船用柴油机液压冲击故障一例原因分析与排除

韩利昆，李占吉，朱旭聪

(1.92330部队 装备部, 山东 青岛 266102；2.4808工厂 威海修船厂, 山东 威海 264200)

船用柴油机液压冲击故障一例原因分析与排除

韩利昆1，李占吉2，朱旭聪2

(1.92330部队 装备部, 山东 青岛 266102；2.4808工厂 威海修船厂, 山东 威海 264200)

某拖船在执行任务时，主机突发汽缸液压冲击故障，经勘查和分析，最后查明是柴油机自身冷凝水造成的，故障得以顺利排除，文章对柴油机设计和使用管理提出了参考性建议。

柴油机；汽缸液压冲击；原因分析；排除；改进

某船为882 kW全回转港作拖轮，主机是2台6DSM-18A型柴油机。2013年7月初的某一天，该船在某海域执行任务，当2台主机转速加至600 r/min时(主机额定转速为900 r/min)，突然左主机第6缸发出异常敲击声，接着汽缸盖与机体之间密封面刺射出一股水。及时停机后发现，第6缸发生了液压冲击故障，汽缸盖垫片破碎。据船员反映，夏季该船左右主机汽缸液压冲击故障时有发生，一直没有查清原因，是该船安全航行的隐患。

1 故障勘查和原因分析

先勘查故障损坏情况，拆卸第6缸汽缸盖和连杆、活塞，除了汽缸盖垫片碎了外，其它零部件均完好无损，检测连杆平行度、扭曲度和曲轴弯曲度，都符合规定要求。同时对主机作常规性检查，检查航行记录各缸排温(包括第6缸)均正常，油水温度、压力等参数也都正常；拆卸观察孔端盖，检查凸轮紧固螺母完好无松动；检查喷油提前角和进排气时间，符合规定要求。

从故障现象看，造成第6缸液压冲击的原因显然是由于这个汽缸内进水。4冲程柴油机在压缩冲程时，活塞向上止点运动，如果这时汽缸内有水且体积大于汽缸余隙，因为水是不可压缩的，就会引起液压冲击，使汽缸内压力激剧上升，远远大于汽缸盖垫片能承受的压力，导致汽缸盖垫片刺裂。柴油机汽缸内进水是柴油机常见的故障，众所周知，柴油机在作功的同时，会产生大量热量，为此水冷柴油机设有淡水系统和海水系统，用来将这些热量带走，防止机器温度过高。但同时，淡水、海水系统也是柴油机汽缸内非预期进水的2条主要途径。

1)淡水进入汽缸的途径。①汽缸盖产生裂纹，冷却水经裂纹漏入汽缸；②汽缸套穴蚀穿孔或裂纹，冷却水漏入汽缸；③汽缸盖垫片和导水管胶圈损坏，冷却水从汽缸密封面漏入汽缸；④有些柴油机排烟管设计成双层，中间为淡水冷却，当内层管腐蚀穿孔时，冷却水经排烟管和排气阀漏入了汽缸。

2)海水进入汽缸的途径。①空冷器漏水，海水经空冷器、进气管进入汽缸；②有些柴油机排烟管设计成双层，中间为海水冷却，当内层管腐蚀穿孔时，海水经排烟管和排气阀漏入汽缸；③有些柴油机舷侧排烟管设计成双层，由海水系统冷却，当内层管腐蚀穿孔时，海水经舷侧排烟管和排气阀进入汽缸。

按照以上分析，我们先检查了活塞顶部残留的少量水滴，分清是淡水还是海水，检查结果是淡水，于是重点检查淡水系统漏水。拆检了第6缸汽缸盖，对水腔进行水压密性试验，不漏；检查汽缸套，没有发现裂纹和穴蚀穿孔；检查汽缸盖导水管胶圈和垫片均无损坏和异常。因为汽缸内是淡水，排除了从空冷器和舷侧排烟管漏水，因而没对这些部位作进一步检查。

以上因果对应排查和常规检查均没发现问题。然后扩大检查范围，发现了左主机进气管内有大量水存于底部，打开进气管底部的螺塞，放出约12 L水。再检查右主机，同样在进气管底部放出约10 L水，检查证实放出的水为淡水。

