談祥春

（浙江凱靈船廠，浙江舟山 316000）

0 引言

在各種動力機械中，柴油機的熱效率高、功率范圍廣、啟動速度快、維修方便、安全性強、使用壽命長、適用范圍廣，問世以后很快就被用作船舶動力推進設(shè)備[1]。

某船經(jīng)歷了推進柴油機換裝，在進行航行試驗時發(fā)現(xiàn)如下問題：當(dāng)右推進柴油機的功率達到3 750 kW時，其滑油壓力低于相同功率下的左推進柴油機和換裝前右推進柴油機的滑油壓力。本文對故障原因進行分析。通過逐步縮小排查范圍的方法，對故障點進行精準(zhǔn)定位和有效排除。

1 推進柴油機簡介及滑油系統(tǒng)工作原理

1.1 推進柴油機簡介

某船換裝2 臺MTU20V956TB92 型柴油機。該型柴油機的主要參數(shù)為：V 型60°夾角，四沖程，20 缸，直接噴射，廢氣渦輪增壓，水冷，額定轉(zhuǎn)速1 455 r/min，持續(xù)功率3 750 kW，最大持續(xù)功率3 990 kW。

1.2 滑油系統(tǒng)工作原理

MTU20V956TB92 型柴油機的滑油系統(tǒng)是一個濕式油底殼壓力循環(huán)系統(tǒng)，由3 個主潤滑油系統(tǒng)和3 個輔助系統(tǒng)組成。主潤滑油系統(tǒng)包括循環(huán)滑油系統(tǒng)、傳遞動力組件（運動件）潤滑系統(tǒng)和氣閥傳動機構(gòu)潤滑系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)包括曲軸箱油位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、預(yù)供滑油系統(tǒng)和氣閥（座）潤滑系統(tǒng)[2]。

在滑油泵從油底殼抽出滑油后，通過齒輪箱中的油道將滑油輸送到2 臺滑油冷卻器中。在滑油進入冷卻器前，通過1 個節(jié)流孔板和1 只截止閥將部分滑油分流至旁通濾器。旁通濾器中流出的滑油經(jīng)過1只開啟壓力為0.05 MPa的止回閥直接進入油底殼。經(jīng)過冷卻器冷卻的滑油進入滑油雙聯(lián)濾器：一路滑油先經(jīng)縫隙式濾器過濾，再依次通過冷卻器殼體上的壓力保持閥、傳動齒輪箱上的壓力控制閥以及齒輪箱上的油道，最終進入曲軸箱上的活塞冷卻油主油道，對活塞裙部及活塞銷軸承進行冷卻。壓力控制閥由運動件滑油壓力控制，將多余的滑油送回油底殼；另一路滑油經(jīng)過滑油冷卻器和傳動齒輪箱上的油道進入定壓閥箱，隨后分別進入運動件滑油系統(tǒng)和氣閥控制機構(gòu)滑油系統(tǒng)中。

運動件潤滑系統(tǒng)的滑油可分為3 路：1）第一路滑油進入調(diào)速器和擴壓器的油箱；2）第二路滑油通過管路進入壓力控制閥，并作為控制油；3）第三路滑油經(jīng)齒輪箱中的油道進入運動件潤滑系統(tǒng)的主油道，用于冷卻各主軸承、曲柄銷軸承和減振器。

2 故障現(xiàn)象分析與排除

2.1 故障現(xiàn)象

某船經(jīng)歷了推進柴油機換裝，在進行航行試驗時發(fā)現(xiàn)如下問題：當(dāng)右推進柴油機的功率達到3 750 kW時，其滑油壓力為0.57 MPa，淡水溫度為71 ℃，滑油溫度為78 ℃。船方反饋淡水溫度與滑油溫度偏差較大，且淡水溫度及滑油溫度偏低。后經(jīng)修理人員反饋，2 臺推進柴油機淡水恒溫閥的開啟溫度為70 ℃，而該型柴油機設(shè)計時淡水恒溫閥的開啟溫度應(yīng)為75 ℃，遂更換為75 ℃開啟溫度的淡水恒溫閥，并重新進行航行試驗。當(dāng)功率達到3 750 kW時，右推進柴油機的滑油壓力降至0.52 MPa（報警值為0.50 MPa），淡水溫度為77 ℃，滑油溫度為82 ℃，而此時左推進柴油機滑油壓力一直保持在0.59 MPa。右推進柴油機的滑油壓力低于相同功率下的左推進柴油機和換裝前右推進柴油機的滑油壓力。更換0.60 MPa 的壓力控制閥備件并重新進行試驗，當(dāng)右推進柴油機的功率達到3 750 kW時，壓力穩(wěn)定在0.53 MPa，仍舊接近報警值。

