江峰 趙天翔 曹新玉 左紅穩(wěn)

摘 要：柴油機是將燃料的化學能轉化為熱能，并將熱能轉變?yōu)闄C械能的動力機械。而這種能量轉化是在柴油機的每一個工作循環(huán)中完成的。柴油機的主要性能指標包括動力性和經濟性兩個方面的指標。它們既是反映柴油機工作循環(huán)完善程度的參數，更是評估柴油機性能的主要依據，而功率是柴油機動力性能的重要標志之一，該文通過對柴油機兩次維修后功率的比較，探尋影響柴油機負荷的重要部件，對造成柴油機功率降低的原因進行了闡述，并對柴油機的維修和保養(yǎng)提出了建議。

關鍵詞：柴油機 增壓器 中冷器 負荷 功率

中圖分類號：U26 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0048-02

柴油機的功率是柴油機動力性能的重要標志之一，而同一臺柴油機功率的大小不僅與柴油機的轉速有關，而且與柴油機供油量的大小、柴油燃燒性能的好壞等因素有關。因此，查找柴油機功率變化差異大的原因應從多方面進行入手。

1 概述

某船使用的停泊發(fā)電機是7L20/27柴油機，分別被編號為6、7號發(fā)電機（以下簡稱為6、7號機），是二臺四沖程中速柴油機，功率700 kW（發(fā)電機輸出功率616 kW）。7L20/27是不能反轉、筒形活塞、帶有廢氣渦輪增壓器和空氣中間冷卻器的四沖程發(fā)動機。

2004—2005年這兩年出海時間比較長，柴油機使用頻率比較高。由于7號機出現輸出功率變小的故障，在使用時必須兩臺機一起工作才能滿足船上的用電要求，這樣就導致了機器磨損比較大和操作人員比較辛苦。隨著后續(xù)任務的增加，以及?？扛劭诖螖档脑龆?，對柴油機的功率提出了更高的要求。某船分別于2004年和2006年廠修期間對柴油機進行了維修，但兩次維修后功率卻有很大的差異。

2 影響柴油機功率的因素

柴油機的主要性能指標包括動力性和經濟性兩個方面的指標。它們既是反映柴油機工作循環(huán)完善程度的參數，更是評估柴油機性能的主要依據。而功率是柴油機動力性能的重要指標之一。

柴油機是將燃料的化學能轉化為熱能，并將熱能轉變?yōu)闄C械能的動力機械。而這種能量轉化是在柴油機的每一個工作循環(huán)中完成的。因此，工作循環(huán)完成的狀況直接影響到能量轉換的完善程度，而柴油機的主要性能指標則是表示工作循環(huán)完成情況的參數。

供入氣缸的燃油全部燃燒時放出的熱量稱燃油的總發(fā)熱量，在能量的轉換過程中，它只有一部分轉化為有效功，其他的全部成為熱損失和機械損失。

W總=W有效功+W熱損失+W機械損失 （1）

熱損失包括排氣損失、燃燒不完全損失、散熱損失、漏氣損失、流動阻力損失等。

W熱損失=W排氣損失+W燃燒不完全損失+W散熱損失+W漏氣損失+W流動阻力損失 （2）

機械損失包括摩擦損失、帶動輔助機械的損失、泵氣損失。

W機械損失= W摩擦損失+W帶動輔助機械的損失+W泵氣損失 （3）

顯然，減少各種損失對提高柴油機功率和經濟性都會有好處，如能在保持各種損失不增大的情況下，提高柴油機的做功強度和做功頻率，則柴油機的功率將增加。

由上所述可知，進入氣缸的壓縮空氣的壓力、溫度以及燃油和空氣的混合度是影響柴油機功率的重要因素。

增壓器對提高柴油機功率的功用如下。

7L20/27柴油機是帶有廢氣渦輪增壓器的柴油機。柴油機排氣管接到渦輪殼上，進氣管接到壓氣機殼上。柴油機排出的廢氣經渦輪殼進入噴嘴環(huán)，由于環(huán)的通道面積是漸縮的，廢氣在其中提高速度，增加了動能。高速廢氣氣流，按一定的方向沖擊渦輪，使渦輪高速旋轉。廢氣的壓力、溫度和速度越高，渦輪轉得越快，流經渦輪的廢氣最后排入大氣。渦輪帶動同軸上的壓氣機葉輪高速旋轉，經過空氣濾清器濾清過的空氣被吸入葉道。高速旋轉的壓氣機葉輪把空氣甩向葉輪外緣，使其速度和壓力增加，并進入擴壓器。擴壓器的形狀是進口小出口大。使氣流的速度下降，而壓力升高。再通過斷面由小到大的環(huán)形壓氣機殼，使氣流的壓力繼續(xù)升高。最后，壓力得到提高的增壓空氣經進氣管進入柴油機的氣缸，從而達到增壓的目的，保證柴油機能多噴油發(fā)出更大的功率。氣缸內各過程的進行情況與非增壓柴油機基本一樣，只是由于增壓，使各工作過程的壓力和溫度有所提高。

