導(dǎo)讀

　　某木材船，28730DWT, 2003年9月下水。

　　船上配有3臺(tái)日本大發(fā)發(fā)電柴油機(jī)。

　　類(lèi)型為四沖程筒形機(jī)，型號(hào)為DAIHATSU 6DC-17,額定功率為560kW,額定轉(zhuǎn)速為900 r/min。

　　某航次由所羅門(mén)裝木材前往國(guó)內(nèi)南方港口,在所羅門(mén)裝木材時(shí)采用船吊進(jìn)行裝貨。

　　為了滿(mǎn)足克令吊的用電需求，船上采用1、3號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)供電。

　　裝貨期間由值班機(jī)工執(zhí)行機(jī)艙晚上值班任務(wù)，晚間值班機(jī)工在巡回檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)3號(hào)發(fā)電機(jī)6號(hào)缸排煙溫度比其他缸低30 C左右，由于此時(shí)船上正在用吊裝貨，發(fā)電機(jī)負(fù)荷變化很大，排溫差異也不是太大，因此未引起值班機(jī)工的足夠重視。

　　值班機(jī)工再次巡回檢查發(fā)現(xiàn)3號(hào)發(fā)電機(jī)6號(hào)缸排煙溫度比其他缸低40℃左右。

　　0至4班值班機(jī)工接班，在交接班時(shí)，原值班機(jī)工提醒接班機(jī)工多關(guān)注3號(hào)發(fā)電機(jī)6號(hào)缸排煙溫度的情況。

　　次日凌晨值班機(jī)工發(fā)現(xiàn)3號(hào)發(fā)電機(jī)6號(hào)缸排煙溫度比其他缸低50℃左右，打電話(huà)告知二管輪。

　　二管輪下機(jī)艙檢查后，認(rèn)為可能是該缸噴油量太少，調(diào)大該缸的噴油量后，排溫恢復(fù)正常。

　　2小時(shí)后3號(hào)發(fā)電柴油機(jī)異常停機(jī)，全船失電。

　　輪機(jī)員趕往機(jī)艙后，啟動(dòng)2、1號(hào)發(fā)電機(jī)，才恢復(fù)供電。

　　

　　一、故障處理過(guò)程

　　根據(jù)排溫異常的現(xiàn)象，輪機(jī)部經(jīng)過(guò)分析，疑是6號(hào)缸燃油噴射系統(tǒng)出故障。

　　首先檢查供油定時(shí)，正常。

　　然后拆出噴油器，通過(guò)噴油壓力檢查與霧化實(shí)驗(yàn)，未見(jiàn)明顯異常;

　　拆出噴油泵檢查也未發(fā)現(xiàn)異常;

　　檢查燃油供油管路,供油正常。

　　為了進(jìn)一步查找故障,決定啟動(dòng)3號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步觀察。

　　首先對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行盤(pán)車(chē)，未見(jiàn)卡阻，說(shuō)明柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)部件正常。

　　然后進(jìn)行沖車(chē)，發(fā)現(xiàn)6號(hào)缸示功考克有水沖出，說(shuō)明6號(hào)缸氣缸蓋或缸套漏水。

　　打開(kāi)曲軸箱道門(mén)，發(fā)現(xiàn)曲軸箱內(nèi)有水，進(jìn)一步確認(rèn)6號(hào)缸內(nèi)部漏水。

　　為了進(jìn)一步查找泄露部位，決定對(duì)6號(hào)缸進(jìn)行吊缸檢查。

　　首先拆出氣缸蓋，經(jīng)0.7 MPa水壓試驗(yàn)，正常。

　　這樣就基本確定為缸套漏水，吊出缸套后，發(fā)現(xiàn)缸套外表面穴蝕明顯，如圖1所示，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)穴蝕部位出現(xiàn)貫穿性小孔，如圖2所示。

　　更換6號(hào)缸套后，3號(hào)發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常可運(yùn)行狀態(tài)。

　　

　　▲圖 1 缸套的穴蝕情況

　　

　　▲圖2 缸套上的貫穿性小孔

　　鑒于6號(hào)缸的穴蝕情況，輪機(jī)部決定對(duì)其他5個(gè)缸也進(jìn)行檢查，但由于此時(shí)正值碼頭用吊裝貨期間，為確保用電可靠及船舶安全，不宜對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行全面的吊缸檢查，遂決定開(kāi)航后再進(jìn)行。

