) 各缸噴油定時(shí)、噴油壓力和噴油量不當(dāng)。

若噴油定時(shí)過(guò)晚，噴油提前角太小，噴射延遲，燃燒滯后，后燃嚴(yán)重。即使噴油定時(shí)不變，若使用的燃油牌號(hào)不同，也將使燃燒過(guò)程和燃燒持續(xù)的時(shí)間發(fā)生改變。特別是對(duì)于燃燒重油，因其品質(zhì)差，粘度高，在缸內(nèi)霧化質(zhì)量差，發(fā)火困難，相對(duì)于輕油，則定時(shí)偏晚，所以油品變了噴油定時(shí)也應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整，否則，原有的定時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有的油品來(lái)講就非最佳而顯不當(dāng)。再者，若噴油定時(shí)正確，而總噴油量調(diào)節(jié)不當(dāng)或各缸所對(duì)應(yīng)的噴油泵油量調(diào)節(jié)齒條調(diào)節(jié)得不一致而使供油量不均；噴油嘴漏油；噴油器啟閥壓力調(diào)節(jié)失衡或噴油器彈簧預(yù)緊力不足，啟閥壓力偏低，這些都將造成噴油壓力和噴油量的改變。

3) 氣閥間隙、氣閥定時(shí)不當(dāng)。

對(duì)于四沖程柴油機(jī)和氣口-氣閥直流掃氣式二沖程柴油機(jī)，氣閥留有一定間隙的目的是留有氣閥熱膨脹的余地。若氣閥間隙過(guò)小，則將導(dǎo)致氣閥受熱后因膨脹不足使閥面與座面關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣；若氣閥間隙過(guò)大，則將使氣閥定時(shí)改變?yōu)橥黹_(kāi)、早關(guān)，引起換氣持續(xù)時(shí)間縮短，換氣質(zhì)量下降，致使燃燒過(guò)程后移，引起后燃嚴(yán)重。對(duì)于氣閥定時(shí)，若定時(shí)過(guò)早，進(jìn)氣閥將因開(kāi)啟過(guò)早而發(fā)生廢氣倒沖入進(jìn)氣管而影響換氣質(zhì)量，同時(shí)排氣閥因開(kāi)啟過(guò)早而使膨脹功損失增加；若定時(shí)過(guò)晚，將導(dǎo)致?lián)Q氣時(shí)間縮短，換氣不充分，換氣質(zhì)量差，使燃油燃燒的及時(shí)、完善性受到影響。還應(yīng)考慮到主機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中由于振動(dòng)而導(dǎo)致氣閥調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母松動(dòng)，造成氣閥間隙改變，引起定時(shí)改變。這些情況將可能導(dǎo)致主機(jī)排溫升高、爆壓降低。

4) 氣缸進(jìn)氣量改變或排氣閥漏氣。

若廢氣渦輪噴嘴環(huán)因過(guò)熱而變形，使得流通面積增加，導(dǎo)致廢氣流出噴嘴環(huán)時(shí)流速不足，沖擊葉輪的動(dòng)力下降，使廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的量減少而使壓氣機(jī)壓縮空氣的能力下降；或者增壓器噴嘴污染結(jié)垢，渦輪葉片結(jié)炭，擴(kuò)壓器葉片結(jié)炭，壓氣機(jī)濾器、消音器等污臟堵塞而導(dǎo)致增壓器工作性能下降，引起增壓壓力降低；或者進(jìn)、排氣閥污臟堵塞，進(jìn)、排氣管阻塞。這些都將導(dǎo)致增壓壓力不足，且氣體流阻增加而使氣流不暢，影響換氣質(zhì)量，造成過(guò)量空氣系數(shù)下降，使燃燒不完全，后燃加劇。再者，即使氣閥間隙和氣閥定時(shí)不變，若排氣閥彈簧因長(zhǎng)期工作而造成剛度不足，彈性下降，使氣閥閥面與座面應(yīng)力降低；或氣閥閥面與座面因過(guò)度磨損、腐蝕而造成氣閥的密封性下降，引起氣閥漏氣。以上情況均將導(dǎo)致排溫升高、爆壓降低。

2 解決措施

2.1 加強(qiáng)對(duì)油品的控制與處理

嚴(yán)格核準(zhǔn)燃油的規(guī)格，正確使用合格的燃油。對(duì)于使用重油的船舶主機(jī)，使用者應(yīng)根據(jù)該主機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，使用相對(duì)固定的重油油品，每次船舶從外界油庫(kù)、油管和油駁船接受補(bǔ)油的時(shí)候必須按照規(guī)范嚴(yán)格監(jiān)督，仔細(xì)取樣核查，并根據(jù)油品的特性，使用時(shí)應(yīng)多加調(diào)節(jié)并記錄其加熱溫度，以尋求一種主機(jī)適合該油品的最佳加熱溫度，使噴油泵入口處的燃油粘度維持在12～25 mm2/s，以保證噴油器霧化質(zhì)量對(duì)燃油粘度的要求。同時(shí)，應(yīng)做好對(duì)重油的沉淀、過(guò)濾與分離工作，平時(shí)應(yīng)按照規(guī)范嚴(yán)格操作和維護(hù)保養(yǎng)燃油清潔處理設(shè)備。加強(qiáng)對(duì)濾器的清洗工作，使用符合要求的濾芯；正確選擇分油機(jī)的比重環(huán)，控制好分油預(yù)熱溫度、排渣時(shí)間以及最佳分油量(30%～50%標(biāo)定分油量)，以確保分油質(zhì)量。[3,4]

