柴油机综合管理.

第十一章柴油机运转管理与应急处理第一节 备车与机动操纵备车通常是指在开航前使船舶动力装置及相关设备处于随时运行状态，准备执行驾驶台发出的指令。当船舶在特殊水域、气象条件下以及过运河和关键航行设备发生故障时，根据船长或轮机长指令也需要备车。机动操纵是指船舶在开航后（至定速前）或抵达锚地和港口前（自接到驾驶台的通知和第一个车令后到完车）的各种操纵主机的过程。备车和机动操纵是轮机技术管理工作中最重要的环节之一，它对柴油机动力装置的可靠性、经济性、维修性和使用寿命有直接影响。一、开航前备车开航前备车的目的，是为了使船舶动力装置处于随时都能起动和运行的状态。一般情况下，因船舶动力装置类型、功率的不同，备车所需的时间长短不一，大致范围在0.56h 之间。对于船舶柴油机动力装置，应提前12h 备车。由于机型、辅助设备和动力装置布置的不同，备车的程序有所区别，但备车的内容大致相同。主要包括值班驾驶员和轮机员会签确认开航时间；在规定的开航时间12h 前核对时钟、车钟和对舵；暖机、各动力系统准备；转车、冲车、试车等；待备车工作结束并经机、驾双方确认后，轮机员操纵车钟手柄将车钟指针摇至“STOP”位置，驾驶台车钟指针跟至并对正“STOP”位置，则表示轮机备车完毕，随时可以按车钟指令的要求操纵主机。1、 暖机暖机是指船舶在停泊后开航前预先加热柴油机冷却系统和滑油系统中的循环液，并开动冷却水循环泵、滑油循环泵以提高机体温度和向各运动磨擦表面供应润滑油的过程。船舶主机的暖机方法有三种：一是将运转中的发电柴油机循环冷却水通入主机冷却水中；二是利用蒸汽加热主机冷却水和润滑油；三是利用电加热器对主机冷却水加温。对于滑油系统，除用蒸汽管道直接加温主机循环油柜外；亦可用滑油分油机运转分油的加温方法。暖机的目的是为了使柴油机容易起动发火，减少燃油中的硫分燃烧后生成的酸性物质对气缸壁、活塞顶的低温腐蚀，还可以减少组成燃烧室部件在动车后产生的热应力。2、 滑油系统的准备在开航前备车时，必须检查滑油循环柜、增压器油液观察镜（或油柜）、尾轴润滑重力油柜、尾轴尾部密封装置润滑油柜、尾轴首部密封装置循环器和各中间轴承座等处的滑油油位。起动主滑油循环泵，将油压调至规定值，以便将滑油送至各润滑表面，使滑油中的固体微粒和杂质在主机开车之前汇集到滤器中，减少运转后的磨损。若采用油冷活塞，当循环泵开动后，活塞温度会逐渐升高，所以也起到暖机作用。此时，应注意观察各缸活塞的回油流量和温度，各缸活塞回油流量和温度相差不能过大。废气涡轮增压器若属于独立式润滑系统，应开动透平油泵使滑油循环。在柴油机转车过程中，应操纵（或手动）气缸注油器，将滑油预先送到气缸壁周围，减少起动时气缸壁的磨损。检查和注满各活动部件和起动空气系统主要阀件的润滑油杯，检查各注油点并注入滑油和油脂。3、 冷却系统的准备首先检查主机膨胀水柜的水位和冷却水系统中各阀门是否处于正常状态，然后开动主机淡水泵使淡水在系统中循环并排出气体，同时可用发电柴油机的淡水或者用蒸汽管加热循环淡水来进行暖机。对于水冷活塞，280船舶柴油机注意观察各缸活塞冷却水的流动情况并检查循环水柜水位。对于独立冷却系统的喷油器，应开动喷油器冷却泵，检查喷油器冷却柜液位，必要时可进行加温预热。主机起动运转之后，当主淡水冷却系统、主滑油冷却系统、活塞冷却系统和喷油器冷却系统中冷却液温度开始升高时，主机海水冷却系统立即投入运行。4、 燃油系统的准备检查主机沉淀柜，轻、重油日用柜油位，油位较低时应及时驳油，加热燃油日用柜、经燃油、沉淀柜和使用中的燃油舱中的燃油，并注意调节上述舱柜的油温至规定温度。