　　5天后船開(kāi)航，對(duì)其他5個(gè)缸進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)其他5個(gè)缸也不同程度的出現(xiàn)穴蝕的問(wèn)題，其中1號(hào)缸特別嚴(yán)重，如圖3所示。

　　

　　▲圖3 1號(hào)缸缸套穴蝕情況

　　由于船上已無(wú)缸套備件，報(bào)公司，要求緊急上缸套備件。

　　7天后，備件供應(yīng)上船，全部換新。

　　2缸套穴蝕的機(jī)理穴蝕，也稱(chēng)為氣蝕，主要是指在工程機(jī)械上，零部件在液體的長(zhǎng)期作用下，造成零部件表面的金屬脫落而形成的麻點(diǎn)狀和***狀小洞的的現(xiàn)象。

　　在船機(jī)零件中，穴蝕是-種較為常見(jiàn)的特殊腐蝕現(xiàn)象。

　　缸套穴蝕是指在氣缸套外表面冷卻壁上出現(xiàn)光亮無(wú)沉淀物的蜂窩狀小孔群的損傷現(xiàn)象。

　　它是由空泡腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種因素共同形成的。

　　一般在閉式循環(huán)淡水冷卻的柴油機(jī)中，缸套穴蝕主要由空泡腐蝕引起。

　　穴蝕在筒形活塞式柴油機(jī)中存在比較普遍。

　　有的柴油機(jī)盡管缸套鏡面還未磨損多少，但是缸套已被穴蝕擊穿，導(dǎo)致缸套漏水。

　　因此穴蝕直接影響著柴油機(jī)的壽命和可靠性。

　　筒形活塞式柴油機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，活塞在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生方向、大小都不斷變化的側(cè)推力，氣缸套作為活塞運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)承，工作中受此側(cè)推力的作用。

　　同時(shí)船舶發(fā)電柴油機(jī)目前大多采用濕式缸套，缸套外表面接觸冷卻水。

　　當(dāng)活塞側(cè)推力方向改變時(shí)，活塞對(duì)缸套產(chǎn)生撞擊，引起缸套橫向振動(dòng)。

　　由于缸套振動(dòng)，從而在缸套外表面附近的水域中產(chǎn)生交替膨脹與壓縮，即在水中產(chǎn)生局部的高真空和高型。

　　當(dāng)水中壓力降低到該溫度下飽和蒸汽壓力以下時(shí)，冷卻水蒸發(fā)和溶于水中的空氣析出而形成空泡。

　　當(dāng)空泡受到高壓作用時(shí)，處于氣泡狀態(tài)的氣體重新液化或溶于冷卻液中，體積驟然減小，冷卻液向氣泡中心高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫，并以壓力波的形式超音速向四周傳播，當(dāng)作用在氣缸套外表面時(shí)，產(chǎn)生很大的沖擊、擠壓和高溫。

　　在這種力的反復(fù)作用下，缸套外表面產(chǎn)生疲勞而逐漸脫落，呈麻點(diǎn)狀和針狀小孔，并隨著時(shí)間的推移而逐漸擴(kuò)展，形成穴蝕。

　　三、穴蝕形成的影響因素及預(yù)防措施

　　由穴蝕的機(jī)理可知，只要零部件在工作中滿(mǎn)足直接接觸液體及液體壓力變化足夠大這兩個(gè)條件，穴蝕基本就不可避免。

　　根據(jù)穴蝕的機(jī)理，我們知道,船舶發(fā)電柴油機(jī)缸套穴蝕產(chǎn)生的基本過(guò)程，如圖4所示。

　　

　　▲圖4 缸套穴蝕產(chǎn)生的基本過(guò)程

　　由分析可知，船舶發(fā)電柴油機(jī)缸套滿(mǎn)足穴蝕的兩個(gè)基本條件。

　　因此,船舶發(fā)電柴油機(jī)只要是采用濕式缸套的四沖程筒形機(jī)，穴蝕就不可避免。

　　如果要從根本上消除缸套穴蝕，要么改用十字頭機(jī),要么采用干式缸套。

　　顯然，目前我們還很難實(shí)現(xiàn)。

　　因此很難，從根本上消除發(fā)電柴油機(jī)的缸套穴蝕。

　　但根據(jù)缸套穴蝕的產(chǎn)生過(guò)程，我們可以采取措施來(lái)控制穴蝕。

　　1、控制活塞側(cè)推力的大小

　　筒形機(jī)的活塞側(cè)推力雖然不可消除，但通過(guò)諸如限制柴油機(jī)的爆壓、改變連桿長(zhǎng)度等措施，可以控制活塞側(cè)推力的大小，進(jìn)而讓穴蝕不至于過(guò)大。

