某船用柴油机机组拉缸故障原因分析及解决方案

刘江涛 张鹏 李治明 陈向阳 张耀忠 魏仙妹 张青锋

摘要：针对某船用柴油机机组拉缸故障，采取针对性的排故修复措施，二次故障出现后，扩大检查范围，详细的查找真因并进行原因分析，总结第一次排故教训，并提出了有针对性的改进措施和建议，最终使问题得到了解决。

Abstract： Aiming at the cylinder pulling fault of a marine diesel engine unit， the paper adopts targeted troubleshooting and repairing measures. After the second fault occurs， the scope of inspection is expanded， the real cause is searched in detail and the causes are analyzed， the lessons of the first troubleshooting are summarized， and the pertinent improvement measures and suggestions are put forward. Finally， the problem is solved.

关键词：船用柴油机;拉缸;二次故障;原因分析;改进措施

Key words： marine diesel engine;cylinder drawing;second failure;cause analysis;improvement measures

0  引言

2018年7月31日，本厂承接某船用发电机组高压油泵传动机构漏油修复工程，在机组恢复性试验中出现曲轴箱压力高报警停机，经拆检发现柴油机（TBD620V12）A2、B1、B2缸气缸套断裂，故对该机进行扩大拆检修复。柴油机于2018年9月5日修复完毕，在恢复性磨合试验运行至80%功率时突然出现异响，紧急停机后拆检发现A2、B5缸拉缸，其中A2气缸套断裂。故障柴油机累计运行时间为26751小时。

1  柴油机故障经过及现场拆检情况

2018年7月31日更换泵传动机构总成后，机组开机试验出现淡水温度（78℃且仍有上升趋势）较其它机组偏高问题，在采取检查海水系统、清洗热交换器，更换节温器等措施后再次开机试验，柴油机淡水温度仍有继续上升趋势，在此期间突然出现曲轴箱压力高报警自动停机，检查发现油底壳油位上涨6cm，进气管有大量水流出，膨胀水箱内无水。拆机体观察孔盖板后发现A2、B1、B2缸套处向下漏水，进一步检查发现A2、B1、B2缸气缸套沿第一道O形圈处断裂，A6缸轻微拉缸，A3、A4、A5、A6、B4、B6活塞顶部有轻微烧蚀情况。

此次故障修复、修复后试验情况如下：

①将各缸连杆返厂检测未见异常;

②對所有气缸盖进行水压试验，其中A2、A3、B6缸喷油器护套漏水;

③所有连杆大端孔装瓦后测量尺寸未见异常;

④更换B1、B2、A2、A6缸气缸套。

⑤更换A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2、B4、B6缸活塞和活塞销，同时更换12副新活塞环。

⑥清洗滑油冷却器芯子、滑油双联滤器、油底壳，清洗全部气缸盖并研磨气门，清洗机体气缸孔内锈渣;

⑦换新滑油并使用滑油预供油泵进行整机串油，更换滑油精滤芯，清洗安全滤芯。

⑧开车起动，空载怠速1000转运行20分钟，额定转速运行30分钟，柴油机各项运行参数正常。加载200kW功率后柴油机B列呼吸器冒白烟，曲轴箱压力高报警停机。服务人员拆下机体观察窗盖板检查运动部件可见部位无异常，使用内窥镜检查各缸燃烧室未见异常，测量轴向间隙值在正常范围内。

⑨服务人员进一步检查柴油机滑油泵衬套、曲轴止推环、膨胀水箱及气缸套活塞连杆组未见异常。检查滑油滤器壳体内有少量金属屑，A/B列油气分离器壳体内均有大量水，由此推断曲轴箱呼吸器冒出的白烟主要是水气导致。后再次开机于200kW负荷运行约30分钟，观察呼吸器冒烟正常，两列水温73/74℃，油温86℃，淡水液位正常。停机后更换滑油、滑油滤芯、滑油安全滤芯。

⑩开机试验，机组空载无异常，加载至300kW负荷左右，淡水温度80℃（偏高），油温89℃，更换淡水泵、节温器无效，强制拉开节温器，机组在300kW负荷左右运行时水温70℃，油温83℃。

{11}对柴油机进行磨合试验，当增加功率至800kW左右，功率升至850kW左右，水温74/73℃，油温85℃。突然柴油机突然出现沉闷异响，曲轴箱压力高报警停机，手动盘车无法盘动，检查发现滑油液位上升，膨胀水箱已无水。

服务人员再次对柴油机进行全面拆检，拆喷油器检查发现喷油器体锈蚀（见图1），拆机体观察窗检查机体内部，发现两缸严重拉缸（见图2），活塞与气缸套有粘接，局部烧熔情况（见图3）。将其它缸气缸盖全部拆下，发现活塞顶部有白色痕迹（见图5），与喷油器雾化孔位置一致，手动盘车检查气缸套可见部位未见异常。拆下活塞连杆组发现连杆瓦上有斑痕麻点镀层脱落现象（见图6）。检查机体气缸孔发现缸体水道内有较多锈渣（见图7），A2缸气缸套沿第一道O形圈槽处断裂（见图8）。

