第1讲 船舶柴油机故障概况

柴油机故障诊断与排除,黄政内燃机教研室,第1讲船舶柴油机故障概况,一、课程介绍二、回顾与引入三、船舶柴油机故障概况四、柴油机故障诊断的思路和方法,一、课程介绍,1、课程名称2、课程主要内容3、课程的重要性4、课程的学习环境5、课程的难点6、课程的要求,二、回顾与引入,问题1:在柴油机拆装实训时，柴油机装配完成后要试车，试车时都能正常起动吗？问题2：为什么呢？问题3:常见的故障有哪些呢？,三、船舶柴油机故障概况,1、船舶各种机械故障的比例,瑞典俱乐部保险公司19881997年10年间所投保船舶的船壳和机械设备索赔费用统计：船壳和设备的索赔中16.9的次数。11.5的费用是主机发生的。,三、船舶柴油机故障概况,1、船舶各种机械故障的比例,瑞典俱乐部保险公司三种主机投保索赔的情况,三、船舶柴油机故障概况,1、船舶各种机械故障的比例,可以看出：中速机的索赔费用几乎是低速机的5倍。根据该公司19881994年以及19951997年的统计，上述中速机的高索赔额具有相似趋势，说明新型中速机并没有改善这种状况。低速机主机发生故障的趋势(在这几年中)是逐年递减，低速柴油机推进系统不但维修管理费用低，而且使船舶的安全可靠性得到保证。,三、船舶柴油机故障概况,1、船舶各种机械故障的比例,瑞典俱乐部的2000年新文献称，以前发现有特殊问题的中速机平均索赔费用明显减少，但中速机的平均索赔费用依然是低速机的253倍。1999年，低速机的平均索赔费用为7503美元。,三、船舶柴油机故障概况,2、柴油机部件故障的比例,早些年柴油机部件发生故障的统计数据,三、船舶柴油机故障概况,2、柴油机部件故障的比例,早些年在低速柴油机中发生故障最多的部件依次是十字头轴承、气缸盖、增压器和活塞。在中速机(包括柴油发电机)中曲轴及其轴承和增压器的故障比较突出。这些部件在运行管理中应特别关注。,三、船舶柴油机故障概况,2、柴油机部件故障的比例,瑞典俱乐部保险公司现代柴油机主要故障统计结构：低速机主要的故障,三、船舶柴油机故障概况,2、柴油机部件故障的比例,瑞典俱乐部保险公司现代柴油机主要故障统计结构：中速机主要的故障,三、船舶柴油机故障概况,3、现代高增压柴油机故障概述,由于新型柴油机在研制过程中越来越广泛深入地使用计算机，设计制造精度不断改善，已不必盲目地取大的安全系数。新型柴油机增压度越来越高，其性能的优劣越来越依赖于增压系统工作的优劣。也就是说，增压系统的维护管理工作对柴油机性能和可靠性的影响越来越大。,三、船舶柴油机故障概况,3、现代高增压柴油机故障概述,废气涡轮增压技术的发展使柴油机性能逐步提高，增压器的发展带动柴油机发展。柴油机由非增压发展成低增压、中增压，现在已发展到高增压。ABB公司VTR增压器：现在主流是4A系列、4D系列已开始装机使用。现又推出了结构重新设计的TPL增压器。有了新一代压比更高、效率更高的增压器，于是新设计的柴油机的pe更高，燃油消耗率ge更低，pmax通常也更高。,三、船舶柴油机故障概况,3、现代高增压柴油机故障概述,现代柴油机增压度和pe仍有所提高，但远不及最高爆发压力pmax提高得快，柴油机的发展侧重追求经济性、降低燃油消耗率ge、pmax/pe比值增大、冲程加长、燃用劣质重油。因此柴油机的热负荷和机械负荷也都相应提高，对排放的要求也越来越高。