馬玉成，孫 虎，林永全

（中國人民解放軍91999 部隊，山東青島 266000）

0 引言

船舶柴油機是船舶最主要的配套設(shè)備，它應(yīng)用于船舶推進動力裝置和船舶電站[1]。當(dāng)柴油機作為船舶推進動力裝置時，負(fù)責(zé)為船舶提供動力，其性能好壞直接關(guān)系著船舶航行性能。若柴油機一旦出現(xiàn)重大故障，造成停機，輕則造成延誤船期等經(jīng)濟損失，重則危害船上人員的生命財產(chǎn)安全[2]。

柴油機主要由燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)等組成，是一個有機的運行整體。根據(jù)所采用的外來能源形式，柴油機的啟動方式可分為電機啟動、液壓馬達(dá)啟動及壓縮空氣啟動等[3]方式。對于大型二沖程柴油機主動力裝置而言，保證其啟動系統(tǒng)各部件的良好狀態(tài)，對于柴油機啟動、運行意義重大。

1 柴油機啟動原理及結(jié)構(gòu)

1.1 柴油機啟動原理

啟動是指內(nèi)燃機從停車靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入正常運行的過程，包括熱力過程的轉(zhuǎn)化和發(fā)動機加速的動力過程[4]。該船舶柴油機主動力裝置結(jié)構(gòu)為二沖程形式，九缸直列式，采用壓縮空氣啟動，最高啟動壓力≤30 kg/cm2，最低啟動壓力≥9 kg/cm2。其中，柴油機啟動、換向、噴油量調(diào)節(jié)及停車均通過動力集控室轉(zhuǎn)動操縱臺上的手輪實現(xiàn)。按照柴油機所要求的轉(zhuǎn)向，手輪可以從“停車”位置向“正車”方向轉(zhuǎn)動，或者反之從“停車”位置向“倒車”方向轉(zhuǎn)動。手輪從“停車”位置出發(fā)，經(jīng)過“啟動”區(qū)然后轉(zhuǎn)到“燃油”區(qū)，“啟動”區(qū)和“燃油”區(qū)有一部分重疊。

柴油機啟動操縱主要通過操縱臺控制閥、主啟動閥、空氣分配器、裝設(shè)在柴油機排氣側(cè)的啟動閥等共同作用實現(xiàn)。其中，主啟動閥啟動空氣管路中的截止閥，它在柴油機運轉(zhuǎn)、換向和停車時均保持關(guān)閉，僅在啟動時開啟?？諝夥峙淦鞑捎秘?fù)凸輪形式，通過驅(qū)動盤固定在凸輪軸上，按照發(fā)火次序和定時要求，用壓縮空氣打開各氣缸起動閥。

在操縱臺的軸上有兩個同樣的對稱凸輪，它們各自驅(qū)動兩個控制閥，通過控制閥控制換向系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)中的控制空氣，閥的動作通過肘節(jié)桿實現(xiàn)。在“啟動”區(qū)的終端時肘節(jié)桿脫開，使控制閥把放氣通道接通。

1.2 啟動過程

當(dāng)把操縱臺的手輪轉(zhuǎn)到“啟動”位置，啟動空氣將從主啟動閥進入啟動空氣分配器外周的環(huán)形空間，并克服彈簧壓力把活塞壓到啟動凸輪上，當(dāng)活塞被壓到啟動凸輪的凹下部分時，控制空氣經(jīng)控制空氣管流向有關(guān)氣缸，啟動閥的通路被打開。進入控制活塞上部空間的控制空氣把啟動閥推開，使啟動空氣管中的壓縮空氣進入氣缸，此時曲軸連桿機構(gòu)開始轉(zhuǎn)動，凸輪軸及啟動凸輪隨之轉(zhuǎn)動。原先壓在凸輪的凹下部分上的活塞此時被凸輪推起，它首先切斷控制空氣的流入通路，接著開啟控制空氣的放出通路，使控制空氣管中的空氣通過它放出，從而使閥關(guān)閉。此時，啟動凸輪的凹下部分又轉(zhuǎn)到起動空氣分配器的下一個活塞的下面，控制空氣流向按照發(fā)火次序排列的下一個氣缸的啟動閥，使此啟動閥開啟。

當(dāng)操縱臺的手輪轉(zhuǎn)到“啟動”區(qū)段的下半部時，燃油已經(jīng)開始噴入氣缸。這時，啟動閥如同一個止回閥，僅僅在氣缸內(nèi)的壓力低于啟動空氣管中的壓力時才開啟，因此燃?xì)獠粫M入啟動空氣管。

2 故障現(xiàn)象、原因分析及處置過程

2.1 故障現(xiàn)象

柴油機在換向啟動時，船員操縱手輪從換向位置向“啟動”位置轉(zhuǎn)換，發(fā)現(xiàn)手輪無法轉(zhuǎn)動，柴油機啟動受阻。故障發(fā)生后，船員迅速將手輪扳回至“停車”位置，并接連進行了二次啟動，但在聽到手輪正車操縱閥皆有連通放氣的聲音情況下，手輪仍無法轉(zhuǎn)至啟動位置，連續(xù)起動三次未成功后，柴油機啟動失敗停機。