2.2 原因分析和排查

針對2.1 小節(jié)所述故障現(xiàn)象，推斷右推進柴油機滑油壓力偏低主要有以下8 點原因：1）滑油油量不足或滑油變質(zhì)；2）滑油壓力監(jiān)控裝置不準(zhǔn)；3）柴油機滑油循環(huán)系統(tǒng)外部泄漏；4）滑油濾清器或滑油冷卻器臟堵；5）柴油機滑油循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部不密封或堵塞；6）滑油安全閥不正常；7）運動部件存在壓力損失；8）機帶滑油泵故障。下面分別對各個原因進行分析和排查。

1）針對滑油油位過低或滑油變質(zhì)的排查

滑油油量不足會使機帶滑油泵的油量減小，還會導(dǎo)致空氣進入泵內(nèi)，進而使滑油壓力下降。抽取油底殼滑油油尺進行觀察，發(fā)現(xiàn)油底殼的油位位于油尺最高油位刻度和最低油位刻度的中間，符合要求。滑油黏度是指滑油流動時的內(nèi)摩擦阻力的大小，是滑油最主要的衡量指標(biāo)。在溫度升高或被稀釋的情況下，滑油黏度會減小，進而導(dǎo)致滑油系統(tǒng)泄漏量增大、壓力減小。對油底殼滑油進行取樣和分析，結(jié)果表明：該滑油的黏度等指標(biāo)符合要求，油質(zhì)良好。

2）針對滑油壓力監(jiān)控裝置不準(zhǔn)的排查

在裝船前，2 臺換裝推進柴油機均已進行臺架試驗，未發(fā)現(xiàn)傳感器及儀表存在問題。為準(zhǔn)確判斷航行試驗后滑油壓力傳感器及儀表是否出現(xiàn)異常，再次進行拆檢校驗，確認(rèn)滑油壓力傳感器和儀表顯示準(zhǔn)確，符合標(biāo)定要求。

3）針對柴油機滑油循環(huán)系統(tǒng)外部泄漏的排查

在右推進柴油機運行過程中，對外部管路、閥件、泵體以及機帶附件進行反復(fù)排查，未發(fā)現(xiàn)外部泄漏情況。

4）針對滑油濾器或滑油冷卻器臟堵的排查

該推進柴油機滑油循環(huán)系統(tǒng)主要包含運動件、雙聯(lián)濾器和縫隙式濾器，均安裝在柴油機的自由端。雙聯(lián)濾器的濾芯應(yīng)定期更換。轉(zhuǎn)動棘輪手柄，利用刮污油梳片刮除黏附在縫隙式濾器濾芯上的污物，使滑油油泥積聚在濾器殼體底部，并通過放泄閥排出雙聯(lián)濾器及縫隙式濾器油泥腔中的油泥。兩濾器及冷卻器已進行了徹底的檢修和清潔。為進一步排查，對雙聯(lián)濾器和冷卻器進行了拆檢，未發(fā)現(xiàn)濾芯及冷卻器內(nèi)部臟堵。此外，縫隙式濾器的放泄閥僅有少量油泥排出，這說明滑油濾器和滑油冷卻器臟堵不是造成右推進柴油機滑油壓力偏低的原因。

5）針對柴油機滑油循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部不密封或堵塞的排查

將換裝右推進柴油機0.60 MPa 壓力控制閥、0.60 MPa 壓力控制閥備件以及原右推進柴油機0.60 MPa 壓力控制閥分別安裝在試驗臺，并檢查開啟壓力。檢查發(fā)現(xiàn)：換裝推進柴油機0.60 MPa 壓力控制閥開啟壓力僅為0.56 MPa，0.60 MPa 壓力控制閥備件開啟壓力為0.60 MPa，而原右推進柴油機0.60 MPa 壓力控制閥的開啟壓力為0.62 MPa。由產(chǎn)品說明書可知，0.60 MPa 壓力控制閥的調(diào)壓范圍為0.58～0.62 MPa[3]。為驗證壓力控制閥對滑油壓力的影響，選取開啟壓力為0.62 MPa 的0.60 MPa 壓力控制閥安裝到右推進柴油機上。與此同時，對主油路至增壓器潤滑油路范圍內(nèi)的減壓閥（開啟壓力約為0.25 MPa）、閥箱定壓閥（開啟壓力約為0.15 MPa）等閥件進行開啟壓力檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。使用壓縮空氣對滑油壓力管路進行吹洗，各管路暢通，未發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。在完成檢查后，進行碼頭系泊試驗，測得參數(shù)見表1。

表1 碼頭系泊試驗相關(guān)參數(shù)記錄表（首次）

通過對比左、右推進柴油機可知：在相同工況下，右推進柴油機的滑油壓力比左推進柴油機低0.03 MPa 左右。右推進柴油機的參數(shù)與換裝前的數(shù)據(jù)相比基本無變化，這說明右推進柴油機滑油壓力偏低的問題仍未解決。

6）針對滑油安全閥不正常的排查

該柴油機的機帶滑油泵配有安全閥，其作用是防止泵超載。當(dāng)滑油壓力大于彈簧開啟壓力1.5～1.7 MPa[2]時，安全閥開啟，滑油流入泵的吸入端。對該安全閥進行檢查，確認(rèn)其開啟壓力符合規(guī)定要求，且無泄漏。

