張 濤

某深水多功能工程船，配備DP2動(dòng)力定位系統(tǒng)，采用電力推進(jìn)方式，由四臺(tái)發(fā)電柴油機(jī)為全船提供電力，柴油機(jī)型號(hào)為Wartsila 8L26，每臺(tái)功率2 600千瓦。

一、冷卻水系統(tǒng)進(jìn)入空氣故障分析

1.現(xiàn)象描述

四臺(tái)柴油機(jī)每臺(tái)總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大致相同，約為20 000小時(shí)，同時(shí)進(jìn)廠大修，各缸缸頭排氣閥及閥座全部更換，汽缸、活塞和連桿等部件檢修，修理完畢后投入運(yùn)行，在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)有三臺(tái)柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)不同程度地有空氣存在，導(dǎo)致冷卻水壓力波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)失壓，冷卻水高溫報(bào)警，自動(dòng)停機(jī)。本船設(shè)計(jì)每臺(tái)柴油機(jī)都有獨(dú)立的冷卻水系統(tǒng)（如膨脹水柜、熱交換器等），與其他柴油機(jī)完全隔離，不會(huì)存在相互串氣。分別對(duì)三臺(tái)柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)（如水泵、閥件、管路、冷卻器等）全面檢查，沒(méi)有查明進(jìn)氣原因，直至某次冷卻水取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這三臺(tái)柴油機(jī)水樣不同程度地變黑（見(jiàn)圖1、圖2），化驗(yàn)結(jié)果顯示，變黑的原因是冷卻水中含有燃燒產(chǎn)物。燃燒室是由汽缸、活塞和缸頭組成。進(jìn)一步檢查燃燒產(chǎn)物的來(lái)源，排除了汽缸和活塞，只能是來(lái)自缸頭。將冷卻水發(fā)黑最嚴(yán)重的柴油機(jī)缸頭拆下進(jìn)行水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)8個(gè)缸頭都不同程度地從排氣閥座與排氣閥座孔密封面處漏水，見(jiàn)圖3。

圖1 四臺(tái)副機(jī)冷卻水樣前后對(duì)比

圖2 變黑較重的柴油機(jī)冷卻水前后對(duì)比

圖3 缸頭水壓試驗(yàn)，從排氣閥座與排氣閥座孔密封面處漏水

2.原因分析

排氣閥座鑲嵌在缸頭上，閥座與閥座孔為過(guò)盈配合，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣閥座孔觸火面與觸水面存在較大溫差，要求閥座能承受燃燒室的高溫和氣閥運(yùn)動(dòng)的沖擊，不松動(dòng)，不脫落，耐腐蝕。該柴油機(jī)使用和維護(hù)保養(yǎng)說(shuō)明書(shū)對(duì)閥座的修理規(guī)定是：檢查閥座，如有松動(dòng)或磨損超差，應(yīng)更換閥座。更換閥座的方法和要求：采用專用液壓工具將閥座拉出，再用另一專用工具將新閥座壓入，壓入前將缸頭均勻緩慢加熱至90 ℃， 閥座冷卻至50 ℃，閥座最大直徑外圓與閥座孔密封面處（見(jiàn)圖4缸頭結(jié)構(gòu)示意圖的A處）還需要涂抹耐高溫密封膠Loctite 620。但是實(shí)際的更換情況是：拆卸舊閥時(shí)，沒(méi)有使用專用液壓工具拉出閥座，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用錘擊的方法敲出閥座，致使部分缸頭的排氣閥座孔貼合面處受到破壞，有橢圓現(xiàn)象，橢圓度超過(guò)允許值；舊閥座與孔的配合間隙過(guò)盈量只在0.01～0.02毫米（要求在0.03～0.08毫米）；安裝新閥座時(shí)使用了非耐高溫密封膠。盡管當(dāng)時(shí)閥座裝配完畢后試壓未見(jiàn)漏水，但是柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)排氣閥座長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，密封膠失效，閥座與缸頭閥座孔不能形成有效的密封，高壓燃?xì)猓?0%負(fù)荷時(shí)高達(dá)170巴）通過(guò)閥座與閥座孔的密封面進(jìn)入冷卻水腔中，導(dǎo)致冷卻水變黑，冷卻水壓不穩(wěn)定。

