曾智生

（廣州華南船舶修造廠，廣州510715）

1 概述

TBD620系列柴油機(jī)是引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)的高速柴油機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)速高、油耗低、功率大、壽命長等優(yōu)點，自動化程度高，運(yùn)行時能對各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測并根據(jù)所設(shè)定范圍進(jìn)行報警或停機(jī)。但作為大功率柴油機(jī)，高壓泵采用組合式，各缸的排氣溫度不能監(jiān)測，油底殼壓力高時僅作聲光報警。

該系列柴油機(jī)較好地補(bǔ)充了國產(chǎn)大功率高速柴油機(jī)功率在1 000～20 00 kW的設(shè)計選擇，已大量在船舶上使用，大型艦船上作為柴油發(fā)電機(jī)組的動力機(jī)械，中小型快艇上作為推進(jìn)動力。但此機(jī)型在使用過程中，較為頻繁的發(fā)生拉缸故障。

2 拉缸現(xiàn)象及原因分析

2.1 拉缸現(xiàn)象

拉缸指活塞環(huán)或活塞裙與氣缸套之間直接接觸，由于兩個相對運(yùn)動表面的相互作用而發(fā)生的表面損傷、劃痕甚至咬死。根據(jù)損傷按程度不同，可分為劃傷、拉缸和咬缸，在廣義上統(tǒng)稱為拉缸。

通?；钊h(huán)與缸套之間的拉缸限于運(yùn)轉(zhuǎn)初期，即臺架試驗、航行試驗或使用初期，一旦磨合完畢幾乎不再發(fā)生拉缸現(xiàn)象。而活塞裙與缸套之間的拉缸，則往往發(fā)生在磨合完畢后穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)千小時內(nèi)。

拉缸損傷的機(jī)理大多是由于滑動表面的潤滑油膜受到局部損壞，兩種金屬的接觸表面在高溫、高壓下相互滑動，產(chǎn)生摩擦熱，如不及時排除就會使局部金屬表面溫度急劇上升，當(dāng)溫度增至熔點時，就會引起金屬表面局部熔化，產(chǎn)生擦痕；若這種擦痕不及時排除，就會逐漸蔓延擴(kuò)大，嚴(yán)重時將導(dǎo)致金屬表面的晶格變形、晶格斷裂或被撕下，這就是熔著磨損；被腐蝕下來的金屬微粒沿著缸壁往復(fù)運(yùn)動，將熔著擦傷區(qū)域拉成平行的細(xì)紋或微小的溝槽，嚴(yán)重時滑動部位完全粘著或卡住，甚至?xí)趦蓚€表面薄弱部位產(chǎn)生裂紋，即咬缸，最后迫使發(fā)動機(jī)停止工作，造成拉缸事故，因此在使用過程中必須采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。

2.2 拉缸原因

（1）柴油機(jī)溫度高

柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常處在超負(fù)荷下作業(yè)，有的柴油機(jī)因水垢過多，散熱不好，長期處于高溫下工作。當(dāng)柴油機(jī)超過正常溫度時，潤滑油變稀，油膜不易形成，導(dǎo)致加速磨損。當(dāng)缸套部位滑油溫度增高至200 ℃時，吸附性變差，金屬表面就會充分暴露，給熔著磨損造成有利條件。

（2）個別氣缸負(fù)荷大

由于多缸柴油機(jī)采用組合式高壓泵，操縱拉桿拉動調(diào)速器改變彈簧的壓力來控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速（作為主機(jī)通常采用液壓調(diào)速器），調(diào)速器拉桿拉動高壓泵柱塞桿轉(zhuǎn)動，增減供給燃燒的油量達(dá)到轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。如某缸的噴油量過多，將造成該缸的熱負(fù)荷增大、溫度過高甚至使得活塞熔化，出現(xiàn)拉缸故障。

（3）柴油機(jī)結(jié)構(gòu)

柴油機(jī)活塞冷卻由主潤滑油道的潤滑油提供，通過噴嘴噴射到活塞油孔內(nèi)，活塞運(yùn)動到下止點時，噴嘴插入到油孔內(nèi)，邊隙僅有2 mm，一但噴嘴油桿變形，活塞與噴嘴相碰撞，油桿在高頻沖擊下很快便會斷裂，活塞失去潤滑油冷卻，活塞溫度升高導(dǎo)致拉缸故障。噴油嘴孔徑較小當(dāng)潤滑油道內(nèi)有雜物卡在噴嘴上，潤滑油無法噴射到活塞冷卻孔，也會導(dǎo)致拉缸故障。

