关于某型柴油机无法启动故障的处置分析

马玉成，孙 虎，林永全

（中国人民解放军91999 部队，山东青岛 266000）

0 引言

船舶柴油机是船舶最主要的配套设备，它应用于船舶推进动力装置和船舶电站[1]。当柴油机作为船舶推进动力装置时，负责为船舶提供动力，其性能好坏直接关系着船舶航行性能。若柴油机一旦出现重大故障，造成停机，轻则造成延误船期等经济损失，重则危害船上人员的生命财产安全[2]。

柴油机主要由燃油系统、滑油系统、冷却系统、启动系统等组成，是一个有机的运行整体。根据所采用的外来能源形式，柴油机的启动方式可分为电机启动、液压马达启动及压缩空气启动等[3]方式。对于大型二冲程柴油机主动力装置而言，保证其启动系统各部件的良好状态，对于柴油机启动、运行意义重大。

1 柴油机启动原理及结构

1.1 柴油机启动原理

启动是指内燃机从停车静止状态转入正常运行的过程，包括热力过程的转化和发动机加速的动力过程[4]。该船舶柴油机主动力装置结构为二冲程形式，九缸直列式，采用压缩空气启动，最高启动压力≤30 kg/cm2，最低启动压力≥9 kg/cm2。其中，柴油机启动、换向、喷油量调节及停车均通过动力集控室转动操纵台上的手轮实现。按照柴油机所要求的转向，手轮可以从“停车”位置向“正车”方向转动，或者反之从“停车”位置向“倒车”方向转动。手轮从“停车”位置出发，经过“启动”区然后转到“燃油”区，“启动”区和“燃油”区有一部分重叠。

柴油机启动操纵主要通过操纵台控制阀、主启动阀、空气分配器、装设在柴油机排气侧的启动阀等共同作用实现。其中，主启动阀启动空气管路中的截止阀，它在柴油机运转、换向和停车时均保持关闭，仅在启动时开启。空气分配器采用负凸轮形式，通过驱动盘固定在凸轮轴上，按照发火次序和定时要求，用压缩空气打开各气缸起动阀。

在操纵台的轴上有两个同样的对称凸轮，它们各自驱动两个控制阀，通过控制阀控制换向系统和启动系统中的控制空气，阀的动作通过肘节杆实现。在“启动”区的终端时肘节杆脱开，使控制阀把放气通道接通。

1.2 启动过程

当把操纵台的手轮转到“启动”位置，启动空气将从主启动阀进入启动空气分配器外周的环形空间，并克服弹簧压力把活塞压到启动凸轮上，当活塞被压到启动凸轮的凹下部分时，控制空气经控制空气管流向有关气缸，启动阀的通路被打开。进入控制活塞上部空间的控制空气把启动阀推开，使启动空气管中的压缩空气进入气缸，此时曲轴连杆机构开始转动，凸轮轴及启动凸轮随之转动。原先压在凸轮的凹下部分上的活塞此时被凸轮推起，它首先切断控制空气的流入通路，接着开启控制空气的放出通路，使控制空气管中的空气通过它放出，从而使阀关闭。此时，启动凸轮的凹下部分又转到起动空气分配器的下一个活塞的下面，控制空气流向按照发火次序排列的下一个气缸的启动阀，使此启动阀开启。

当操纵台的手轮转到“启动”区段的下半部时，燃油已经开始喷入气缸。这时，启动阀如同一个止回阀，仅仅在气缸内的压力低于启动空气管中的压力时才开启，因此燃气不会进入启动空气管。

2 故障现象、原因分析及处置过程

2.1 故障现象

柴油机在换向启动时，船员操纵手轮从换向位置向“启动”位置转换，发现手轮无法转动，柴油机启动受阻。故障发生后，船员迅速将手轮扳回至“停车”位置，并接连进行了二次启动，但在听到手轮正车操纵阀皆有连通放气的声音情况下，手轮仍无法转至启动位置，连续起动三次未成功后，柴油机启动失败停机。

2.2 故障分析

柴油机启动系统为手动气控式操纵系统，利用操纵手柄带动凸轮来操纵控制阀件启闭，从而达到主机换向及启动的目的。操纵空气经盘车机联锁阀至手柄操控阀后，使控制阀通路，操纵空气进入倒车换向油瓶，压缩凸轮换向，凸轮轴换向完毕后，使换向控制阀接通，操纵空气经双向止回阀到达主启动阀控制阀，主启动阀打开，压缩空气按次序进入气缸推动活塞运行，完成柴油机启动。根据柴油机故障表象，分析导致柴油机无法正常启动的原因可能有：

（1）柴油机换向装置故障，凸轮轴位置不准确致使无法正常换向，与柴油机车钟联锁保护，导致柴油机无法启动。

（2）柴油机操控台内控制阀故障，无法向主启动阀提供启动空气，导致柴油机无法正常启动。

（3）柴油机主起动阀故障，无法向起动阀提供启动空气，各缸无法得到启动压缩空气。

2.3 故障排除

（1）根据该柴油机启动控制系统原理，首先检查了凸轮轴换向装置，发现其换向位置已与车钟位置一致，说明换向机构指示柴油机凸轮轴已完成动作，排除换向装置故障因素。

（2）由于换向油缸操控程序正常，进一步检查柴油机启动压力指示表，发现该压力表启动过程中无指示，说明柴油机换向后未按时接通操纵空气，将排查重点进一步转入操控空气系统。

（3）打开动力集控室操控台，启动试验发现正车换向控制阀阀杆未能够在换向凸轮处释放，阀杆卡死在操纵阀内。将操控阀拆下分解，清洁阀杆卡滞异物后回装，柴油机一次启动成功。

（4）柴油机启动成功后，数次起动试验，进一步检查主启动阀、启动阀动作情况，均未发现异常，故障原因彻底排除清楚。

3 几点思考

此次故障是柴油机换向操纵阀卡滞导致柴油机换向完毕后，操控凸轮将换向控制阀释放时，阀杆不能靠弹簧复位，无法接通主启动阀控制气路，进而起动空气无法进入启动阀、推动柴油机正常起动。由于控制阀未能正常打开，同时也使操纵手柄换向联锁装置未解除，将手柄锁定在换向位置无法继续向启动位置转动。

（1）系统设置换向控制阀，其目的是防止未换向或换向不彻底时柴油机误起动，造成启动失败或机械事故。要经常通过检查换向联锁装置及启动操纵空气指示压力表来判断系统是否自锁。

（2）系统控制阀全部为二位二通，靠弹簧复位，一旦启动空气中杂质过多或弹簧断裂，便会造成阀件复位不正常，要经常手动按压释放侧阀杆，检查其复位功能，防止紧急情况柴油机启动时，出现无法启动故障。

（3）由于该柴油机主动力装置无齿轮箱，而是直接带动尾轴、螺旋桨旋转提供船舶动力，因此在手动按检阀件灵活性时，切记要在柴油机停车状态下、合上盘车机、切断操纵及启动空气情况下方可进行，防止手动按压引起柴油机误操作。

4 结语

柴油机启动系统是柴油机的重要附属系统，牵涉阀门、管路较多。由于船舶柴油机工作环境复杂，即使单纯控制阀的不清洁卡滞，便有可能影响柴油机整体的运行状态。柴油机使用管理中，要严格按照柴油机所属保养规程，勤检拭柴油机各附属系统部件状态。同时，在突发柴油机启动系统故障时，要注意理清思路，结合系统结构原理，针对性拆除检查，防止故障处置扩大化，延误修理时间，影响船舶正常运行。