3.解決方法

對(duì)試壓發(fā)現(xiàn)有漏的排氣閥座A處和B處（見(jiàn)圖4）進(jìn)行擴(kuò)孔，換用加大尺寸的排氣閥座（見(jiàn)圖5），按照說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行拆裝，再未出現(xiàn)冷卻水進(jìn)入空氣的問(wèn)題。

圖4 缸頭結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 加大尺寸的排氣閥座結(jié)構(gòu)示意圖

二、冷卻水漏入排煙管故障分析

1. 現(xiàn)象描述

換用加大尺寸的閥座后，運(yùn)轉(zhuǎn)期間，冷卻水進(jìn)氣的現(xiàn)象消失了，但是另一個(gè)奇怪的事情出現(xiàn)了：停機(jī)時(shí)膨脹水柜水位不變，運(yùn)行時(shí)水位下降，并且在負(fù)荷變化時(shí)下降明顯，嚴(yán)重時(shí)下降速度約為20升/小時(shí)。

2. 原因分析

將冷卻水系統(tǒng)封閉打壓，檢查系統(tǒng)內(nèi)各段管路及連接設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)漏水，排除了冷卻水從管路系統(tǒng)漏水的可能性；吹車時(shí)也未發(fā)現(xiàn)有漏水跡象，基本可以排除冷卻水從缸頭處漏至燃燒室的可能性；油底殼液位也未見(jiàn)上升，排除了汽缸漏水的可能性。

此問(wèn)題是在更換加大閥座后發(fā)生的，所以還是應(yīng)從此處入手。此次換新的加大尺寸閥座由廠家提供，對(duì)比新舊閥座外形可以看出（見(jiàn)圖6、圖7），新閥座不僅最大外圓處比舊閥座大0.5毫米，而且在O形膠圈處還多出一級(jí)，這樣，對(duì)應(yīng)新閥座的形狀，排氣閥座孔A、B處就要做相應(yīng)的擴(kuò)孔改造，來(lái)適應(yīng)新閥座，見(jiàn)圖4缸頭結(jié)構(gòu)示意圖的A處和B處。

圖6 原來(lái)的舊排氣閥座

圖7 加大0.5 mm尺寸的新排氣閥座

是否冷卻水會(huì)從O形膠圈處漏水至排煙管呢？為驗(yàn)證再次將全部缸頭拆下試壓，但是未見(jiàn)漏水，為保險(xiǎn)起見(jiàn)將所有排氣閥座取出，發(fā)現(xiàn)有4個(gè)排氣閥座的O形膠圈外表面損壞，其對(duì)應(yīng)的排氣閥座孔B處加工精度不夠，表面有凸臺(tái)，導(dǎo)致安裝閥座時(shí)，O形膠圈被凸臺(tái)碰傷。見(jiàn)圖8、圖9、圖10。在熱態(tài)和震動(dòng)狀況下，冷卻水從O形膠圈表面缺陷處滲漏，被高溫?zé)煔馄笠煌懦鰺焽瑁焕鋺B(tài)時(shí)O形膠圈處閥座與孔配合間隙小，冷卻水不會(huì)滲出。這樣，柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)膨脹水柜冷卻水位下降，停機(jī)時(shí)水位正常。

圖8 加工之前的排氣閥座孔

圖9 加工之后有缺陷的排氣閥座孔

圖10 新排氣閥座的O形膠圈損壞

3. 解決方法

將存在缺陷的排氣閥座凸臺(tái)修整，表面光潔度處理，按說(shuō)明書(shū)要求裝復(fù)閥座。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)冷卻水進(jìn)氣及漏水現(xiàn)象消失，恢復(fù)正常工作。

三、小結(jié)

上述故障的原因主要是未按照說(shuō)明書(shū)規(guī)定的檢修方法和要求進(jìn)行檢修，也沒(méi)有按照精密機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行操作。禍患積于忽微，細(xì)節(jié)決定成敗，一些微小的細(xì)節(jié)失誤或疏忽往往會(huì)釀成大錯(cuò)，輪機(jī)管理人員都應(yīng)從細(xì)微處入手，用心去做每一件事。