,三、船舶柴油机故障概况,3、现代高增压柴油机故障概述,新型柴油机燃用劣质重油，使排气系统容易污阻。燃用劣质重油又要求过量空气系数足够大。因此，增压系统的维护管理工作对柴油机性能和可靠性的影响越来越大。,四、柴油机故障诊断的思路和方法,1、判断柴油机故障的原则2、柴油机故障诊断的思路3、柴油机故障诊断的基本方法,1、判断柴油机故障的原则,如柴油机出现故障时，操作人员应沉着仔细，及时地分析故障的特征，判断其产生的原因。一般按下列原则进行：当柴油机运转中有不正常的现象时，可以用看、听、摸、嗅等综合判断哪一个部位或哪一个系统产生的故障。,1、判断柴油机故障的原则,当柴油机突然发生故障或已判定出故障的原因，而且故障将影响柴油机正常工作时，应及时地停车检查。对不能立即查明原因的故障，可以先将柴油机低速空载运转，再观察分析找出原因，以避免发生更大的事故。,1、判断柴油机故障的原则,当判断是较大故障或柴油机突然自行停车时，即应及时地拆检和保养。应将每次出现的故障特别是大的故障原因和排除方法，记录在柴油机的运行簿上，供下次检修时参考。遵循“从简到繁、由表及里、按系分极、推理检查”的原则。,2、柴油机故障诊断的思路,熟悉柴油机的结构是故障诊断的基础要进行柴油机的故障诊断，必须首先熟悉柴油机的基本结构和工作原理。在诊断柴油机故障时，重点需要知道柴油机基本配置，比如该柴油机的燃油系统是电控的还是机械式的，是机械单体泵还是分配泵，是电控高压共轨还是电控单体泵等。另外也要知道该柴油机的常用技术参数，如气门间隙、供油提前角、循环供油量、喷油压力等。,2、柴油机故障诊断的思路,熟悉柴油机的结构是故障诊断的基础对柴油机的基本结构和工作原理有一个较全面的了解和掌握，对诊断柴油机故障是有帮助的。例如，在对柴油机的中部发出不正常敲击声这类故障的诊断时，首先就应该想到，柴油机中部的主要部件是：缸套、活塞、活塞环、连杆、喷油器、进排气门等。,2、柴油机故障诊断的思路,熟悉柴油机的结构是故障诊断的基础活塞与气缸之间的配合间隙过大或连杆小头衬套与活塞销配合间隙过大等都可能引起敲击声；喷油器故障或气门间隙不对（可能导致气门与活塞碰撞）等都可能产生敲击声。所以熟悉柴油机的基本结构是诊断和排除柴油机故障的必要条件。,2、柴油机故障诊断的思路,以故障现象和特征为依据诊断故障位置例如，柴油机排气冒黑烟这一故障。根据柴油机工作原理已经知道，柴油机的燃料是柴油，柴油与空气按一定比例混合形成混合气，才能充分完全燃烧。如果柴油量过多、空气量不足会导致柴油不能完全燃烧而冒黑烟。,2、柴油机故障诊断的思路,以故障现象和特征为依据诊断故障位置柴油由燃油供给系统供给，空气由配气机构和进气系统提供，这样就可以初步诊断是燃油供给系统或配气机构和进气系统可能存在问题；继续分析，燃油供给系统由输油泵、喷油泵、调速器、喷油器等组成，如果喷油器雾化不良、开启压力过低、喷油泵供油提前角太小及喷油泵供油量过大等，都将使油气混合不均匀而导致燃油燃烧不完全、排气冒黑烟。,2、柴油机故障诊断的思路,以故障现象和特征为依据诊断故障位置进气系统由空气滤清器、进气管等组成，如果空气滤清器阻塞或进气管阻塞、进排气门密封不良及气门间隙不对等，都会导致进气量不足、气缸压缩压力低等现象的出现，最终反应为柴油机冒黑烟。由以上分析就可以对柴油机黑烟故障有一个基本的判断，结合其他现象，就不难找到柴油机冒黑烟的真正原因。