柴油机冷却水温异常的原因分析和处理措施

张宗祥

（中交华南交通建设有限公司，广东 广州 511447）

卡特彼勒3516B型柴油机冷却系统分为高温水冷却系统及低温水冷却系统两种，均是闭式冷却系统，冷却介质为淡水，淡水的水质稳定，传热效果好并可采用水处理剂解决其腐蚀和结垢的缺陷。这种冷却系统最大的优点就是柴油机任何部分都没有与海水接触，大大减少了腐蚀的发生，而且使日常维护保养工作量也轻松很多。舷外冷却器分为两部分，分别是独立的高、低温水冷却器。由于舷外冷却器是浸泡在海水中，一旦海生物大量繁殖生长在冷却器铜管外壁，将大大影响其冷却效果。现在我船已在舷外冷却井新安装了防海生物装置，大大减少了海生物的生长。

1 冷却水系统温度异常的分析

1.1 冷却水温度过高

（1）冷却水温度过高会造成以下后果。冷却水温度过高，冷却效果降低，使机件过热，导致机件间的配合间隙变小或咬住，破坏零件间的润滑油膜，还会使滑油变稀、早期变质，影响润滑效果，加剧机件间的磨损，严重时还会发生咬缸、化瓦及损伤机件等事故。超过50%的柴油发动机损坏是由冷却系统故障引起的。

（2）冷却水温度过高的现象。冷却水温度过高时，水中会产生大量的气泡，气泡大多附着在气缸套外壁上，使局部得不到冷却，导致局部温度急剧上升，严重时使机件遭到破坏。同时膨胀水箱水位急剧上升，且有大量气泡溢出。

（3）冷却水温过高时采取的措施。冷却水温度过高，柴油机安保系统会起作用，达到报警温度会发出报警，使值班人员能够迅速采取有效措施，比如降低负荷、转速等。本船卡特彼勒3516B型柴油机在冷却液温度异常偏高时，电子控制系统ECM会自动进行以下工作：警告、减额、停机。如果发动机运行在正常温度范围以上，不管是否误报警还是其他原因，都立即运行以下步骤：第一，降低负载和发动机转速；第二，检查冷却系统是否渗漏，包括水管松动的连接、冷却系统软管是否有裂纹和松动的夹箍、水泵是否有渗漏及冷却液液位是否异常偏低等等；第三，决定发动机是否立即停机，或者可以通过降低负载使发动机冷却。

（4）冷却水温过高的原因。①冷却水夹层部分堵塞，使冷却水流动受到阻碍，导致水温升高；②活塞过热或拉缸，使局部水温过高；③冷却水压力过低或冷却水中断；④个别气缸喷油量过多，使其燃烧不良；⑤柴油机长期超负荷运转；⑥冷却水温度调节阀调节不当或节温器损坏；⑦水温表损坏(失灵)或者水温传感器故障；⑧缸套或缸头有裂纹；⑨排气经过缸头与缸套结合部位进入冷却水系统；⑩水泵故障；冷却书管路堵塞或者阀门故障；冷却器有异物进入而堵塞；冷却器铜管表面大量结垢，生长海生物。其它。

1.2 冷却水温度过低

（1）冷却水温过低的后果。柴油机冷却水的出机温度过低会造成如下的后果：使燃油燃烧的热能损失过大，从而使柴油机发出的功率降低，同时还会增加油耗。由于过分冷却，使气缸壁和活塞顶部的温度大大下降，喷入的燃油由于温度低而不易蒸发，导致燃油的不完全燃烧。若冷却水的温度过低的话，气缸内的温度也会降低，使废气中的二氧化碳、硫化物和水蒸汽等容易凝结成酸性腐蚀剂，腐蚀气缸套、活塞等部件，造成极大的损伤。

（2）冷却水温过低需采取的措施。柴油机冷却水温过低首先检查柴油机的负荷或者水温传感器，最后才怀疑节温器的故障。卡特彼勒3516B型柴油机在冷却液温度低时，电子控制系统ECM会自动发出报警，警报设定值为80℃，为激活本监测策略，柴油机必须至少已运转了10分钟。如果冷却液温度低于80℃超过5秒钟，告警就会出现。监测低冷却液温度是为了检查节温器的故障，这个特性不是用以监测水套水加热器工作的。

（3）冷却水温过低的原因。①冷却水进机的温度过低；②冷却水压过高，流速过快；③柴油机负荷过低；④水温调节阀调节不当或节温器损坏；⑤水温表损坏(失灵)或者水温传感器故障。