6DSM-18A柴油机为直列6缸机，安装在882 kW港作拖轮上，从前至后略有倾斜角，前高后低。缸号越靠后，进气管越低，存水量越多。拖轮在海上航行时总是有轻微的颠簸，当主机某一缸进气阀正好处于开启位置时，进气管的水就有可能涌入到汽缸内。如果水涌入量小于汽缸余隙，一般不发生液压冲击，完成工作冲程后，水就随排气阀排出汽缸外。但由于水占用了汽缸一部分余隙，使得汽缸实际余隙减小，爆压上升，工作粗暴；如果水涌入量大于汽缸余隙，就会造成液压冲击。该型柴油机汽缸密封垫设计在汽缸套凸肩的外侧，当汽缸受到液压冲击时，密封垫片受力很容易向外撕裂，这样能有效地保护连杆与曲轴，防止汽缸内压力过高而顶弯连杆和曲轴，甚至造成连杆断裂而捅破机体。

2 进气管存水原因分析

以上分析得出，对于该船6DSM-18A柴油机，如果进气管内存有大量水，就有可能发生汽缸液压冲击，而且缸号越靠后，进气管水位越高，发生液压冲击的概率越大。那么进气管大量的水究竟来自何处，之后对2台主机进行全面反复查找，始终没发现有漏水的地方，勘查和分析似乎进入了死胡同。

由于青岛夏天气候十分潮湿，使大家想到了一种自然现象，把一温度较低的物体置于湿热空气中，它的表面很快会凝聚许多小水珠，即冷凝水。进气管内的水会不会是柴油机进气系统自身产生的冷凝水，而并不是从某个部位漏进去的，该船执行任务当天海上有雾，相对湿度90%以上， 7月初的青岛海域海水温度还相对较低，当柴油机进气系统吸入空气，先经过涡轮增压器，以提高空气压力，同时空气温度也随之提高，然后再来到空冷器冷却，当湿热空气遇到空冷器相对温度较低的传热片时，产生了大量冷凝水，并随空气带到进气管里。随着工作时间增长，进气管内的冷凝水越积越多，水位越来越高，最后发生了上述故障。由此，主机进气管水的来源终于查清楚了。

3 改进措施

实际上，当遇到特殊潮湿天气，柴油机进气系统会产生大量冷凝水不是个新问题，尤其是带增压及空气中冷器的柴油机。许多柴油机在设计上采取了各种措施，一般是在进气系统最低处加装若干个放水阀，要求柴油机管理人员遇到这种特殊潮湿天气时，应时常打开此阀放水。6DSM-18A柴油机在设计上也考虑了这个问题，它是在进气管最低处设置一个放水螺塞。螺塞放水需用扳手拧开，操作不甚方便，这种设计一般用于不需要经常释放的地方，如柴油机上各种放气螺塞，而释放冷凝水一般应采用放水阀。采用螺塞放水的设计，一是管理人员不容易想到要去打开此螺塞放水；二是即使想到了操作也不方便，难以做到时常去放水。

为了解决此问题，我们将该船2台6DSM-18A柴油机的进气管放水螺塞都改为了放水阀，这样既方便了管理人员时常打开放水阀放出冷凝水，也能对管理人员起到“放水”的提示作用。改进后该船主机汽缸液压冲击故障再也没有发生。

建议：柴油机设计时，进气系统冷凝水释放应采用放水阀而不是螺塞，这样既方便放水，又可起到提示作用；柴油机使用管理时，在这一类的放水阀上挂一个“潮湿天放水”的提示牌，这样能更好地起到提示作用。

A sudden fault happened to the cylinder hydraulic-impulse on the main engine of the tow-boat.Through prospecting and analysis,condensed water from the diesel itself was found the cause of the fault and was removed,which provides valuable ideas for diesel design and management of its use.

diesel;cylinder hydraulic-impulse；cause analysis;removal;improvement

韩利昆(1962-)，男，北京人，高级工程师，大学本科，主要从事船舶维修技术工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.01.009

2013-08-19