2.2 故障分析

柴油機啟動系統(tǒng)為手動氣控式操縱系統(tǒng)，利用操縱手柄帶動凸輪來操縱控制閥件啟閉，從而達(dá)到主機換向及啟動的目的。操縱空氣經(jīng)盤車機聯(lián)鎖閥至手柄操控閥后，使控制閥通路，操縱空氣進入倒車換向油瓶，壓縮凸輪換向，凸輪軸換向完畢后，使換向控制閥接通，操縱空氣經(jīng)雙向止回閥到達(dá)主啟動閥控制閥，主啟動閥打開，壓縮空氣按次序進入氣缸推動活塞運行，完成柴油機啟動。根據(jù)柴油機故障表象，分析導(dǎo)致柴油機無法正常啟動的原因可能有：

（1）柴油機換向裝置故障，凸輪軸位置不準(zhǔn)確致使無法正常換向，與柴油機車鐘聯(lián)鎖保護，導(dǎo)致柴油機無法啟動。

（2）柴油機操控臺內(nèi)控制閥故障，無法向主啟動閥提供啟動空氣，導(dǎo)致柴油機無法正常啟動。

（3）柴油機主起動閥故障，無法向起動閥提供啟動空氣，各缸無法得到啟動壓縮空氣。

2.3 故障排除

（1）根據(jù)該柴油機啟動控制系統(tǒng)原理，首先檢查了凸輪軸換向裝置，發(fā)現(xiàn)其換向位置已與車鐘位置一致，說明換向機構(gòu)指示柴油機凸輪軸已完成動作，排除換向裝置故障因素。

（2）由于換向油缸操控程序正常，進一步檢查柴油機啟動壓力指示表，發(fā)現(xiàn)該壓力表啟動過程中無指示，說明柴油機換向后未按時接通操縱空氣，將排查重點進一步轉(zhuǎn)入操控空氣系統(tǒng)。

（3）打開動力集控室操控臺，啟動試驗發(fā)現(xiàn)正車換向控制閥閥桿未能夠在換向凸輪處釋放，閥桿卡死在操縱閥內(nèi)。將操控閥拆下分解，清潔閥桿卡滯異物后回裝，柴油機一次啟動成功。

（4）柴油機啟動成功后，數(shù)次起動試驗，進一步檢查主啟動閥、啟動閥動作情況，均未發(fā)現(xiàn)異常，故障原因徹底排除清楚。

3 幾點思考

此次故障是柴油機換向操縱閥卡滯導(dǎo)致柴油機換向完畢后，操控凸輪將換向控制閥釋放時，閥桿不能靠彈簧復(fù)位，無法接通主啟動閥控制氣路，進而起動空氣無法進入啟動閥、推動柴油機正常起動。由于控制閥未能正常打開，同時也使操縱手柄換向聯(lián)鎖裝置未解除，將手柄鎖定在換向位置無法繼續(xù)向啟動位置轉(zhuǎn)動。

（1）系統(tǒng)設(shè)置換向控制閥，其目的是防止未換向或換向不徹底時柴油機誤起動，造成啟動失敗或機械事故。要經(jīng)常通過檢查換向聯(lián)鎖裝置及啟動操縱空氣指示壓力表來判斷系統(tǒng)是否自鎖。

（2）系統(tǒng)控制閥全部為二位二通，靠彈簧復(fù)位，一旦啟動空氣中雜質(zhì)過多或彈簧斷裂，便會造成閥件復(fù)位不正常，要經(jīng)常手動按壓釋放側(cè)閥桿，檢查其復(fù)位功能，防止緊急情況柴油機啟動時，出現(xiàn)無法啟動故障。

（3）由于該柴油機主動力裝置無齒輪箱，而是直接帶動尾軸、螺旋槳旋轉(zhuǎn)提供船舶動力，因此在手動按檢閥件靈活性時，切記要在柴油機停車狀態(tài)下、合上盤車機、切斷操縱及啟動空氣情況下方可進行，防止手動按壓引起柴油機誤操作。

4 結(jié)語

柴油機啟動系統(tǒng)是柴油機的重要附屬系統(tǒng)，牽涉閥門、管路較多。由于船舶柴油機工作環(huán)境復(fù)雜，即使單純控制閥的不清潔卡滯，便有可能影響柴油機整體的運行狀態(tài)。柴油機使用管理中，要嚴(yán)格按照柴油機所屬保養(yǎng)規(guī)程，勤檢拭柴油機各附屬系統(tǒng)部件狀態(tài)。同時，在突發(fā)柴油機啟動系統(tǒng)故障時，要注意理清思路，結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理，針對性拆除檢查，防止故障處置擴大化，延誤修理時間，影響船舶正常運行。