賈小平，陳正昂，于永妍

(青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院， 山東 青島 266071)

某散貨船，主機(jī)型號(hào)為MAN B＆W 6S60MC，缸徑600 mm，沖程2 292 mm，額定功率12 240 kW，額定轉(zhuǎn)速105 r/min，啟動(dòng)空氣壓力3.0 MPa，控制空氣壓力0.7 MPa，主機(jī)遙控系統(tǒng)的上層電控部分為AC-4，配備DGS8800e數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，底層為主機(jī)廠家提供的常規(guī)氣動(dòng)操縱系統(tǒng)。

1 故障現(xiàn)象

某日該船靠天津新港機(jī)動(dòng)航行過(guò)程中，主機(jī)No.1缸出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，期間偶爾幾次發(fā)火成功即伴隨著嚴(yán)重的敲缸聲，當(dāng)時(shí)用手檢查連接油頭的高壓油管，感覺脈動(dòng)正常，放下排氣閥閥位指示器(說(shuō)明書上標(biāo)注為 LIFT-ROTATION CHECK ROD)，簡(jiǎn)單觀察后感覺排氣閥動(dòng)作正常，與在船工作時(shí)間較長(zhǎng)的機(jī)工了解情況后得知，以前No.1缸也曾幾次在機(jī)動(dòng)航行過(guò)程中出現(xiàn)敲缸及不發(fā)火現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)船上組織排查，但未查出原因，總結(jié)后得出如下特征。

1)故障一般出現(xiàn)在機(jī)動(dòng)用車過(guò)程中，海上定速航行時(shí)主機(jī)工作正常。

2)故障并不是每次機(jī)動(dòng)航行就一定會(huì)出現(xiàn)，具有不確定性。

3)如果停車較長(zhǎng)時(shí)間后再啟動(dòng)主機(jī)則出現(xiàn)故障現(xiàn)象的概率會(huì)低一些。

4)主機(jī)的啟動(dòng)性能未受影響

2 故障查找過(guò)程

船靠港后，打開掃氣箱道門，盤車檢查No.1缸的活塞及活塞環(huán)，狀態(tài)均良好，但橫隔板上方積存著較多未燃的重油，當(dāng)時(shí)便懷疑由于油頭噴射霧化不良，導(dǎo)致在機(jī)動(dòng)航行的低負(fù)荷條件下發(fā)火困難燃燒粗暴，從而產(chǎn)生敲缸和不發(fā)火現(xiàn)象，于是將No.1缸油頭換用備件。然而離開天津新港過(guò)程中No.1缸又出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，開航后約25 min左右，No.1缸開始正常發(fā)火，待加速到NAV.FULL后，主機(jī)工作一切正常。

20多天后，靠泊弗里曼特爾港機(jī)動(dòng)操車過(guò)程中，No.1缸又間斷性出現(xiàn)敲缸及不發(fā)火現(xiàn)象，而且有輪機(jī)員反映，主機(jī)換向過(guò)程中，如果換倒車，則換向汽缸放氣的聲音非常明顯，動(dòng)作輕快，而換回正車時(shí)卻幾乎聽不到壓縮空氣泄放的聲音，雖然能夠換向成功，但換向時(shí)間長(zhǎng)，換向困難，正常來(lái)講不管正倒車，換向時(shí)都應(yīng)該有放氣聲，于是開始懷疑換向氣路有問題導(dǎo)致No.1缸燃油凸輪換向不到位，影響了噴油定時(shí)，從而導(dǎo)致故障現(xiàn)象發(fā)生。該船簡(jiǎn)化的換向氣路如圖1所示，和換向功能密切相關(guān)的主要有正車換向閥⑩和倒車換向閥○11以及各個(gè)換向汽缸，根據(jù)圖1分析可知，換正車時(shí)各個(gè)換向汽缸右側(cè)的壓縮空氣通過(guò)○11號(hào)閥的上位泄放，只有○11號(hào)閥的泄放通道不暢，才會(huì)導(dǎo)致?lián)Q正車過(guò)程較困難而且沒有放氣聲，找到○11號(hào)閥后發(fā)現(xiàn)，該閥一個(gè)通大氣口被厚厚的油漆幾乎堵死，說(shuō)明在以前的防銹保養(yǎng)過(guò)程中，操作人員比較粗心，刷油漆時(shí)沒有注意閥件的孔道，而該氣口正是泄放倒車控制空氣的通道，因其被油漆遮堵致使換正車時(shí)換向活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中背壓升高阻力增大，換向速度慢而且沒有明顯的放氣聲，于是對(duì)○11號(hào)閥的氣口進(jìn)行清潔處理并拆檢內(nèi)部密封件，同時(shí)為了保險(xiǎn)起見，對(duì)No.1換向汽缸也進(jìn)行了換新且檢查了換向凸輪機(jī)構(gòu)，但未發(fā)現(xiàn)其他問題。做了這些工作后，離港過(guò)程中換向迅速，正倒車均可聽到明顯的放氣聲，而且也沒有出現(xiàn)敲缸現(xiàn)象。