2018年9月11日服务保障中心服务人员再次登船，对该机组开展进一步拆检，具体情况如下：

①检查两组滑油滤器，壳体内有金属屑，滤前金属屑稍多一些，滤后金属屑微小颗粒不多。

②检查A2故障缸活塞，圆周方向均严重拉伤，活塞体从头部到裙部拉伤产生的铝屑粘接在气缸套内壁（见图9）。使用压缩空气检查活塞进出油孔通畅，使用柴油检查活塞油环槽中的四个油孔通畅无堵塞。气缸套从第一道O形圈槽处断裂（见图10）。

③检查B5故障缸，活塞分别四个方向拉缸，拉缸方向均与活塞环环槽的四个油孔基本对应（见图11）。拆下油环及弹簧检查有油渍无生锈，用柴油倒入活塞检查活塞油环槽内四个油孔通畅无堵塞，活塞进出油孔正常无堵塞;活塞销油孔位置磨损较严重，手摸衬套表面较粗糙（见图12）。

④拆下其它10个缸活塞连杆组，检查活塞外观无明显异常，检查活塞环侧隙及开口间隙无异常，检查连杆大端轴瓦不同程度的拉痕（见图13），检查连杆小端衬套有不同程度的磨损，其中B1、B2、B6拉痕较深（见图14），衬套表面觸摸粗糙感。B4衬套中间一道漏铜，A1衬套内中间一道拉痕较深，A3缸衬套轻微漏铜。

⑤拆下其它10个缸气缸套，检查发现气缸套内均有纵向拉痕（头发丝似得竖纹）其中A1、A4、B3、B4、B6气缸套内纵向拉痕手摸有轻微的刮手感（见图15）。其它缸套虽有竖纹手摸表面光滑无感觉，正常的网纹存在。对10个气缸套进行测量缸径均在技术极限范围内，满足使用要求。另对B2、B3、B4缸气缸套O形圈槽位置着色探伤，未见明显异常（见图16）。

⑥拆下A1/B1、A2/B2、A5/B5、A6/B6缸活塞冷却喷嘴盖板，检查盖板内有油水混合物油渍非常黑，且内部有少量微小颗粒。嘴吹喷嘴孔正常通畅，倒入柴油检查喷嘴孔出油正常（见图17）。

⑦分解清洗滑油调压阀，阀体内部有金属屑（见图18）。

⑧拆下机体挺柱发现挺柱孔内壁有微小颗粒物。

⑨清洗活塞积碳，发现6个活塞顶部有不同程度痕迹（见图19）。

⑩复查喷油提前角较标准值偏大，复查联轴节未见异常（图20）。

2  故障原因分析

根据以上拆检现象，导致柴油机轴瓦划伤、拉缸以及活塞顶部痕迹的原因分析如下：

①柴油机轴瓦划伤。主要是由于滑油滤器失效使颗粒物进入滤器后主油道，进而进入各运动摩擦副，导致轴瓦划伤。

②柴油机拉缸。根据拉缸痕迹与活塞油环槽内的四个出油孔位置一致的现象，推断由于滑油滤器失效使颗粒物进入滤器后主油道，进而通过活塞冷却喷嘴进入活塞润滑油腔，从活塞上油环槽小孔出来时，在油环与气缸套接触表面造成划伤，进而导致拉缸。

③柴油机活塞顶部痕迹应为高温腐蚀现象，可能由于柴油机主油道内颗粒物通过活塞冷却喷嘴进入活塞油腔，降低了滑油对活塞的冷却效果，使活塞顶温度未及时导出而升高。也可能为柴油机喷油提前角偏大，喷油器过早喷出燃油未充分燃烧导致，喷油提前角提前，则滞燃期长，在滞燃期内喷入的燃烧室的燃料增多，在着火前形成的可燃混合气也多，这些预混合燃料在急燃期几乎同时燃烧，使压力升高率和最高燃烧压力升高，运动零件受到强烈的冲击负荷，柴油机运转粗暴。

3  修复方案

根据现场排查初步判断的故障原因，后续计划对该船3#机组柴油机进行针对性修复，主要措施如下：①对机体气缸孔水腔进行清理。②对连杆、连杆瓦进行检查、测量，不符合技术要求的进行更换。③对气缸套进行检查、测量，不符合技术要求的进行更换。④对活塞组进行检查，不符合技术要求的进行更换。⑤清洗所有活塞冷却喷嘴，确保喷油嘴通畅。⑥清洗油底壳。⑦检查滑油冷却器，检查清洗滑油调压阀。⑧检查、清洗滑油双联滤器并更换滤芯。⑨检查、清洗滑油离心滤器。⑩检查、清洗气缸盖。{11}检查、雾化喷油器。{12}复查喷油提前角。{13}换新滑油，采用滑油预供油泵对机体润滑油道进行串油，串油后检查并更换滑油滤芯，根据滤器内金属屑过滤的情况，增加串油次数，确保滑油系统清洗干净。{14}复装柴油机外围管路，恢复后的机组进行试验。

参考文献：

[1]郑法彬，等.船用柴油机拉缸故障原因分析及预防措施[J].内燃机，2009（2）：61-62.

[2]徐鲁杰，聂志斌.某型柴油机拉缸原因分析及解决措施[J].内燃机与配件，2012（8）：39-42.

[3]余世林.船舶柴油机拉缸及其应急处理措施[J].天津航海，2003（4）：17-19.