,2、柴油机故障诊断的思路,寻找故障原因和位置的基本思路常用“问、看、听、摸、嗅”等方法综合判断故障的具体位置。问：主要是通过询问操作人员故障发生时，有无不正常的声响、烟色、异味等异常情况，然后进一步有的放矢地诊断，这样可大大节省时间，提高故障诊断的准确率。,2、柴油机故障诊断的思路,寻找故障原因和位置的基本思路看：是认真观察各种仪表的读数、排气烟色、水油等的变化情况；柴油机各零部件是否有断裂变形、紧固件是否有松动、分离或脱落情况；各零部件装配的相对位置是否正确等等。如发现有不正确的现象，应立即予以纠正。比如，观察到柴油机排气烟色呈蓝色，这就说明有机油窜入了燃烧室，究其原因往往是活塞环与缸套配合间隙太大、活塞环装反了或者活塞环的切口未错开等。,2、柴油机故障诊断的思路,寻找故障原因和位置的基本思路听：是用细长金属棒或螺钉旋具作“听诊器”，用该“听诊器”触及柴油机外表面相应部位来“听”运动部件发出的声音，了解其变化情况。比如，在对柴油机的中部发出不正常的敲击声这一故障的诊断时，如果发现是活塞的敲缸声，可将柴油机的转速降低到怠速，这时敲击声会加大；而转速升高时，这种敲击声会减弱，这就说明敲击声是由于活塞与气缸之间配合间隙过大引起的。,2、柴油机故障诊断的思路,寻找故障原因和位置的基本思路摸：是凭手的感觉检查配气机构等零件的工作情况和高压油管、喷油器等零件的振动情况。例如，把手放在高压油管上，当感觉到高压油管的脉动强劲时，说明高压供油良好；当感觉到高压油管的脉动微弱，则说明喷油泵柱塞磨损供油不良；当感觉到高压油管毫无脉动时，说明喷油泵内有空气，也可能是柱塞或出油阀磨损严重，失去泵油作用所致。,2、柴油机故障诊断的思路,寻找故障原因和位置的基本思路嗅：是感官的嗅觉，嗅出柴油机是否气味异常，以诊断故障的具体位置。比如，柴油机排气呈蓝色烟雾时，往往伴随有特殊异味。,2、柴油机故障诊断的思路,借助先进检测设备诊断故障诊断柴油机（特别是电控柴油机）故障时，应尽量借助先进检测设备，帮助提高故障诊断的效率和准确性。例如，检查喷油器雾化质量，靠直觉是很困难的，而放在试验台上便可见分晓。目前，有很多种诊断柴油机故障的计算机检测系统，利用这样的系统可以很迅速地把柴油机的各种故障以故障码、图像和文字形式表示在屏幕上，为维修人员提供帮助。,2、柴油机故障诊断的思路,借助先进检测设备诊断故障在对电控高压共轨燃油喷射系统、单体泵电控供油系统和电控分配泵供油系统进行故障诊断时，就必须使用相应的该类柴油机专用的故障诊断仪和诊断方法进行诊断。原有的普通柴油机燃油系统的故障诊断经验不能用在电控燃油喷射系统中。,2、柴油机故障诊断的思路,一些应急措施柴油机发生故障时，有些故障不能一下诊断清楚，而这些故障可能会发展。为防止大事故的发生，必须降低柴油机转速或熄火后再进一步诊断。比如，柴油机发生了“飞车”，必须立即用断油、断气或加大负荷的方法使柴油机熄火。因为柴油机处于飞车状态时，柴油机各零部件磨损加剧，寿命急剧下降。,3、柴油机故障诊断的基本方法,柴油机故障诊断与排除是一项系统工程，因此，在对柴油机进行故障诊断时，应将其看成一个整体（一个系统），而不是仅当某个组件。要掌握故障发生的整个情况，应该向操作者全面了解，观察该柴油机，并做必要的检查以及做出能说明故障原因的分析。,3、柴油机故障诊断的基本方法,了解故障现象首先，要认真听取故障情况说明并了解故障现象。