曾智生

（廣州華南船舶修造廠，廣州510715）

1 概述

TBD620系列柴油機是引進德國技術(shù)生產(chǎn)的高速柴油機，具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)速高、油耗低、功率大、壽命長等優(yōu)點，自動化程度高，運行時能對各種技術(shù)參數(shù)進行監(jiān)測并根據(jù)所設(shè)定范圍進行報警或停機。但作為大功率柴油機，高壓泵采用組合式，各缸的排氣溫度不能監(jiān)測，油底殼壓力高時僅作聲光報警。

該系列柴油機較好地補充了國產(chǎn)大功率高速柴油機功率在1 000～20 00 kW的設(shè)計選擇，已大量在船舶上使用，大型艦船上作為柴油發(fā)電機組的動力機械，中小型快艇上作為推進動力。但此機型在使用過程中，較為頻繁的發(fā)生拉缸故障。

2 拉缸現(xiàn)象及原因分析

2.1 拉缸現(xiàn)象

拉缸指活塞環(huán)或活塞裙與氣缸套之間直接接觸，由于兩個相對運動表面的相互作用而發(fā)生的表面損傷、劃痕甚至咬死。根據(jù)損傷按程度不同，可分為劃傷、拉缸和咬缸，在廣義上統(tǒng)稱為拉缸。

通?；钊h(huán)與缸套之間的拉缸限于運轉(zhuǎn)初期，即臺架試驗、航行試驗或使用初期，一旦磨合完畢幾乎不再發(fā)生拉缸現(xiàn)象。而活塞裙與缸套之間的拉缸，則往往發(fā)生在磨合完畢后穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的數(shù)千小時內(nèi)。

拉缸損傷的機理大多是由于滑動表面的潤滑油膜受到局部損壞，兩種金屬的接觸表面在高溫、高壓下相互滑動，產(chǎn)生摩擦熱，如不及時排除就會使局部金屬表面溫度急劇上升，當(dāng)溫度增至熔點時，就會引起金屬表面局部熔化，產(chǎn)生擦痕；若這種擦痕不及時排除，就會逐漸蔓延擴大，嚴(yán)重時將導(dǎo)致金屬表面的晶格變形、晶格斷裂或被撕下，這就是熔著磨損；被腐蝕下來的金屬微粒沿著缸壁往復(fù)運動，將熔著擦傷區(qū)域拉成平行的細紋或微小的溝槽，嚴(yán)重時滑動部位完全粘著或卡住，甚至?xí)趦蓚€表面薄弱部位產(chǎn)生裂紋，即咬缸，最后迫使發(fā)動機停止工作，造成拉缸事故，因此在使用過程中必須采取有效措施進行預(yù)防。

2.2 拉缸原因

（1）柴油機溫度高

柴油機在運轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常處在超負荷下作業(yè)，有的柴油機因水垢過多，散熱不好，長期處于高溫下工作。當(dāng)柴油機超過正常溫度時，潤滑油變稀，油膜不易形成，導(dǎo)致加速磨損。當(dāng)缸套部位滑油溫度增高至200 ℃時，吸附性變差，金屬表面就會充分暴露，給熔著磨損造成有利條件。

（2）個別氣缸負荷大

由于多缸柴油機采用組合式高壓泵，操縱拉桿拉動調(diào)速器改變彈簧的壓力來控制柴油機轉(zhuǎn)速（作為主機通常采用液壓調(diào)速器），調(diào)速器拉桿拉動高壓泵柱塞桿轉(zhuǎn)動，增減供給燃燒的油量達到轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。如某缸的噴油量過多，將造成該缸的熱負荷增大、溫度過高甚至使得活塞熔化，出現(xiàn)拉缸故障。

（3）柴油機結(jié)構(gòu)

柴油機活塞冷卻由主潤滑油道的潤滑油提供，通過噴嘴噴射到活塞油孔內(nèi)，活塞運動到下止點時，噴嘴插入到油孔內(nèi)，邊隙僅有2 mm，一但噴嘴油桿變形，活塞與噴嘴相碰撞，油桿在高頻沖擊下很快便會斷裂，活塞失去潤滑油冷卻，活塞溫度升高導(dǎo)致拉缸故障。噴油嘴孔徑較小當(dāng)潤滑油道內(nèi)有雜物卡在噴嘴上，潤滑油無法噴射到活塞冷卻孔，也會導(dǎo)致拉缸故障。