　　2、降低氣缸套的振動(dòng)

　　缸套的振動(dòng)主要受兩個(gè)因素影響;

　　柴油機(jī)本身的振動(dòng);由側(cè)推力造成的缸套振動(dòng)。

　　可通過(guò)減輕柴油機(jī)的振動(dòng)的方法，柴油機(jī)本身的振動(dòng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)性問(wèn)題，這里由于篇幅所限不做詳述。

　　但我們可以采取諸如優(yōu)化發(fā)火順序、提高柴油機(jī)剛性、采取減振措施等來(lái)減輕柴油機(jī)的振動(dòng)。

　　也可通過(guò)減輕側(cè)推力造成的缸套振動(dòng)的方法，側(cè)推力的作用會(huì)造成缸套的橫向振動(dòng)，但振動(dòng)的大小還取決于:活塞與缸套之間間隙的大小;缸套的剛度。

　　因此通過(guò)適當(dāng)減小活塞與缸套之間間隙的大小;增大缸套的厚度;提高柴油機(jī)的剛度;優(yōu)化缸套的材料或?qū)Ω滋走M(jìn)行熱處理等措施以減輕缸套的振動(dòng)。

　　3、控制冷卻水的狀態(tài)

　　根據(jù)缸套穴蝕的機(jī)理，我們知道要發(fā)生穴蝕，首先需要產(chǎn)生氣泡。

　　而氣泡的形成又與冷卻水的狀態(tài)密切相關(guān)，如水溫、水靜壓、水流、水質(zhì)、水中的含氣量等。

　　因此在管理中我們可以通過(guò)適當(dāng)降低水溫、提高水靜壓、改善水流、進(jìn)行水質(zhì)處理及對(duì)冷卻水進(jìn)行除氣處理等措施來(lái)控制氣泡的形成，進(jìn)而減輕穴蝕。

　　4、控制氣泡的破滅速度

　　穴蝕的產(chǎn)生，最根本的原因是氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生沖擊波。

　　從微觀角度來(lái)說(shuō)，氣泡的快速破裂就象一個(gè)炸彈的爆炸，會(huì)瞬間產(chǎn)生高能沖擊波，極具破壞力。

　　如果我們能控制氣泡的破滅速度就必然能降低其破壞力。

　　因此通過(guò)在水中加入添加劑來(lái)降低水壓的變化速度及氣泡的破裂速度，就可以減輕穴蝕。

　　5、控制柴油機(jī)的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速回

　　柴油機(jī)負(fù)荷的影響是雙方面的，一方面負(fù)荷增大，爆壓增大，側(cè)推力也增大，穴蝕更嚴(yán)重;

　　另一方面，負(fù)荷增大，柴油機(jī)工作溫度升高，冷卻水溫度隨之升高，氣泡生成更容易，穴蝕更嚴(yán)重。

　　柴油機(jī)轉(zhuǎn)速升高，一方面活塞慣性力增大，側(cè)推力也增大，穴蝕更嚴(yán)重啊;

　　另一方面，轉(zhuǎn)速升高，側(cè)推力變化頻率升高，穴蝕更嚴(yán)重。

　　因此要合理控制柴油機(jī)的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速，嚴(yán)禁超速、超負(fù)荷運(yùn)行。

　　6、提高缸套的抗穴蝕能力

　　采用抗穴蝕材料(如球墨鑄鐵) ;提高缸套外表面粗糙度;

　　外表面進(jìn)行鍍鉻、滲碳、噴陶瓷、涂樹(shù)脂等處理。

　　7、加強(qiáng)柴油機(jī)的日常管理與維護(hù)保養(yǎng)

　　柴油機(jī)的日常管理不當(dāng)、維護(hù)保養(yǎng)不良，將使柴油機(jī)工作狀態(tài)惡化，而造成柴油機(jī)工作溫度升高、振動(dòng)加劇等問(wèn)題，進(jìn)而使穴蝕加劇。

