船用柴油机液压冲击故障原因分析与排除

一、故障勘查和原因分析先勘查故障损坏情况,拆卸第6缸汽缸盖和连杆、活塞，除了汽缸盖垫片碎了外，其它零部件均完好无损，检测连杆平行度、扭曲度和曲轴弯曲度，都符合规定要求。同时对主机作常规性检查，检查航行记录各缸排温（包括第6缸)均正常，油水温度、压力等参数也都正常;拆卸观察孔端盖，检查凸轮紧固螺母完好无松动;检查喷油提前角和进排气时间，符合规定要求。从故障现象看，造成第6缸液压冲击的原因显然是由于这个汽缸内进水。4冲程柴油机在压缩冲程时，活塞向上止点运动,如果这时汽缸内有水且体积大于汽缸余隙，因为水是不可压缩的，就会引起液压冲击，使汽缸内压力激剧上升，远远大于汽缸盖垫片能承受的压力，导致汽缸盖垫片刺裂。柴油机汽缸内进水是柴油机常见的故障，众所周知，柴油机在作功的同时，会产生大量热量，为此水冷柴油机设有淡水系统和海水系统，用来将这些热量带走，防止机器温度过高。但同时，淡水、海水系统也是柴油机汽缸内非预期进水的2条主要途径。1）淡水进入汽缸的途径。①汽缸盖产生裂纹，冷却水经裂纹漏入汽缸;②汽缸套穴蚀穿孔或裂纹，冷却水漏人汽缸;③汽缸盖垫片和导水管胶圈损坏，冷却水从汽缸密封面漏入汽缸;④有些柴油机排烟管设计成双层，中间为淡水冷却，当内层管腐蚀穿孔时，冷却水经排烟管和排气阀漏入了汽缸。2）海水进入汽缸的途径。①空冷器漏水，海水经空冷器、进气管进入汽缸;②有些柴油机排烟管设计成双层，中间为海水冷却，当内层管腐蚀穿孔时，海水经排烟管和排气阀漏入汽缸;③3有些柴油机舷侧排烟管设计成双层，由海水系统冷却，当内层管腐蚀穿孔时，海水经舷侧排烟管和排气阀进入汽缸。按照以上分析,我们先检查了活塞顶部残留的少量水滴,分清是淡水还是海水，检查结果是淡水，于是重点检查淡水系统漏水。拆检了第6缸汽缸盖,对水腔进行水压密性试验，不漏;检查汽缸套，没有发现裂纹和穴蚀穿孔;检查汽缸盖导水管胶圈和垫片均无损坏和异常。因为汽缸内是淡水，排除了从空冷器和舷侧排烟管漏水，因而没对这些部位作进一步检查。以上因果对应排查和常规检查均没发现问题。然后扩大检查范围，发现了左主机进气管内有大量水存于底部,打开进气管底部的螺塞，放出约12L水。再检查右主机,同样在进气管底部放出约10L水，检查证实放出的水为淡水。6DSM-18A柴油机为直列6缸机,安装在882kW港作拖轮上，从前至后略有倾斜角，前高后低。缸号越靠后,进气管越低,存水量越多。拖轮在海上航行时总是有轻微的颠簸，当主机某一缸进气阀正好处于开启位置时，进气管的水就有可能涌入到汽缸内。如果水涌入量小于汽缸余隙，一般不发生液压冲击，完成工作冲程后，水就随排气阀排出汽缸外。但由于水占用了汽缸一部分余隙,使得汽缸实际余隙减小，爆压上升，工作粗暴;如果水涌人量大于汽缸余隙,就会造成液压冲击。该型柴油机汽缸密封垫设计在汽缸套凸肩的外侧，当汽缸受到液压冲击时，密封垫片受力很容易向外撕裂，这样能有效地保护连杆与曲轴，防止汽缸内压力过高而顶弯连杆和曲轴，甚至造成连杆断裂而捅破机体。二、进气管存水原因分析以上分析得出，对于该船6DSM-18A柴油机，如果进气管内存有大量水,就有可能发生汽缸液压冲击，而且缸号越靠后，进气管水位越高,发生液压冲击的概率越大。那么进气管大量的水究竞来自何处，之后对2台主机进行全面反复查找，始终没发现有漏水的地方，勘查和分析似乎进入了死胡同。由于青岛夏天气候十分潮湿，使大家想到了一种自然现象，把一温度较低的物体置于湿热空气中，它的表面很快会凝聚许多小水珠，即冷凝水。进气管内的水会不会是柴油机进气系统自身产生的冷凝水，而并不是从某个部位漏进去的,该船执行任务当天海上有雾,相对湿度90%以上,7月初的青岛海域海水温度还相对较低，当柴油机进气系统吸入空气，先经过涡轮增压器,以提高空气压为，同时空气温度也随之提高,然后再来到空冷器冷却，当湿热空气遇到空冷器相对温度较低的传热片时，产生了大量冷凝水，并随空气带到进气管里。随着工作时间增长，进气管内的冷凝水越积越多，水位越来越高，最后发生了上述故障。由此，主机进气管水的来源终于查清楚了。三、改进措施实际上，当遇到特殊潮湿天气，柴油机进气系统会产生大量冷凝水不是个新问题，尤其是带增压及空气中冷器的柴油机。许多柴油机在设计上采取了各种措施，一般是在进气系统最低处加装若干个放水阀，要求柴油机管理人员遇到这种特殊潮湿天气时，应时常打开此阀放水。6DSM-18A柴油机在设计上也考虑了这个问题，它是在进气管最低处设置一个放水螺塞。螺塞放水需用扳手拧开，操作不甚方便，这种设计一般用于不需要经常释放的地方，如柴油机上各种放气螺塞，而释放冷凝水一般应采用放水阀。采用螺塞放水的设计，一是管理人员不容易想到要去打开此螺塞放水;二是即使想到了操作也不方便,难以做到时常去放水。为了解决此问题,我们将该船2台6DSM-18A柴油机的进气管放水螺塞都改为了放水阀,这样既方便了管理人员时常打开放水阀放出冷凝水，也能对管理人员起到“放水”的提示作用。改进后该船主机