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第10章 船用柴油机故障 (10)

船舶航行振动故障,是一个令人深感头痛的问题,它不但影响船员、旅客的休息和睡眠,而且对船体结构和船上物品都有害,同时对人体健康也有不良影响。我们在处理中,曾经遇到几艘振动幅度较大的船,通过实船分析、找原因和试验记录,总结出船舶航行振动大致有两种情况:一是原始振动;二是突变振动。

(一)原始振动有结构和安装特性原因

1.结构特性原因

(1)主机机座竖板(衬板)、面板及筋板太薄或结构刚性太差,承受不了主机的惯性离心力,致使工作时产生跳动。

(2)主机座的基础不稳或布置不当,承受不了主机的倾覆力,运转时产生摇摆。

(3)主机组底座支承较少或间距太大,致使主机的惯性离心力和倾覆力都集中在底座空档,两头形成扁担式的往复运动,致使船舶振动。

(4)主机底座太高,支承脚架太小,支撑不了主机工作时的惯性离心力和倾覆力,致使主机摇晃。

(5)主机底座或传动轴系支承架焊接不牢,在主机及轴运转时脱焊。

(6)轴系的支撑架不稳固,轴承受力时产生跳动。

(7)螺旋桨设计制造不良,引起船舶振动。

2.安装特性原因

(1)轴线校中质量太差,造成不同轴度过大。

(2)机座与底座连接的接触面太少,致使两接触面的空隙增大。

(3)机座螺栓装配直径太小,拧紧时被拉长,受力松弛造成轴线变化。

(4)主机装配不当,如各缸活塞连杆组重量相差太大;平衡轴、平衡块、飞轮连接组合件等平衡不良;各缸喷油量调节不均或装上有问题的喷油器。

(5)齿轮箱与主机连接不当,减振环、传动环磨坏。

(6)惯性力矩不平衡的柴油机安装在船体自由振动节点和振动波腹以下,致使船舶航行时产生共振。

(7)尾轴管支承架(人字架)支撑强度不足或布置安装不当。

(8)螺旋桨叶梢与船底板相距太近。

(二)突变振动有管理和磨损特性原因

1.管理特性原因

(1)主机、齿轮箱、轴系使用时间较长,致使轴线不同心度大。

(2)主机座连接螺栓松动,运转时产生跳动。

(3)主机各缸喷油压力、油量变化或某一缸不工作,造成主机转矩不平衡。

(4)齿轮箱无油干摩擦。

(5)异物缠绕螺旋桨,使螺旋桨旋转不平衡或间断阻滞。

(6)由于装载或其他原因使船舶变形,造成轴线变化,不同轴度增大。

2.磨损特性原因

(1)齿轮箱或主机齿损坏,产生间断跳动。

(2)齿轮箱与主机的传动环、软接及减振件损坏。

(3)齿轮箱或主机主轴承损坏。

(4)传动轴或舵杆与轴承间隙磨损得太大,相互产生碰击。

(三)船舶航行振动消除方法分四步进行

1.单独试验主机振幅强度

主机振幅强度太大时应检查平衡轴、平衡块、飞轮连接组合件等,要使它们符合平衡要求,同时对各缸活塞连杆组总成测重,不应超过相差范围。若是突变振动,应检查各缸喷油量的均匀度,有汽缸不工作、进排气门毛病、燃烧不正常等情况均应处理。机座及底座的螺栓强度不足或松动时也应及时处理。

2.拆脱螺旋桨

运转检查齿轮箱和轴系的振幅强度。振幅强度大的处理:①重新校对轴线,减小各轴不同轴度;②排除齿轮箱及轴系中的故障;③各运动件之间磨损间隙较大则应进行调整或更换;④增加轴系支承刚性。

3.不带螺旋桨

运转主机、轴系,试验主机组底座结构刚性情况。振幅强度大时的处理:①加强主机组筋骨、稳定底座、增加底座结构刚性;②主机旋转力点脱离空档,布置在船体肋骨上;③主机与齿轮箱布置在公共底座上,不要脱节安装;④惯性力矩不平衡的主机应安装在船体自由振动节点和振动波腹之上,脱离有固有振动频率发生的共振源。

4.消除螺旋桨引起的振动

①改变螺旋桨的技术结构:a.桨叶不少于三片;b.各叶片长、重量、距离应保持一致,不可相差太大;c.叶片表面加工必须光滑,不可粗糙;d.螺旋桨必须保持旋转重量平衡。②提高船底板,增加叶梢与船底板间距。3.排除螺旋桨故障。

七、柴油机飞车与制止

1.柴油机飞车的原因

飞车即指柴油机转速剧增,超速运转不能自控,排气冒浓烟,声音及震动大的现象。柴油机飞车的原因有以下几方面:

(1)调速器突然失灵。

(2)喷油泵调节齿或油门开关、拉杆卡死在高速位置上。

(3)调节齿、拉杆连接销钉或螺钉脱落。

(4)调速弹簧折断。

(5)柴油机的转速拉得太高,各种有关调速零件卡死在高速位置上或陡然降速致使油门拉杆组件受损。

(6)装有增压器的柴油机,增压器浮动轴承窜油严重。

2.柴油机飞车故障的处理

飞车时应及时阻止,切断空气及燃油。具体办法有:

(1)堵住进气管口。可用毛巾、拖帕、衣服等堵住。

(2)拆脱进油管。

(3)有旁人时,应同时拆松喷油器进油管。

(4)关车油门能拉动的应及时拉向关车位置。

八、柴油机运转时突然停车

1.不供给燃油

(1)燃油箱无油。

(2)燃油管路阻塞或断脱。

(3)燃油系统中进入空气。

(4)燃油箱内或燃油管路中有水。

2.无润滑油供应,烧瓦抱轴

(1)机油供应不足或油箱(油底壳)中的油被漏掉。

(2)无机油压力。

(3)机油泵已坏。

(4)机油管破裂、断脱。

3.运动机械抛锚

(1)无冷却水,导致活塞在汽缸中膨胀卡死。

(2)机油稀薄或有水引起烧瓦抱轴。

(3)柴油机长时间超负荷运转,冷却水温度过高,导致活塞膨胀系数超高,间隙缩小,拉缸停车。

(4)油泵轴或传动轴承滚键或联轴片损坏脱掉。

(5)油门开关组件失控。

(6)调速器突然抛锚。

(7)齿轮箱、尾轴传动组件突然出现问题。

(8)连杆松脱或断裂,打坏机体而停车。

(9)其他运动机械被卡死。

九、柴油机过热

(1)机油温度太高。

(2)冷却水的温度过高。

(3)机油压力太低,带不走摩擦热。

(4)缸套、活塞环漏气,大量燃烧气体窜入油底壳内。

(5)汽缸套炸裂或蚀孔穿眼,燃烧气体压入冷却水中。

(6)喷油时间太迟。

(7)柴油机超负荷运转时间太长。

(8)连杆瓦、主轴瓦配合太紧。

(9)机油、燃油质量太差,不符合使用型号。

十、柴油机排气烟色失常

1.排气冒黑烟

(1)燃油供应方面出现问题

①喷油泵供油量太多。

②喷油嘴喷油成线、滴油、漏油。

③喷油压力太低,雾化不良。

④喷油提前角小,喷油过迟,部分燃油在排气管中燃烧。

⑤个别柱塞弹簧折断,出油阀漏油。

⑥个别汽缸的喷油嘴不工作。

2.配气机构抛锚引起冒黑烟

(1)空气滤清器阻塞或进气管路阻塞,引起进气不足。

(2)增压器壳过脏或密封环烧坏漏气。

(3)进排气门严重漏气。

(4)排气不畅通或外接排气管太小、太长。

(5)凸轮轴凸轮磨损严重,造成气门升程减小,严重影响进、排气。

3.活塞、缸套、活塞环有问题

(1)活塞、缸套、活塞环严重漏气,压缩压力不足。

(2)汽缸垫太厚,存气间隙增大。

(3)柴油机负荷配得过重。

(4)油底壳内机油平面过高,使机油被刮入燃烧室。

(5)活塞、缸套磨损严重,造成机油窜入燃烧室。

(6)柴油机冷车启动后就带负荷。

2.排气冒白烟

(1)水进入汽缸。

①汽缸盖有裂缝,冷却水进入汽缸。

②排气管或外接排气管破裂漏水。

③燃油中有水分。

④汽缸盖垫水道破损漏水。

(2)压缩压力不足。

(3)喷油嘴雾化不良或喷油压力太低。

(4)在低温情况下启动柴油机,燃烧不良冒白烟。

(5)汽缸内有积水。

3.排气冒蓝烟

(1)机油进入汽缸。

①活塞卡住或磨损过大,弹力不足。

②活塞环装错。活塞环倒角装反,开口间隙装在同一方位,致使大量机油泵入燃烧室。

③气门导管间隙增大或气门油封损坏。

④油底壳内机油添加过多。

⑤进气不畅,油浴式空气滤清器机油添加过多。

⑥活塞与缸套磨损间隙太大。

(2)低转速运转时间太长。

(3)燃油中有机油。

(4)新安装的柴油机或刚修理的柴油机,开始工作冒黑烟,过后自然消失。

4.排气冒黑灰色烟

(1)柴油机的温度太低。

(2)柴油机压缩压力太低。

(3)活塞、缸套、活塞环严重漏气。

(4)汽缸垫太厚,导致压缩空间增大。

5.排气管出口冒火焰

(1)喷油时间太迟,在汽缸内没有来得及燃烧的燃油在排气管内继续燃烧而冒火焰。