3 某艇柴油機故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

某醫(yī)療救護快艇，設(shè)前、后兩個機艙，每個機艙各安裝2臺主機及其它輔機。主機為4臺TBD620V16型柴油機，額定轉(zhuǎn)速1800 r/min 、額定功率2 030 kW。在執(zhí)行任務(wù)時，4臺主機同時在1 700 r/min的工況下運行，其中1#主機在柴油機曲軸箱壓力高報警且隨后潤滑油壓力低同時報警，經(jīng)人工緊急停機。停機后馬上做檢查已無法盤車，打開曲軸檢查窗，撬動連桿軸承蓋，有6個連桿軸承蓋不能軸向移動，同時發(fā)現(xiàn)油底殼機油進水，底部有較多軸瓦熔屑。

經(jīng)對柴油機拆檢，發(fā)現(xiàn)的故障部位主要有：

（1）拆出氣缸蓋發(fā)現(xiàn)B7缸套有拉缸現(xiàn)象，缸套燃燒室靠橡膠密封圈處有一圈的裂紋，活塞頂損壞嚴(yán)重并有一個燒熔的洞，活塞環(huán)斷裂，缸蓋燃燒室平面撞擊出較多凹陷痕跡，氣閥被打歪；B1缸活塞頂上粘結(jié)有鐵質(zhì)碎片，活塞頂、缸蓋燃燒室平面有輕微凹陷痕跡；

（2）拆卸連桿發(fā)現(xiàn)B7缸的連桿軸瓦的軸承合金燒結(jié)在連桿軸頸上，連桿軸承蓋變色（藍色）；A7連桿彎曲變形；連桿軸瓦全部都有較深的磨痕，無開口張彈力，連桿軸頸劃痕明顯；

（3）拆卸9副主軸瓦檢查，曲軸主軸頸較光滑，沒有明顯的磨損痕跡，主軸表面均有較深的磨損痕跡；

（4）曲軸進行著色探傷檢查，發(fā)現(xiàn)1～7缸的連桿軸頸有較多長約15 mm的縱向裂紋，第7缸B7連桿軸頸有一條長約25 mm的縱向裂紋；

（5）B列渦輪增壓器拆卸后發(fā)現(xiàn)有金屬屑，渦輪葉輪有較深的撞擊麻點，葉片變形，一片葉上有約10 mm缺口，轉(zhuǎn)子軸靠渦輪一側(cè)燒蝕變黑；

（6）A列渦輪增壓器轉(zhuǎn)子靠渦輪一側(cè)燒蝕變黑；

（7）滑油齒輪泵拆下不能用手轉(zhuǎn)動，拆解發(fā)現(xiàn)4個軸承被套燒結(jié)在軸上，泵殼體的齒輪端面磨損嚴(yán)重；

（8）抽出油底殼滑油時，滑油有大量的水；油底殼拆出發(fā)現(xiàn)有很多的軸瓦熔屑散落底部；

（9）B7缸氣閥頂桿彎曲變形；

（10）缸蓋水壓力試驗，A2缸蓋的進氣口部位漏水。

3.2 原因分析

（1）該系列柴油機制造工藝可能達不到設(shè)計要求是造成本次事故直接原因，現(xiàn)使用的TBD620V12型柴油機，已多次出現(xiàn)拉缸的故障。這次出現(xiàn)故障的醫(yī)療快艇使用時間短，柴油機運行時間少（不足2 000小時），缸蓋和運動部件沒有拆卸修理過；

（2）前機艙左主機事故判斷：柴油機運行時B7缸負荷過大，活塞冷卻不良造成拉缸，繼續(xù)運行時活塞溫度過高而熔化穿孔，燃氣漏到曲軸箱引起油底殼壓力高報警；同時，拉缸的缸套溫度升高導(dǎo)致缸套在密封膠圈部位的薄弱位置出現(xiàn)整圈的裂紋，大量的冷卻水漏到機油中，當(dāng)水被抽到滑油系統(tǒng)中，由于水粘度低便引起滑油壓力低，安保系統(tǒng)的滑油壓力低報警，連桿軸瓦和主軸瓦潤滑不良做成磨損嚴(yán)重并燒蝕；