圖1 換向氣路簡(jiǎn)圖

然而，故障并沒有就此排除，在接下來(lái)的航次中，船靠墨爾本，機(jī)動(dòng)航行時(shí)主機(jī)狀態(tài)明顯變差，No.1缸和No.2缸2缸交替出現(xiàn)不發(fā)火現(xiàn)象，敲缸聲不絕于耳，當(dāng)放下排氣閥閥位指示器檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，No.1缸排氣閥的動(dòng)作與先前檢查時(shí)差不多，但No.2缸排氣閥的動(dòng)作幅度較小，明顯沒有關(guān)閉，接下來(lái)駕駛臺(tái)進(jìn)行停車和倒車操作，倒車啟動(dòng)成功后，再次檢查閥位指示器，No.2缸排氣閥升程恢復(fù)正常范圍，No.1缸、No.2缸又正常發(fā)火，至此，才考慮到排氣閥空氣彈簧方面的問題。

3 故障的排除

靠港完車后，首先檢查No.1缸、No.2缸空氣彈簧密封性，方法為:停主機(jī)凸輪軸油泵，關(guān)閉空氣彈簧的供氣截止閥，開始計(jì)時(shí)，利用閥位指示器觀察排氣閥啟閉狀態(tài)，正常來(lái)講，如果密封良好，則排氣閥保持原位的時(shí)間應(yīng)多于1 h，經(jīng)試驗(yàn)2缸空氣彈簧密封性均滿足要求。

接下來(lái)檢查No.1缸、No.2缸空氣彈簧的密封空氣控制單元，未發(fā)現(xiàn)異常。研究該船氣動(dòng)操縱系統(tǒng)圖后發(fā)現(xiàn)，各缸空氣彈簧與控制氣源之間只有一個(gè)手動(dòng)截止球閥③，如圖2所示，將③號(hào)閥拆檢后發(fā)現(xiàn)，其進(jìn)氣接頭內(nèi)套接了一個(gè)空心螺塞，而該空心螺塞與殼體之間的縫隙幾乎都被黑色的油泥填滿，將閥柄轉(zhuǎn)至開啟位置用嘴吹幾乎不透氣，估計(jì)很長(zhǎng)時(shí)間沒有保養(yǎng)過(guò)了，于是將③號(hào)閥解體清潔、更換氣封后裝復(fù)，在接下來(lái)的離港機(jī)動(dòng)航行過(guò)程中，主機(jī)工作的聲音清脆干凈，節(jié)奏均勻，一連幾個(gè)航次都一切正常，困擾很久的故障終于解決。

對(duì)于該空心螺塞的作用，推測(cè)為附加的臨時(shí)濾器，因?yàn)樵谄渌娜加拖到y(tǒng)中曾遇到過(guò)類似的情況，打電話詢問廠家后被告知，為防止新造船舶管路污染而在接頭內(nèi)套接臨時(shí)濾器，只要系統(tǒng)正常運(yùn)行一段時(shí)間后該臨時(shí)濾器便可拆除，而此處的③號(hào)閥只是起到截止的作用，所以空心螺塞也不應(yīng)有其它用途。

圖2 空氣彈簧氣路簡(jiǎn)圖

4 故障機(jī)理

由于③號(hào)閥臟堵引起嚴(yán)重節(jié)流，導(dǎo)致空氣彈簧的補(bǔ)給不暢、壓力不足，由于主機(jī)各缸空氣彈簧密封及閥桿運(yùn)動(dòng)阻力的差異性，導(dǎo)致個(gè)別缸排氣閥首先出現(xiàn)故障現(xiàn)象，其閥位指示器大致看起來(lái)好像正常，但實(shí)際上有一定間隙沒有完全關(guān)閉，不容易被發(fā)現(xiàn)。