(2)柴油机超负荷运转,转速减少,燃烧不完的多余燃油排入排气管内燃烧。

(3)外接排气管太长、太小,阻力增大,排出燃烧气体困难。

(4)排气管内积炭严重。

(5)排气管内有异物烧焦。

十一、双主机熄火原因及防治

以柴油机为主机的船舶,双主机熄火违反了技术操作规程,若双主机熄火不断出现,则会使船体搁漏,打坏车叶及舵叶,甚至发生重大沉船、伤亡事故, 是一个值得重视的问题。

(一)双主机熄火的原因

(1)双主机共用燃油箱管理不善、布置不合理、油箱内燃油不足。油箱破裂,燃油漏尽。主机油道阀门未开足,船舶航行振动而使阀门自行关闭造成无油供给。共用燃油管严重振动或因其他原因断掉。燃油箱有积水,船舶航行产生纵摇或横摇时水进入油道产生水阻或喷入燃烧室致使熄火。油箱无隔板,船舶航行产生摇动,致使燃油动荡使空气进入油道,造成空气阻塞,使主机熄火。

(2)双主机未经修好或零部件缺陷仍坚持出航,航行中故障加重被迫熄火。

(3)航行时一机运转,一机修理,修理的主机还未修好,运转主机因故熄火。

(4)为了节油或其他原因,一机运转一机停转,运转主机因故停火,停转主机来不及启动或启动不了,致使双主机熄火。

(5)双主机螺旋桨脱落或触礁损坏,主机不工作被迫熄火。

(6)使用共用机油箱的柴油机,机油不足或泄漏,致使主机运动机件无油干摩擦咬死,造成双主机先后熄火。

(7)燃油阀门操纵机构先后失控,启动后又发生故障。

(8)双主机运动件装配间隙过小,而共用水箱供水不足,柴油机过热而运动件咬死。

(二)防止双主机熄火的措施

(1)使用共用油箱的主机注意事项

①油箱内应加隔板,避免船舶航行摇动使燃油动荡产生空气。

②两主机的供油管设置在油箱上,一上一下,不要在同一水平面上。这样即使燃油不足时也不会造成双主机同时熄火,水和空气也不会一齐进入两油管。

③日用油箱的燃油用多少小时,每个轮机员要做到心中有数。每次交接班时,接班轮机员应首先检查油箱的油位,排出积水。

④启动主机前应加足燃油,主机进油管阀门要开足,有问题的阀门要及时修理或更换。

⑤随时检查油箱的残渣积水,并及时放出。

⑥油箱油平面下降过快,超过了主机耗油量时,必须检查油箱、油道是否泄漏。

(2)未经修好或带有缺陷零部件的主机不可出航。

(3)不宜使用共用机油箱,即使要用,必须各自分隔,隔至油箱2/3处。

(4)使用共用水箱必须保证有足够的冷却水供应。

(5)装配主机运动件时,它的间隙应在说明书的规定范围内,同时要进行运转试验1~2h。

十二、船舶双主机熄火的自救

船舶双主机熄火会违反技术操作规程,是由修理不合格或结构及工艺上的缺陷所造成。当出现双主机船熄火时,采取有效自救可避免灭顶之灾;自救措施不当或根本无措施,则会致使船搁漏,损毁车舵,甚至发生重大沉船事故。

对于船舶双主机熄火,事先就应有所准备,如船检部门检验船时就应要求配齐锚等设备,安全棉絮和矾布、水泥、水木工具、焊接设备等。事故发生后,不论是上驶或下行的船舶都不可急于驶向岸边或改变船向,驾驶部门应及时示出主机熄火信号或求救信号,同时果断及时地组织船员采取以下措施进行自救。

(1)将船身理顺,在适当的时候、适当的位置立即抛下第一口锚,接着抛第二口锚,若船还未停顿,可将船上的重物系上钢丝绳当锚抛下。若有顶推驳船,必须命令驳船同时将锚抛下,但要注意锚链、钢丝绳尾端紧系在船上,否则既丢了锚和钢丝绳,又未起拉住船的作用。

(2)配有挠片的船,可立即挂上挠片,船首、尾用篙竿保持船向,将船推入安全位置。

(3)船首、尾用篙竿或驳船帮舵保持船向,将船顺水向流入江中,上行船切莫急于将船首外扬向江心,以免船尾搁浅打损车舵或急流直冲船腰使船翻沉。船入江中后一边寻找有把握的靠岸位置,一边等待启动机器,恢复航行或他船营救。

(4)船已搁浅,不必及时启动,应将钢丝绳拉到岸边系住,检查搁浅部位,待机器启动基本正常后,再开至安全地方修理。

(5)双主机熄火,轮机人员应全力以赴抓紧时间,分头排除故障,恢复机器运转,并立即通知驾驶员用车。

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