　　如:柴油機(jī)燃燒不良。燃燒不良，會(huì)造成后燃嚴(yán)重，使柴油機(jī)工作溫度升高進(jìn)而使穴蝕加重。

　　而造成柴油機(jī)燃燒不良的原因是多方面的，如燃油霧化不良、燃油品質(zhì)過(guò)差或凈化處理不當(dāng)、掃汽壓力過(guò)低、壓縮比過(guò)小、供油定時(shí)不正等;柴油機(jī)缸套磨損過(guò)大。

　　缸套磨損過(guò)大，會(huì)造成活塞與缸套之間的間隙變大，引起振動(dòng)加劇;柴油機(jī)缸套過(guò)熱。

　　如缸套內(nèi)表面結(jié)碳、外表面結(jié)垢嚴(yán)重，造成缸套過(guò)熱使材料性能下降及氣泡形成增加;柴油機(jī)連接螺栓松動(dòng)。

　　柴油機(jī)各連接螺栓，特別是地腳螺栓松動(dòng)，將會(huì)使振動(dòng)加劇。

　　因此，加強(qiáng)柴油機(jī)的日常管理和維護(hù)保養(yǎng)對(duì)減輕穴蝕的發(fā)生具有重要的作用。

　　四 、缸套穴蝕的具體原因

　　對(duì)于3號(hào)發(fā)電柴油機(jī)的穴蝕情況，引起了大家的重視并進(jìn)行了進(jìn)一步分析討論。

　　通過(guò)對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)的徹底檢查，我們發(fā)現(xiàn)存在幾個(gè)明顯的問(wèn)題：

　　(1) 3號(hào)發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間排溫過(guò)高，吃不上負(fù)荷。

　　(2)通過(guò)測(cè)量缸套內(nèi)徑，發(fā)現(xiàn)缸套磨損嚴(yán)重，磨損量全都超標(biāo)，其中1、6號(hào)缸特別嚴(yán)重。

　　(3)噴油器存在不同程度的滴漏問(wèn)題，霧化質(zhì)量不良。

　　(4)地腳螺栓出現(xiàn)松動(dòng)。

　　(5)缸套冷卻水長(zhǎng)期未進(jìn)行投藥處理。

　　(6)缸內(nèi)結(jié)碳嚴(yán)重，廢氣渦輪增壓器渦輪側(cè)積碳嚴(yán)重。

　　(7)未按說(shuō)明書(shū)要求及時(shí)進(jìn)行吊缸檢修。

　　通過(guò)分析探討，我們認(rèn)為此次缸套穴蝕的深層原因是由于對(duì)3號(hào)發(fā)電機(jī)管理不當(dāng)及維護(hù)保養(yǎng)不良造成的。

　　長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)由于管理不當(dāng)及維護(hù)保養(yǎng)不良、造成缸套磨損加劇，磨損量嚴(yán)重超標(biāo)，一方面造成密封不良，漏氣嚴(yán)重，加上噴油器滴漏、霧化不良，造成柴油機(jī)燃燒惡化，工作溫度升高，結(jié)碳嚴(yán)重，進(jìn)而造成透平廢氣側(cè)積碳嚴(yán)重，流道阻塞，由于排氣不暢，又進(jìn)一步導(dǎo)致柴油機(jī)工作溫度升高;

　　另一方面，缸套磨損量超標(biāo)造成缸套與活塞間隙增大，引起振動(dòng)加劇，導(dǎo)致地腳螺栓松動(dòng)，地腳螺栓松動(dòng)又進(jìn)一步加劇振動(dòng)。

　　同時(shí)加上缸套冷卻水長(zhǎng)期未進(jìn)行投藥處理，造成穴蝕加重，最終造成缸套漏穿。

　　五、事故教訓(xùn)及管理建議

　　此次穴蝕問(wèn)題，造成了發(fā)電機(jī)異常停機(jī)，進(jìn)而造成全船失電，雖未造成其他嚴(yán)重的后果，但其實(shí)非常危險(xiǎn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)正值用船吊裝貨期間，全船失電，造成船吊突然無(wú)法工作，很有可能出現(xiàn)船吊失控導(dǎo)致貨物墜落，進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)人員傷亡。

　　因此，在實(shí)際工作中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

　　切實(shí)加強(qiáng)對(duì)發(fā)電柴油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行吊缸檢修及其他的維護(hù)保養(yǎng)工作。

　　從維修保養(yǎng)記錄中，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)電柴油機(jī)經(jīng)常超期才進(jìn)行吊缸檢修，在吊缸檢修時(shí)未測(cè)量缸套內(nèi)徑或測(cè)量不正確;