2 案例分析

我船在厂休期间两台卡特彼勒3516B型柴油机由卡特彼勒专业维修厂商进行了抽缸检查，水下泥泵柴油机抽检了12#缸，增压泥泵柴油机抽检了9#、10#和12#共三个缸。装复以后对两台柴油机进行运转试验，无负荷加载时两台柴油机运转都正常，但是当加载负荷试吹水时增压泵机高温水温度立即迅速窜升至报警温度，膨胀水箱大量水溢出，迅速通知挖泥台降速脱开泥泵，待水温慢慢下降后再停机。水下泥泵机当时并无异常，但进入工地施工不到24小时也出现同样故障。需要说明的是，在抽缸检验之前两台柴油机运转一直正常。

2.1 故障分析及查找

（1）节温器检查。当出现高温水异常偏高故障后首先怀疑是节温器的问题，待柴油机温度下降后拆出节温器检查并用开水做实验发现4个节温器并无异常，但即便如此，仍然不放心，还是更换了4个新的节温器，重新开机运转，这次不带负荷运转了1h左右高温水温度即开始上升，只好再次停机。在整机拆检缸头之前曾再一次怀疑是节温器的问题，将水下泥泵柴油机和增压泥泵柴油机的节温器全部调换装复试机故障仍然存在。

（2）高温淡水泵检查。水泵故障也会是柴油机严重过热，可能导致气缸盖出现裂纹。待柴油机温度自然下降后开始拆检高温淡水泵，同样没有发现诸如磨损、裂纹、销孔等故障，但还是更换了一台新的水泵。再次启动柴油机试验，故障依然存在。

（3）冷却水管路及舷外冷却器检查。卡机专业维修厂商坚持认为是舷外冷却器的问题，但是舷外冷却器是刚经过船厂化学清洗干净且进行了压力试验，在装复之前经过了船方的检验。经过大家的共同讨论，轮机长决定对冷却水管路及舷外冷却器检查。拆出舷外冷却器两条高温水连接管，首先检查舷外冷却器里面，用手可以摸到冷却器顶部全部空间并无任何例如破布棉纱之类的杂物。再检查管路上的进出阀也发现都是正常开启状态。拆掉柴油机高温水进出管接头，用高压水冲洗柴油机与舷外冷却井之间的冷却水管路，并无发现异常。装复后再一次试机故障仍旧存在。

（4）缸头及缸套检查。柴油机刚启动运转时并无异常，但经过加速后会发现膨胀水箱水位就会慢慢上升，水里有气泡产生。至此怀疑有燃气漏入冷却水系统，我们自己组织拆检，首先拆出增压泥泵机的9#、10#、12#缸，即是卡机专业维修厂商抽检过的三个缸，发现10#缸缸套至缸头的过水胶套有两个断裂，但缸头垫并无异常，而且也并没有发现有漏水现象，也没发现缸头垫处有漏气，所以无法肯定是否就是10#缸燃气进入了冷却水系统，另外三个缸的缸套上密封圈安装发现均不是很规范，但也不能判断是否会漏入燃气。有一种可能就是缸头螺栓没有按规定的扭矩上紧，燃气有渗漏刚好通过烂的过水胶圈处漏入冷却水系统，特别是在高负荷时明显。拆检工作至此，是更换一些新备件装回去进行再次试机还是拆出剩下13个缸的缸头全部进行试压，对缸套进行探伤，大家进行了激烈的讨论，因为没有任何人敢肯定故障在哪里，最后机务决定执行后一种方案。16个缸的缸头全部拆出送厂车间进行试压，结果并没发现任何问题。船厂派专业人员对16个缸的缸套进行探伤，只发现了9#缸缸套有一个小针孔，但并无穿透。至此，只好决定再次装复，更换了9#缸缸套，所有密封件全部换新，包括过水胶圈及缸套密封、缸头垫等。严格按照卡特彼勒厂商规定的工艺装复柴油机后再次进行试机，故障排除。在讨论到底是哪里的故障后，最后形成了比较一致的意见是卡特彼勒专业维修厂商安装工艺不严格，导致缸套过水胶圈损坏，同时缸头螺栓没有按规定的扭矩上紧导致燃气泄露渗入冷却水系统。后面水下泵机去工地施工后出现同样的故障，只需拆检12#缸（卡特彼勒专业维修厂商拆检过的）更换缸套水封及过水胶套等按规定扭矩上紧缸头螺栓后即排除故障更加验证了这个结论。

3 结语

综上所述，充分理解柴油机冷却水系统的构造原理，熟悉各个零部件的作用及性能，了解柴油机冷却水温异常的原因并对其分析，熟记冷却水温异常的主要现象，知道采取的措施，理论结合实际，掌握正确的操作方法，各种故障均能明白无误的检查出来并排除。拆装工艺对轮机故障的排除也必须高度重视，这些对柴油机的维护保养及维修有着十分重要的意义。同时必须学会善于总结经验，吸取教训，勤于思考，对轮机管理人员的管理水平将会有很大的提高。