某轮柴油机启动马达故障排除

苏国强 龚兆华

（交通运输部上海打捞局，上海 200090）

0 引 言

某轮双机双桨，2 台主机型号为MAN7L27/38，每台主机各配备一台TDI 系列T100-V 型的启动马达。由于2 台主机的转向相反，故各自的启动马达转向也相反，各自启动马达不能互换，但启动马达部分零部件可以通用。由于该启动马达因没有摩擦部件，所以也不需要润滑，保养和维护也较为方便，输出功率大，启动速度快等特点，其使用寿命约可启动主机达8 000 次以上。该船为海洋石油平台服务，每日主机启动较为频繁，一般每天在3～4 次左右，因此该启动马达一般可以正常使用5 年以上。该启动马达的特点是体积小，重量较轻，启动力矩大，是一种二级涡轮式的旋转马达，涡轮转速特别高（第二级涡轮加速可达25 000rpm 左右），在目前中速柴油机上得到了广泛应用。

1 主机启动空气系统组成及特点

启动空气系统布置由主空气瓶提供30bar 压力的空气经过一个过滤粉尘颗粒和自带放残水阀的滤器，再经过减压阀减压到8～12 bar 后进入起动马达，提供驱动动力。当起动马达带动柴油机旋转，使之转速超过1 578 rpm 时，柴油机开始发火，起动阀关闭，启动马达齿轮脱开啮合。

1.1 动力源

通过减压后的空气压力约10 bar（不能超过12 bar）进入涡轮喷嘴后带动涡轮高速旋转，提供动力。

1.2 减速系统

由涡轮轴的高转速通过引导齿轮及传动齿轮等进行减速输出，以匹配传动小齿轮带动柴油机旋转。

1.3 动力输出系统

当启动阀开启后，空气进入到气动马达启动轴腔内，压缩空气通过推动活塞使驱动轴齿轮与柴油机飞轮齿圈啮合，当完全啮合后，先导空气进入并打开主启动阀，随后空气大量进入到启动马达使驱动轴旋转并转动柴油机。

1.4 控制系统

控制系统由手动阀及手自一体电磁阀和控制管路等组成。启动马达通过一个两位三通气动电磁阀实现电控启动，该电磁阀可在柴油机控制箱上控制，也还可以设置成远程控制，手动起动和自动起动。另外，起动阀还可以用作应急起动阀，在失电的情况下可以手动起动空气马达。

2 故障现象及原因

该船启动主机时，总是发现启动马达空气排出口有一些冷凝水喷出，严重时在排出口网罩上结冰。该船在出厂后第二年，左主机启动马达因内部零部件损坏而不能使用，右主机启动马达也在延后一段时间后损坏，分别更换新的启动马达。但新更换的启动马达在随后使用的几个月后，左主机的启动马达再次出现损坏，在之后的2 a 里，主机启动马达处于反复修理和更换中。对于如此频繁的损坏，启动马达的实际使用寿命较厂家提供的使用寿命相差甚远。并多次与MAN 技术人员沟通也没得到有效的解决方案，通过不断的观察和研究，判断启动空气管内的水分和杂质是导致启动马达损坏的根本原因。该船由于造船方施工上的不足及技术人员缺乏有效的监控，在主机起动空气管系的布置中，自带放残水滤器安装位置偏高，没有放置在管系的最低处，有一段约3 m 长的管系水平布置在低于滤器高度的位置，这样在每次起动主机进行放残时并不能将这段管系内的冷凝水放尽，特别是在冬季，冷凝水较多，总有部分冷凝水残留在这段管系内，导致启动主机时，启动马达空气排出口冷凝水较多，严重时甚至结冰致使起动马达旋转受阻，特别在寒冷天气时则经常出现此情况。含有水分和杂质的压缩空气进入涡轮时，由于涡轮的高速旋转，致使水分和杂质产生极大的冲击力，使马达内部零部件受损并产生额外的径向力和轴向力，导致马达动力不足并损害相关零部件。考虑到该启动马达对压缩空气的质量要求很高，所以必须改进启动空气管路以保证进入启动马达压缩空气的质量，才能有效改善启动马达的工作环境，避免频繁故障的现状。

3 方法措施

基于上述原因及存在的问题，该船利用首次特检坞修时提出3 种备选方案：

①在主空气瓶到主机启动马达间管路上加装除湿器。加装除湿器对舱底管系布置要求较高，另外，对除湿器的经过的流量和压力降需进行计算，选配合适的除湿器，这需要联系设备商共同完成，工作量较大。

②将带放残滤器改置于管路最低处。机舱舱底管系较多，要将放残滤器放置于合适的位置需改动其他系统管路配合才能实现，难度较大。

③将水平最低处一段约3 m 的管路由水平改为倾斜布置，并在最低处加装一只耐高压放残阀，此法简单，经济性好。

通过比较，同时考虑到可操作性和经济性，最后采用了第三种方案，改进前后系统示意图分别为图1、图2。该法案简单可行，能满足放尽残水和杂质的要求。改进法案实施后，主机启动马达的工作环境得到了明显改善，启动时几乎没有水分和杂质从尾部喷出，启动马达的使用寿命大大提高，长期困扰的马达故障问题得到了有效解决。

图1 1-空气瓶 2-截止阀 3-自带放残水滤器 4-减压阀 5-启动马达

图2 1-空气瓶 2-截止阀 3-自带放残水滤器 4-减压阀 5-启动马达 6-耐高压放残阀

4 结 语

本文所述启动马达的故障的主要原因为厂方施工人员没有按照设备说明书要求，将自带放残滤器置于管系最低处，导致管系中残留部分冷凝水和杂质进入启动马达，致使其损坏。在故障频繁出现时，管理人员必须对故障现象进行深入研究分析，找到故障的根本原因，这样才能有效排除故障。管理人员应掌握专业理论知识，将理论运用于实践，通过实践不断思考总结，唯有如此，才能不断提高管理水平。