用电子示功图分析主机故障实例

随着轮机管理日益智能化，电子示功图测量设备在主机日常维护管理中能极大地简化工作量，采集的数据资料也更加准确、直观，对分析主机性能显得尤为重要。

电子示功图能直观反映主机的燃烧性能，即通过分析电子示功图的数据、确定主机的燃烧性能与循环变动情况（包括燃烧热力参数）。

[1]某18万t散货船的主机为MANB&W6S70MC-C，额定功率为18860kW，额定转速为91r/min。

电子示功图的测量工具是KAMYDieselAnalyzer电子设备。一、故障分析和排除1、异常示功图查看该散货船在秘鲁—宁波北仑航行时，主机第6缸排烟温度较其他缸偏高。为查明原因，利用电子示功图分析发现第6缸示功图曲线以及测取的数据相对其他缸存在异常现象，见图1和2。图1气缸压力-曲柄转角图2气缸压力-气缸容积示功图异常表明主机第6缸的燃烧性能存在极大隐患，为保证主机的正常运转，防止进一步发生故障损伤，着手查找原因。

由图1和2可知，主机1～5缸的燃烧性能比较接近，仅第6缸出现异常。

用不同负荷进行测量，结果都显示主机第6缸异常，缸内燃烧不良。按故障处理的一般措施，对主机进行外部检查和保养，包括喷油器换新、排气阀保养、扫气口检查和活塞环移位观察等，均未发现异常情况。

再次通过电子示功图分析仪测取示功图，问题依然存在。如果盲目进行其他方面的拆解和故障排除，很可能费事费力且不能有效解决。若有效利用电子示功图，获取更多的缸内燃烧数据，则可以对示功图数据进行进一步的分析和管理。[2]把示功图分为A、B、C、D4个阶段：A阶段，第6缸压缩压力明显小于其他缸；B阶段，第6缸最高爆发压力小于其他缸；C阶段，第6缸产生严重的后燃现象；D阶段，第6缸换气“尾线”异常。2、故障排查首先分析A和B阶段。引起缸内压缩压力和爆压低的原因包括：VIT调节失常；气缸漏气；扫气压力低，进气不足；排气阀定时异常等。

[3]（1）VIT调节失常。主机VIT机构根据负荷自动调整喷油提前角，从而在部分负荷时能增大压缩压力和最高爆发压力，改善部分负荷的经济性[3]。

结合现场测取的VIT调节和油门齿条位置动作情况，第6缸VIT调节处于正常位置，主机热工参数见表1。（2）气缸漏气。气缸漏气包括气缸盖漏气和活塞漏气。

气缸漏气会导致缸内压力不足，影响压缩压力，使得缸内燃烧不充分。

经检查，缸盖外部并没有漏气现象，同时通过扫气箱的观察孔对活塞环进行观察，也未发现活塞搭口并成一线。（3）进气效果不佳。

主机的扫气压力均由扫气箱进入缸内，且由主机日志查得一段时间内的扫气箱压力一直保持在1.8bar左右，经检查扫气箱以及扫气口清洁状况良好。（4）排气阀定时异常。

排气阀定时异常不仅影响换气质量，而且影响缸内的压缩压力和温度。

由表1的数据可知，第6缸最高爆发压力和压缩压力明显低于其他缸，排气温度相对较高，故障的相似程度极高。

由于柴油机燃烧属于缸内燃烧，很难通过外部特征进行判断，需借助电子示功图进行更深层次的分析。由此可以判定主机示功图异常最可能由排气阀定时失常引起。二、故障分析与检修引起排气阀定时失常的故障点主要有排气阀与液压执行机构两处。

在前期的排查过程中，已对排气阀进行过换新保养，可将排查检修的重点放在排气阀液压执行机构。1、故障分析由于A阶段第6缸的压缩压力明显小于其他缸，影响压缩终点的温度和压力，导致B阶段最高爆发压力低；爆压降低延长缸内速燃期，使得喷入缸内的燃油不能在最短时间内充分燃烧，产生严重的后燃现象，即C阶段的故障迹象；缸内后燃严重，会在膨胀过程中不断燃烧，产生更多的废气，使得排烟温度明显高于其他缸；当排气阀开启滞后，产生的废气就不能在排气阀开启的时间段内有效排除，尤其在扫气口打开时，缸内会留有一定压力的废气，导致进气不能完全置换废气，即D阶段所显示的“尾线”异常现象，影响换气质量；这样，在第二个燃烧循环过程中又导致压缩压力下降，形成恶性循环，影响主机的运转工况。根据分析可以确定由于液压执行机构故障，导致排气阀开启时间过晚、关闭时间过早，显示电子示功图异常。2、故障定位与检修液压执行机构控制排气阀，配合完成柴油机的正常燃烧，形成正确的电子示功图。

液压执行机构由伺服活塞、液压缸、液压油管等3个部件组成1个油空间，并通过单向止回补油阀及时补充该油空间内泄漏的滑油。由于影响排气阀开启时间的主要原因是滑油油压不足，按由简至繁的原则对外部部件进行检查：拆开外部连接管路，盘车检查液压机构动作，发现位于液压执行机构的单向止回补油阀存在泄漏，单向止回补油阀见图3中A处。图3单向止回补油阀按照说明书对补油阀反向接高压空气，确实存在漏气现象。

图3中补油阀的泄漏，导致液压执行机构供给排气阀的液压油流量和压力不足，使得排气阀开启相对滞后且开度不够

[4]，影响废气排放；同时，排气阀也会提前关闭，达不到利用新气置换废气的作用，缸内换气效果不佳；进而导致压缩压力和爆发压力降低，产生严重的后燃现象，延长燃烧时间，使得排烟温度升高，阻碍扫气空气进入气缸。在明确故障点后对补油阀进行换新，检查无泄漏。再次利用电子