一些故障的征兆可能是模糊不清的，而另一些故障则可能较为特殊。某些具有共同现象的故障，其故障的真实原因却是千差万别的，必须找到故障的根源才能开始进行故障排除工作。,3、柴油机故障诊断的基本方法,了解故障现象尽管柴油机许多故障的情况可以快速而简单地了解，但真正能够排除故障又是另一个问题。某些故障的特征和现象似乎是一样的，但故障的位置和原因却完全不同。当出现一种故障现象时，很多操作者和维修人员都会想起过去排除的类似故障案例，往往以此作为排除这个故障的依据，结果发现根本不能排除当前故障。,3、柴油机故障诊断的基本方法,了解故障现象这些情况之所以发生，是由于没有了解到某些重要情况，或是忽略了这些重要情况的个性因素。简单地说，比如柴油机出现了较为严重的黑烟故障，之前的成功案例是喷油提前角不对，因此，当柴油机再次出现黑烟故障时，就一定认为该机的喷油提前角有问题，不去查找其他原因，直奔喷油提前角而去，结果白费功夫，因为这次黑烟故障可能是由于空气滤芯堵塞导致的。,3、柴油机故障诊断的基本方法,了解故障现象对于检修人员来说，必须向操作者，尤其是向当班的操作者询问，以便对故障有充分的了解，有些情况只有操作者知道，而这些情况往往就是导致柴油机出现该故障的基本因素。因此，全面了解故障现象和可能出现过的其他情况，是真正找出故障原因的关键。,3、柴油机故障诊断的基本方法,提问了解相关故障信息柴油机出现故障后，作为维修人员，可以通过下列一些提问了解故障的基本原因和现象以及其发生前的相关情况。,3、柴油机故障诊断的基本方法,提问了解相关故障信息1)柴油机使用状况：故障发生之前有何反常的噪声、是重载运行还是轻载运行、是加速还是减速、机油压力或冷却液温度是否正常？柴油机出故障前的机油、燃油、冷却液消耗是否正常，近期有什么变化、排气颜色如何？,3、柴油机故障诊断的基本方法,提问了解相关故障信息1)柴油机使用状况：柴油机的运行是否正常、是否出现动力不足现象，柴油机的加速性能如何，柴油机是否存在起动困难或不能起动现象？机油牌号是否合适、多长时间更换一次机油，柴油机的“三滤”是否定期更换和清洗，补充机油是否用的是同一个牌号的机油等？柴油机是否出现过热现象？,3、柴油机故障诊断的基本方法,提问了解相关故障信息2)柴油机的维修史：柴油机近来是否修理过、怎样进行维修的？以前是否发生过这种故障、上一次调整（保养）是在什么时候、最近做过什么样的维修保养和检查调整？,3、柴油机故障诊断的基本方法,提问了解相关故障信息2)柴油机的维修史：维修制度是否严格、维修类别和配件来源是否可靠？柴油机累计运行了里程数或小时数、运行条件如何？更换机油滤清器时，是否检验过滤芯、是否发现有任何金属杂质？,3、柴油机故障诊断的基本方法,观察结果柴油机干净还是脏污，传动带松紧情况如何，外部有无机油、燃油或水的渗漏现象？柴油机上有否作过临时修理痕迹或不到位维修情况（如零件未固紧、零件破损等）？怠速时柴油机的声音如何、带轮是否颤摆、近来修理或更换过何种零件？,3、柴油机故障诊断的基本方法,观察结果柴油机上有无不属于该柴油机的或非标准的零件、有无不良管件？机油油面、冷却液液面和燃油油面是否合适，是否存在事后补充机油的痕迹？拆卸时，柴油机内有无异味、积炭、油泥及零部件是否存在润滑不良的痕迹等？,3、柴油机故障诊断的基本方法,开始