在主機(jī)機(jī)動(dòng)航行的低負(fù)荷條件下，主機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，在壓縮沖程開始時(shí)活塞加速度較低，隨著壓縮的進(jìn)行，新鮮空氣從未完全關(guān)閉的排氣閥流失，導(dǎo)致主機(jī)達(dá)不到壓燃發(fā)火所需條件，如果某次偶爾發(fā)火成功，則先前幾次噴到汽缸里面的燃油一次性點(diǎn)燃，由爆燃及排氣閥的沖擊性落座導(dǎo)致敲缸。而當(dāng)主機(jī)加速后，活塞運(yùn)動(dòng)速度增加，壓縮過(guò)程進(jìn)行得更快，壓縮沖程開始時(shí)缸內(nèi)的新鮮空氣以更快的速度從排氣閥未關(guān)閉的縫隙沖出，根據(jù)流體力學(xué)的結(jié)論，流體運(yùn)動(dòng)速度越快則對(duì)周圍的壓強(qiáng)越小，所以排氣閥受到缸內(nèi)新鮮空氣向上的托舉力越大，該作用力會(huì)幫助空氣彈簧盡快關(guān)閉排氣閥，使得流失的新鮮空氣減少，所以在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)主機(jī)則一切正常。停車時(shí)空氣彈簧不動(dòng)作，耗損的空氣少，再經(jīng)過(guò)③號(hào)閥的慢慢補(bǔ)充，所以停車較長(zhǎng)時(shí)間后再啟動(dòng)主機(jī)出現(xiàn)故障現(xiàn)象的概率就會(huì)小一些。由于受③號(hào)閥臟堵節(jié)流的影響具有一定的偶然性，而且受影響的缸數(shù)不多，仍然能夠滿足主機(jī)發(fā)火所需的最少缸數(shù) (2沖程為4缸)，所以主機(jī)的啟動(dòng)性能未受影響。于是，本故障點(diǎn)可以解釋所有的故障現(xiàn)象。

5 總結(jié)與反思

1)關(guān)于排氣閥閥位指示器。MAN B＆W MC系列主機(jī)的空氣彈簧活塞上方安裝了閥位指示器(CHECK ROD)，且空氣彈簧活塞頂部車削了一段溝槽，溝槽兩端為雪橇型平滑過(guò)渡，如圖3和圖4所示，平時(shí)該指示器被抬起，以避免在主機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生不必要的摩擦和磨損，使用時(shí)可將其旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后放下。當(dāng)排氣閥往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該指示器隨空氣彈簧活塞一起運(yùn)動(dòng)指示排氣閥啟閉狀態(tài)，當(dāng)排氣閥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該指示器便有一部分時(shí)間落在溝槽中，使得最高升程發(fā)生一定變化。因此該指示器可以指示排氣閥的啟閉和旋轉(zhuǎn)2種運(yùn)動(dòng)，這就要求在平時(shí)的管理中注意觀察和標(biāo)記，以便能精準(zhǔn)地判別排氣閥的工作狀態(tài)。

圖3 排氣閥閥位指示器圖

圖4 空氣彈簧活塞頂部的溝槽圖

2)注意細(xì)節(jié)。其實(shí)在整個(gè)故障診斷過(guò)程的最開始，離真相就只差一步，檢查排氣閥閥位指示器時(shí)，只是目測(cè)動(dòng)作范圍大致正確就以為排氣閥關(guān)閉正常，后又懷疑燃油的噴射和霧化等其它原因，但通過(guò)后來(lái)的仔細(xì)觀察及故障的分析和排除證明，故障缸的排氣閥并沒有完全關(guān)閉，如果當(dāng)時(shí)能夠注意細(xì)節(jié)，察覺問題，分析原因，那么將會(huì)少走很多彎路。

3)注意日常管理。主機(jī)氣動(dòng)操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，閥件眾多，環(huán)環(huán)相扣，但大部分故障的發(fā)生都是由日常管理不足所埋下的隱患所致，所以日常工作中要注意及時(shí)排放主空氣瓶的殘液，定期清洗空氣系統(tǒng)濾器和干燥器，保持氣源無(wú)水、無(wú)油、無(wú)塵，以減少臟堵，延緩老化，同時(shí)應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書的要求，結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)各閥件確定合理的保養(yǎng)檢查周期并落實(shí)到位。