2.2 做好設(shè)備調(diào)節(jié)工作

船舶在營(yíng)運(yùn)期間，對(duì)于噴油設(shè)備，若主機(jī)在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)需要燃用重油，應(yīng)適當(dāng)增大噴油提前角，保證燃油在上止點(diǎn)附近發(fā)火燃燒，使缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力以及其相位正常；做好噴油量調(diào)節(jié)工作，使各缸盡量平衡一致，保證各缸的排溫和爆壓基本一致，以改善主機(jī)的工作條件；適當(dāng)提高噴油器的啟閥壓力以保證霧化質(zhì)量。對(duì)于配氣機(jī)構(gòu)，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)氣閥間隙和氣閥定時(shí)的調(diào)節(jié)，以防止主機(jī)因振動(dòng)而造成氣閥調(diào)節(jié)螺釘和鎖緊螺母松動(dòng)，引起氣閥間隙改變而導(dǎo)致定時(shí)改變。為保證各缸的排溫和爆壓基本一致，對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)工作時(shí)，應(yīng)根據(jù)主機(jī)的特性曲線，將噴油設(shè)備的噴油提前角、噴油量和啟閥壓力與配氣機(jī)構(gòu)的氣閥間隙和氣閥定時(shí)進(jìn)行多參數(shù)同步聯(lián)調(diào)，做到油與氣同時(shí)匹配，以防止排溫和爆壓異常，保證主機(jī)良好的工作狀態(tài)。

2.3 做好維修保養(yǎng)工作

船公司和船員應(yīng)重視和掌握柴油機(jī)制造廠提供的有關(guān)柴油機(jī)維修保養(yǎng)要求和技術(shù)指導(dǎo)，并按照船檢的要求定期對(duì)主機(jī)的零部件進(jìn)行拆檢、維修、保養(yǎng)、更換與調(diào)試。平時(shí)應(yīng)做好對(duì)主機(jī)各參數(shù)的收集與整理，并對(duì)各零部件故障發(fā)生的時(shí)間、產(chǎn)生的原因、維修的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立預(yù)防性維修大綱和維修標(biāo)準(zhǔn)，在零部件失效之前及時(shí)更換，更換的零部件應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)原配件。對(duì)于還在使用的零部件，特別是對(duì)主機(jī)運(yùn)行參數(shù)有重要影響的零部件，諸如：柱塞偶件、針閥偶件、氣閥等，在對(duì)主機(jī)運(yùn)行參數(shù)研判的基礎(chǔ)上，并結(jié)合這些零部件是否存在跑、冒、漏情況，在維修時(shí)加強(qiáng)對(duì)有問(wèn)題的零部件研磨、修補(bǔ)和測(cè)試工作。應(yīng)重視對(duì)增壓器的拆檢、清潔與保養(yǎng)工作，若增壓器因污臟堵塞等故障而引起其工作性能下降，則易引起主機(jī)運(yùn)行參數(shù)異常，特別是遠(yuǎn)離增壓器的氣缸因進(jìn)氣不足更易導(dǎo)致排溫和爆壓異常。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于上述例子，在分析原因時(shí)查驗(yàn)輪機(jī)日志，發(fā)現(xiàn)該船主機(jī)排溫偏高而爆壓偏低這一現(xiàn)象比較普遍，尤其以第6缸更甚，說(shuō)明增壓器污染嚴(yán)重；因第6缸離增壓器最遠(yuǎn)，導(dǎo)致其進(jìn)氣量相對(duì)其余各缸更顯不足；進(jìn)一步復(fù)查時(shí)發(fā)現(xiàn)該船主機(jī)未使用柴油機(jī)技術(shù)指導(dǎo)書(shū)上所要求的10、20號(hào)重油而是燃用一種劣質(zhì)重油且未加裝粘度調(diào)節(jié)器，輪機(jī)員也未對(duì)主機(jī)的相關(guān)設(shè)備做適當(dāng)調(diào)整。因此，解決方法應(yīng)為：控制油品；加裝粘度調(diào)節(jié)器；清洗增壓器；適當(dāng)提前噴油定時(shí)和調(diào)高啟閥壓力；航修時(shí)加強(qiáng)對(duì)主機(jī)的清潔、保養(yǎng)與調(diào)試工作。

[1] 何方熾. 提高中小型船舶主推進(jìn)裝置可靠性研究[D].上海：上海海事大學(xué),2005.

[2] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. 海船系泊及航行試驗(yàn)通則[S]. 北京:人民交通出版社,1995.

[3] 錢耀南. 船舶柴油機(jī)[M]. 大連：大連海事大學(xué)出版社，1999.

[4] 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. 中國(guó)造船質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) [S]. 北京:人民交通出版社,2006.