　　廢氣渦輪增壓器長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行解體檢修。

　　加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)燃燒的監(jiān)控，特別是燃油噴射系統(tǒng)。

　　通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前很多輪機(jī)員沒(méi)有掌握噴油器的研磨技術(shù)，對(duì)于噴油器的檢修不到位，嚴(yán)重依賴(lài)更換新備件。

　　近年來(lái)由于航運(yùn)業(yè)低迷，船東為了節(jié)約成本，縮減了噴油器備件的供應(yīng)，在輪機(jī)員未掌握研磨技術(shù)的情況下，只能重復(fù)使用舊噴油器，造成燃燒惡化進(jìn)而影響柴油機(jī)的工作狀態(tài)。

　　加強(qiáng)對(duì)連接螺栓的檢查，特別是地腳螺栓。

　　通過(guò)維修保養(yǎng)記錄發(fā)現(xiàn)，3號(hào)發(fā)電機(jī)已多年未對(duì)地腳螺栓進(jìn)行檢查，因此未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)地腳螺栓松動(dòng)，致使柴油機(jī)振動(dòng)加劇。

　　嚴(yán)格按照要求對(duì)冷卻水進(jìn)行化驗(yàn)和投藥處理。

　　通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)發(fā)電柴油機(jī)冷卻水長(zhǎng)期未進(jìn)行投藥處理，本輪采用中央冷卻水水系統(tǒng)，發(fā)電柴油機(jī)油低溫冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。

　　按照相關(guān)要求，低溫冷卻水也要求進(jìn)行投藥處理。

　　輪機(jī)管理人員應(yīng)加強(qiáng)工作責(zé)任心并不斷提高業(yè)務(wù)水平。

　　從此次故障原因來(lái)看,存在輪機(jī)管理人員工作責(zé)任心不強(qiáng)及業(yè)務(wù)不嫻熟的問(wèn)題。

　　切實(shí)提高機(jī)艙管理水平。

　　3號(hào)發(fā)電機(jī)缸套磨損，嚴(yán)重超標(biāo)及地腳螺栓松動(dòng)長(zhǎng)期未發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象也從側(cè)面反映出了部廣]領(lǐng)導(dǎo)在對(duì)輪機(jī)員的技術(shù)指導(dǎo)與業(yè)務(wù)監(jiān)督方面存在一定的欠缺。

　　做為部門(mén)]領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)對(duì)輪機(jī)員的技術(shù)指導(dǎo)與業(yè)務(wù)監(jiān)督。

　　六、結(jié)論

　　發(fā)電柴油機(jī)缸套穴蝕是一種較為普遍的現(xiàn)象，對(duì)于采用濕式缸套的筒形機(jī)來(lái)說(shuō)，很難從根本上消除，但目前通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理選材、提高工藝等措施，缸套穴蝕已經(jīng)得到了很好的控制。

　　只要管理人員加強(qiáng)日常管理、及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，缸套穴蝕問(wèn)題就一定能得到控制。

　　希望通過(guò)此次故障的分析查找，能夠?qū)鉀Q類(lèi)似的問(wèn)題起到一定的參考作用。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]黃步松, 呂鳳明.船舶柴油機(jī)[M].北京:人民交通出版社, 2009: 76.

　　[2]柴勤芳.船舶柴油機(jī)缸套穴蝕原因分析及預(yù)防措施探討[J].浙江:浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001,2(1):.25- -27.

　　[3]孫劍峰. 柴油機(jī)氣缸套的穴蝕及預(yù)防措施[J].遼寧:世界海運(yùn)，2005, 28(2): 38- -40.

　　[4]徐向榮.船用柴油機(jī)氣缸套穴蝕的成因及其預(yù)防措施.江蘇:南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,5(4):71-74.

　　[5]李斌,王***等主推進(jìn)動(dòng)力裝置[M].遼寧:大連海事大學(xué)出版社, 2012: 306.

　　[6]戴 麗杰.船舶柴油機(jī)缸套穴蝕的原因分析及預(yù)防措施.北京:船艇, 2007, 2(277): 34-37.

　　[7]林穎毅. 淺析船用柴油機(jī)缸套穴蝕的原因及預(yù)防措施.山東:科技信息，2007, (27): 170-171.

　　原創(chuàng)作者系：

　　福建船政交通職業(yè)學(xué)院

　　王必改