3 某艇柴油機(jī)故障現(xiàn)象及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

某醫(yī)療救護(hù)快艇，設(shè)前、后兩個機(jī)艙，每個機(jī)艙各安裝2臺主機(jī)及其它輔機(jī)。主機(jī)為4臺TBD620V16型柴油機(jī)，額定轉(zhuǎn)速1800 r/min 、額定功率2 030 kW。在執(zhí)行任務(wù)時，4臺主機(jī)同時在1 700 r/min的工況下運(yùn)行，其中1#主機(jī)在柴油機(jī)曲軸箱壓力高報警且隨后潤滑油壓力低同時報警，經(jīng)人工緊急停機(jī)。停機(jī)后馬上做檢查已無法盤車，打開曲軸檢查窗，撬動連桿軸承蓋，有6個連桿軸承蓋不能軸向移動，同時發(fā)現(xiàn)油底殼機(jī)油進(jìn)水，底部有較多軸瓦熔屑。

經(jīng)對柴油機(jī)拆檢，發(fā)現(xiàn)的故障部位主要有：

（1）拆出氣缸蓋發(fā)現(xiàn)B7缸套有拉缸現(xiàn)象，缸套燃燒室靠橡膠密封圈處有一圈的裂紋，活塞頂損壞嚴(yán)重并有一個燒熔的洞，活塞環(huán)斷裂，缸蓋燃燒室平面撞擊出較多凹陷痕跡，氣閥被打歪；B1缸活塞頂上粘結(jié)有鐵質(zhì)碎片，活塞頂、缸蓋燃燒室平面有輕微凹陷痕跡；

（2）拆卸連桿發(fā)現(xiàn)B7缸的連桿軸瓦的軸承合金燒結(jié)在連桿軸頸上，連桿軸承蓋變色（藍(lán)色）；A7連桿彎曲變形；連桿軸瓦全部都有較深的磨痕，無開口張彈力，連桿軸頸劃痕明顯；

（3）拆卸9副主軸瓦檢查，曲軸主軸頸較光滑，沒有明顯的磨損痕跡，主軸表面均有較深的磨損痕跡；

（4）曲軸進(jìn)行著色探傷檢查，發(fā)現(xiàn)1～7缸的連桿軸頸有較多長約15 mm的縱向裂紋，第7缸B7連桿軸頸有一條長約25 mm的縱向裂紋；

（5）B列渦輪增壓器拆卸后發(fā)現(xiàn)有金屬屑，渦輪葉輪有較深的撞擊麻點，葉片變形，一片葉上有約10 mm缺口，轉(zhuǎn)子軸靠渦輪一側(cè)燒蝕變黑；

（6）A列渦輪增壓器轉(zhuǎn)子靠渦輪一側(cè)燒蝕變黑；

（7）滑油齒輪泵拆下不能用手轉(zhuǎn)動，拆解發(fā)現(xiàn)4個軸承被套燒結(jié)在軸上，泵殼體的齒輪端面磨損嚴(yán)重；

（8）抽出油底殼滑油時，滑油有大量的水；油底殼拆出發(fā)現(xiàn)有很多的軸瓦熔屑散落底部；

（9）B7缸氣閥頂桿彎曲變形；

（10）缸蓋水壓力試驗，A2缸蓋的進(jìn)氣口部位漏水。

3.2 原因分析

（1）該系列柴油機(jī)制造工藝可能達(dá)不到設(shè)計要求是造成本次事故直接原因，現(xiàn)使用的TBD620V12型柴油機(jī)，已多次出現(xiàn)拉缸的故障。這次出現(xiàn)故障的醫(yī)療快艇使用時間短，柴油機(jī)運(yùn)行時間少（不足2 000小時），缸蓋和運(yùn)動部件沒有拆卸修理過；

（2）前機(jī)艙左主機(jī)事故判斷：柴油機(jī)運(yùn)行時B7缸負(fù)荷過大，活塞冷卻不良造成拉缸，繼續(xù)運(yùn)行時活塞溫度過高而熔化穿孔，燃?xì)饴┑角S箱引起油底殼壓力高報警；同時，拉缸的缸套溫度升高導(dǎo)致缸套在密封膠圈部位的薄弱位置出現(xiàn)整圈的裂紋，大量的冷卻水漏到機(jī)油中，當(dāng)水被抽到滑油系統(tǒng)中，由于水粘度低便引起滑油壓力低，安保系統(tǒng)的滑油壓力低報警，連桿軸瓦和主軸瓦潤滑不良做成磨損嚴(yán)重并燒蝕；

（3）曲軸1～7缸的連桿軸頸有較多長約15 mm的縱向裂紋，第7缸B7連桿軸頸有一條長約25 mm的縱向裂紋，主軸頸卻光順無異常，可能是該柴油機(jī)在本次故障停機(jī)前由于機(jī)油含有大量水份潤滑效果差，連桿軸瓦磨損至表面劃痕嚴(yán)重，加速裂紋的擴(kuò)大；