7）針對運動部件壓力損失的排查。

雖然兩換裝推進柴油機的主軸承間隙均在技術(shù)要求范圍內(nèi)（第1、13 擋主軸頸與主軸承間隙要求為0.142～0.246 mm，最大間隙0.276 mm；第2～12擋主軸頸與主軸承間隙要求為0.170～0.267 mm，最大間隙0.297 mm[4]），但右推進柴油機主軸承安裝間隙往往大于左推進柴油機（見表2）。

表2 曲軸主軸承安裝間隙 單位：mm

由表2 可知，雖然主軸瓦間隙存在一定偏差，但均在規(guī)定范圍內(nèi)，不能成為造成滑油壓力偏低的主要原因。

8）針對機帶滑油泵故障的排查

需要排查2 臺機帶滑油泵，該泵為齒輪泵。當(dāng)滑油泵端面單齒軸向間隙、徑向單邊間隙因磨損而過大時，會造成內(nèi)漏泄增大，進而導(dǎo)致系統(tǒng)滑油壓力偏低。

為確認(rèn)機帶滑油泵是否存在內(nèi)部磨損，對右推進柴油機的2 臺機帶滑油泵進行拆檢和測量，發(fā)現(xiàn)其端面單齒軸向間隙已達到修換極限0.190 mm（允許范圍為0.120～0.190 mm），徑向單邊間隙為0.120 mm（允許范圍為0.100～0.138 mm），這說明機帶滑油泵因內(nèi)部齒輪端面或蓋板磨損導(dǎo)致內(nèi)漏泄增大，從而導(dǎo)致滑油壓力偏低。

由此可知，當(dāng)右推進柴油機的功率達到3 750 kW時，使用開啟溫度為70 ℃的淡水恒溫閥，柴油機的淡水溫度偏低，進而導(dǎo)致滑油溫度偏低。此時，因滑油黏度較大，滑油泵內(nèi)漏泄不明顯，故顯示壓力正常。在更換開啟溫度為75 ℃的淡水恒溫閥后，淡水溫度升高，引起滑油溫度升高，此時滑油黏度降低，滑油泵內(nèi)漏泄增大，進而導(dǎo)致壓力降低并接近報警值。

為了驗證右推進柴油機滑油壓力偏低是由機帶滑油泵內(nèi)部齒輪端面或蓋板磨損引起的，修理人員將原右推進柴油機的2 臺機帶滑油泵拆下，并安裝于當(dāng)前換裝右推進柴油機上。在此基礎(chǔ)上重新進行碼頭系泊試驗，測得參數(shù)見表3。

表3 碼頭系泊試驗相關(guān)參數(shù)記錄表（第二次）

由表3 可知，與之前對比，右推進柴油機的滑油壓力增加了約0.1 MPa，與該船原右推進柴油機的數(shù)據(jù)接近，這說明問題基本解決。

2.3 試驗驗證

為進一步證明問題已解決，工廠組織各方進行航行試驗，測得數(shù)據(jù)見表4。

表4 推進柴油機航行試驗相關(guān)參數(shù)記錄表

由表4 可知，該船換裝右推進柴油機的滑油壓力在各工況下均有明顯提升，尤其在進六工況（即功率為3 750 kW）時，其滑油壓力基本能穩(wěn)定在0.62 MPa，與該船原右推進柴油機的參數(shù)基本一致。試驗參數(shù)符合規(guī)定要求，試驗結(jié)果滿足船方需求。

3 結(jié)論

柴油機是船舶最重要的設(shè)備之一。本文基于某型柴油機滑油系統(tǒng)，對其工作原理進行闡述，并對故障原因進行分析。通過逐步縮小排查范圍的方法，對故障點進行精準(zhǔn)定位和有效排除，可得到如下結(jié)論：

1）在柴油機維修工作中，經(jīng)常會遇到各種各樣的故障，在排除故障的過程中，要始終堅持“結(jié)合結(jié)構(gòu)、聯(lián)系原理、弄清現(xiàn)象、從簡至繁、由表及里”的原則。

2）在排查故障的過程中，應(yīng)保持頭腦冷靜，有步驟、有目的地進行檢查與分析，切不可手忙腳亂、盲目檢查、胡亂拆卸。要根據(jù)故障的異常跡象、出現(xiàn)時機、變化規(guī)律等尋找故障的產(chǎn)生部位，并從原理和結(jié)構(gòu)層面對故障產(chǎn)生的原因進行細(xì)致的分析和推理。

3）修理人員對柴油機技術(shù)數(shù)據(jù)的測量和檢查一定要仔細(xì)認(rèn)真，確保滿足技術(shù)要求，杜絕隱患。

4）輪機管理人員在設(shè)備運行時間要隨時注意設(shè)備的工作狀態(tài)，定期觀察并記錄各運行參數(shù)，及時處理各種突發(fā)事件，以免發(fā)生事故。