（3）曲軸1～7缸的連桿軸頸有較多長約15 mm的縱向裂紋，第7缸B7連桿軸頸有一條長約25 mm的縱向裂紋，主軸頸卻光順無異常，可能是該柴油機在本次故障停機前由于機油含有大量水份潤滑效果差，連桿軸瓦磨損至表面劃痕嚴(yán)重，加速裂紋的擴大；

（4）B列增壓器損壞是由于B7缸的拉缸、活塞溫度高熔化，損壞的活塞、活塞環(huán)碎片通過排氣管吹入增壓器，打爛噴嘴環(huán)和渦輪；由于滑油中含大量水份，潤滑不良引起渦輪軸高溫變黑；A列增壓器渦輪軸高溫變黑原因如前述；

（5）機油泵4個軸承被套全部燒蝕結(jié)在軸頸上，泵殼體的齒輪端面磨損嚴(yán)重，可判斷是由于滑油中含大量水份，潤滑不良引起。

4 故障排除

據(jù)其它柴油機修理廠反映，此機型的拉缸現(xiàn)象按常規(guī)的修理方法效果不佳，往往修理后在試航或負荷試驗時再次出現(xiàn)拉缸。對此，關(guān)鍵是查明原因，按柴油機拉缸故障的判斷，對可能發(fā)生故障部位重點修理。

（1）由于整機出艙修理工程太大，在機艙內(nèi)對柴油機進行零部件分解，零部件（除機架及機架上不需修理的附件）全部拆回車間修理，機架在機艙進行清潔修理。拆下滑油噴嘴組件進行清潔、檢修；機體主油道清潔干凈，采用油泵將干凈的柴油連續(xù)沖洗一天，再用壓縮空氣吹洗；

（2）組合高壓泵檢修，油量均勻度調(diào)整至規(guī)定要求；

（3）曲軸、增壓器、機油泵及損壞件換新，其它零件修復(fù)；

（4）潤滑油冷卻噴嘴安裝后進行檢查，將每缸活塞盤至下止點，觀察噴嘴應(yīng)準(zhǔn)確插入活塞的油孔且不能與油孔邊緣相碰；

（5）監(jiān)控系統(tǒng)檢測，效用（模擬）試驗，尤其是曲軸箱壓力高的報警裝置反復(fù)多次試驗，以確保該報警裝置可靠準(zhǔn)確。

5 預(yù)防措施

5.1 運行時的管理

柴油機修理后磨合時間相應(yīng)延長，空車在各檔轉(zhuǎn)速內(nèi)來回磨合3 小時（較常規(guī)修理要求為1小時），航行試驗時間增加，將低負荷試驗時間延長，使柴油機各部件盡可能磨合完好；驗收交付后使用初期，派專人重點監(jiān)測曾經(jīng)發(fā)生事故的柴油機工況，發(fā)現(xiàn)異?？勺骶o急處理。

5.2 監(jiān)控系統(tǒng)改進

（1）該系列柴油機監(jiān)控能對曲軸箱的壓力進行監(jiān)測，當(dāng)壓力增加至設(shè)定值時，報警裝置發(fā)出聲光報警訊號，但機艙內(nèi)兩臺柴油機（或加上柴油發(fā)電機）的噪聲大，容易忽略了報警聲響。值班人員收到訊號后，需到機旁控制箱（或集控室操縱臺）查看報警的部位，再作出處理的反應(yīng)，以防故障擴大。

（3）增加一個曲軸箱的壓力傳感器，壓力值比報警傳感器高50 Pa，當(dāng)出現(xiàn)輕微拉缸故障時，大量的燃氣竄入曲軸箱內(nèi)壓力高于報警傳感器設(shè)定的壓力，發(fā)出聲光報警，值班人員人工停機處理；當(dāng)拉缸故障嚴(yán)重時，曲軸箱壓力高于停機傳感器設(shè)定的壓力，直接由控制器自動緊急停機，使拉缸故障發(fā)生初期能及時發(fā)現(xiàn)，故障較嚴(yán)重時自動停機，避免故障的惡化引起機器其它零部件的損壞。

6 追蹤

經(jīng)修理的柴油機頻繁使用在一年半時間沒有出現(xiàn)機械故障。執(zhí)行任務(wù)過程中，另一臺柴油機曾經(jīng)因曲軸箱壓力高緊急停機，由于故障發(fā)生初期便停止運行，將損壞的缸套和活塞更換后，重新繼續(xù)使用，避免了故障的擴大。

[1]錢耀南.船舶柴油機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社, 2003.