3 2004年修船時故障排查

2004年修船時對柴油機進行了維修和保養(yǎng)，在維修前一直發(fā)現7號機輸出功率小，希望通過這次維修能使柴油機的功率有所提高。當時進行了機帶泵校驗，吊缸，進排氣閥件清洗，同時對增壓器進行了拆卸，發(fā)現7號機增壓器的葉輪有部分損壞，當時由于修船資金不足，沒有對增壓器的葉輪進行更換，只是對葉輪進行了修補和打磨，并做了動平衡實驗。柴油機安裝完后進行負荷試驗。發(fā)現7號機的功率只能帶到400 kW（見表1），功率超過400 kW，機器7號缸的排煙溫度明顯升高（見表2），同時機器發(fā)出“呼嘯”聲。6號機通過維修和保養(yǎng)功率能帶到600 kW，情況良好。

這樣我們就提出把6號機的增壓器換到7號機上，結果7號機所帶負荷還是不能有所提高，而且“呼嘯”聲也沒有消失，故障一直沒有得到解決。

4 2006年修船故障排查

2006年初在江南廠修船期間，決定對7號機進行系統(tǒng)性的維修，對6號機進行常規(guī)保養(yǎng)。并由專業(yè)廠家上海新中動力機廠派出技術骨干負責維修。通過大家連續(xù)幾天的加班加點，把拆卸下來的零部件都帶到了新中廠去維修、保養(yǎng)并做好試驗測試。再次對7號機的增壓器葉輪做了動平衡實驗，發(fā)現情況良好。

5 原因分析

在對7號機拆卸時發(fā)現中冷器的擋板有一塊掉了下來。中冷器是一個獨立的冷卻系統(tǒng)，里面為很多根細的銅管組成。銅管里循環(huán)流動的海水對壓縮空氣進行冷卻。中冷器的作用是對增壓器過來的壓縮空氣進行冷卻。進入氣缸的壓縮空氣溫度為（50±5）℃。第7缸的擋板是原先是粘在上面的，由于柴油機長時間的工作和工作溫度比較高，使擋板有位置滑落到，這樣就導致進入第七缸的空氣溫度不能得到冷卻，致使第7缸的溫度排煙溫度比較高、輸出同時由于擋板沒有得到固定，柴油機運行時就會產生“呼嘯”聲。

實際安裝中，中冷器沒有覆蓋到第7缸。我們通過查閱資料和詢問廠家發(fā)現，這是當時的一個設計錯誤。為了彌補這一缺陷，就在7號缸下面用了一塊擋板，以防止壓縮空氣直接進入缸體。

固定好擋板。安裝好柴油機進行負荷試驗。發(fā)現7號機的功率能夠帶到600 kW，7號缸的排煙溫度也正常，并且“呼嘯”聲也沒了。故障得到了徹底的解決，保證了柴油機的正常工作，為后續(xù)任務的執(zhí)行打下了堅實的基礎。

6 對柴油機維修和保養(yǎng)的建議

6.1 修理設備最好需要生產廠家的專業(yè)技術人員

為什么2004柴油機的故障沒有得到解決，而到2006年故障卻得到了解決。究其原因江南廠修理設備的能力和新中廠還有一定的差距。在2004年修理時維修工沒有及時發(fā)現擋板脫落的現象。

6.2 對故障的判斷能力還不夠準確

當發(fā)現柴油機出現輸出功率小的故障時，我們僅僅把分析問題的重點放在增壓器上面，沒有綜合考慮問題，致使故障沒有得到及時排除。

6.3 加強能力訓練

加強崗位人員動手能力的訓練，安排部分人員到新中廠去學習，增強業(yè)務技能。當故障出現時能夠及時處理，加強培養(yǎng)崗位人員拆卸機體和安裝機體的能力，從而保證柴油機能夠得到安全有效的工作。

7 結語

發(fā)電柴油機性能工況的好壞直接影響到船舶是否能安全航行、工程是否能夠順利完成，分析柴油機兩次修船后的功率變化的原因及提出柴油機在維修和保養(yǎng)上的建議，能夠使輪機管理人員更好地去使用和管理好柴油機，進一步減少柴油機在使用過程中的出現故障的概率，可以大大延長柴油機使用壽命和提高柴油機使用工況，提高經濟效益。

參考文獻

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