（4）B列增壓器損壞是由于B7缸的拉缸、活塞溫度高熔化，損壞的活塞、活塞環(huán)碎片通過排氣管吹入增壓器，打爛噴嘴環(huán)和渦輪；由于滑油中含大量水份，潤滑不良引起渦輪軸高溫變黑；A列增壓器渦輪軸高溫變黑原因如前述；

（5）機(jī)油泵4個軸承被套全部燒蝕結(jié)在軸頸上，泵殼體的齒輪端面磨損嚴(yán)重，可判斷是由于滑油中含大量水份，潤滑不良引起。

4 故障排除

據(jù)其它柴油機(jī)修理廠反映，此機(jī)型的拉缸現(xiàn)象按常規(guī)的修理方法效果不佳，往往修理后在試航或負(fù)荷試驗時再次出現(xiàn)拉缸。對此，關(guān)鍵是查明原因，按柴油機(jī)拉缸故障的判斷，對可能發(fā)生故障部位重點修理。

（1）由于整機(jī)出艙修理工程太大，在機(jī)艙內(nèi)對柴油機(jī)進(jìn)行零部件分解，零部件（除機(jī)架及機(jī)架上不需修理的附件）全部拆回車間修理，機(jī)架在機(jī)艙進(jìn)行清潔修理。拆下滑油噴嘴組件進(jìn)行清潔、檢修；機(jī)體主油道清潔干凈，采用油泵將干凈的柴油連續(xù)沖洗一天，再用壓縮空氣吹洗；

（2）組合高壓泵檢修，油量均勻度調(diào)整至規(guī)定要求；

（3）曲軸、增壓器、機(jī)油泵及損壞件換新，其它零件修復(fù)；

（4）潤滑油冷卻噴嘴安裝后進(jìn)行檢查，將每缸活塞盤至下止點，觀察噴嘴應(yīng)準(zhǔn)確插入活塞的油孔且不能與油孔邊緣相碰；

（5）監(jiān)控系統(tǒng)檢測，效用（模擬）試驗，尤其是曲軸箱壓力高的報警裝置反復(fù)多次試驗，以確保該報警裝置可靠準(zhǔn)確。

5 預(yù)防措施

5.1 運(yùn)行時的管理

柴油機(jī)修理后磨合時間相應(yīng)延長，空車在各檔轉(zhuǎn)速內(nèi)來回磨合3 小時（較常規(guī)修理要求為1小時），航行試驗時間增加，將低負(fù)荷試驗時間延長，使柴油機(jī)各部件盡可能磨合完好；驗收交付后使用初期，派專人重點監(jiān)測曾經(jīng)發(fā)生事故的柴油機(jī)工況，發(fā)現(xiàn)異?？勺骶o急處理。

5.2 監(jiān)控系統(tǒng)改進(jìn)

（1）該系列柴油機(jī)監(jiān)控能對曲軸箱的壓力進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)壓力增加至設(shè)定值時，報警裝置發(fā)出聲光報警訊號，但機(jī)艙內(nèi)兩臺柴油機(jī)（或加上柴油發(fā)電機(jī)）的噪聲大，容易忽略了報警聲響。值班人員收到訊號后，需到機(jī)旁控制箱（或集控室操縱臺）查看報警的部位，再作出處理的反應(yīng)，以防故障擴(kuò)大。

（3）增加一個曲軸箱的壓力傳感器，壓力值比報警傳感器高50 Pa，當(dāng)出現(xiàn)輕微拉缸故障時，大量的燃?xì)飧Z入曲軸箱內(nèi)壓力高于報警傳感器設(shè)定的壓力，發(fā)出聲光報警，值班人員人工停機(jī)處理；當(dāng)拉缸故障嚴(yán)重時，曲軸箱壓力高于停機(jī)傳感器設(shè)定的壓力，直接由控制器自動緊急停機(jī)，使拉缸故障發(fā)生初期能及時發(fā)現(xiàn)，故障較嚴(yán)重時自動停機(jī)，避免故障的惡化引起機(jī)器其它零部件的損壞。

6 追蹤

經(jīng)修理的柴油機(jī)頻繁使用在一年半時間沒有出現(xiàn)機(jī)械故障。執(zhí)行任務(wù)過程中，另一臺柴油機(jī)曾經(jīng)因曲軸箱壓力高緊急停機(jī)，由于故障發(fā)生初期便停止運(yùn)行，將損壞的缸套和活塞更換后，重新繼續(xù)使用，避免了故障的擴(kuò)大。

[1]錢耀南.船舶柴油機(jī)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社, 2003.