开动燃油输油泵、升压泵使燃油循环流动并驱气。 主管轮机员在机舱记事板上注明各油舱的存油量及使用分配情况，开航前轮机长应将本船现存轻、重油总量以书面形式向船长报告，以备开航前报告海关。5、 压缩空气系统的准备当值轮机员应将主、辅空气瓶充气至规定压力，放掉气瓶中的水和残油。开启空气瓶出口阀、主停气阀，将主起动阀置于“自动”位置。打开通至气笛的空气出口阀，以备驾驶台随时使用。未经冷却的压缩空气禁止充入气瓶，严格控制进入气瓶的空气温度，不得高于40。6、 转车暖机后合上转车机进行主机转车，检查机器各运动部件和轴系的回转情况以及各气缸内有无大量积水。自动或手动操纵注油器向气缸注油润滑，燃油系统通过开启各缸喷油器上的放气阀或特设的放气设备放出燃油系统中空气。大型低速柴油机和部分中速柴油主机，要求正、倒车共转车1015min ，确认机器正常后停止转车机，并使转车机与主机脱开，确认连锁装置释放。7、 冲车冲车是利用起动装置供给压缩空气（不供燃油）使主机转动的操作过程。利用冲车可将气缸中的杂质、残水或积油等从开启的示动阀冲出。在冲车过程中可以判断起动装置和主机工作是否正常，若有故障应排除方可进行试车。如果主机冲车情况正常，则关闭示功阀。8、 试车试车的目的是为了检查起动系统、换向装置、燃油喷射系统、油量调节机构、调速器、主机及其系统、轴系和螺旋桨等是否工作正常。试车的操作，是由当值轮机员先将车钟推至正车（或倒车）微速运转位置，待驾驶台回车令后，当值轮机员进行柴油机起动操作，供油在正车微速下运转数转后停车；换向，再进行倒车（或正车）起动，供油微速运转后停车。在换向和起动过程中， 应注意观察换向装置、 起动装置、 调速器及油量调节机构等动作是否灵活、 正常。同时注意各缸发火是否正常和主机运转是否有不正常声响。试车结果若发现不正常情况，应及时查明原因予以消除。对于直流扫气的二冲程柴油机、还应检查气阀机构等运动部件的工作状态是否正常。试车完毕后，车钟回令手柄停在停车位置，此时船舶可随时启航，机电设备应始终处在当值轮机员的监管之下，轮机员不应远离操纵台，并与驾驶台保持联系。如果主机采用驾控方式，将遥控旋钮转至“驾控”位置。二、机动操纵时的管理船舶在进出港、靠离码头时运动状态变化比较频繁，船舶动力装置必须保证船舶运动状态变化时，船舶动力装置有效并安全运行。当值轮机员应严格准确地执行车令，正确操纵和管理主机。1、 机动操纵时的操作当机舱接到驾驶台机动操纵的指令时，轮机部立即备车：1）主机按规定的换油程序换用轻质燃油、应避免油温突变损坏供油设备。第十一章柴油机运转管理与应急处理2812）机动操纵时应保证供电，必要时增开发电机，满足高负荷和冲击负荷的需求。3）空气瓶应随时补足，并保证气笛用气。4）当值轮机员必须集中精力，使各运转设备的主要参数在规定的范围内，必要时进行适当调整。2、 机动操纵时的安全事项1）主机起动操作时，应尽量做到一次起动成功，油门不能给得过大，防止柴油机发生冷爆、损伤机件和增加不必要的磨损。2）在船舶起航和加速过程中，不应加速太快，以防柴油机热负荷、机械负荷过大。3）应快速越过转速禁区，防止机器发生剧烈振动。4）在进行倒车操纵时，应控制油门，避免主机超负荷。3、 机动操纵管理1）机动操纵所设定的车速应当是：机动操纵转速或港速或系泊试验转速。2）当值轮机员除处理紧急故障外，不得远离操纵台和离开集控室。3）轮机长应监督轮机员进行各种操作；监控各设备运行状态；及时与驾驶台取得联系；及时处理各种突发事件。4）、机动操纵期间， 船舶航行状态多变，要随时注意配电板各仪表的工作情况，注意观察和调节冷却水、滑油的温度和压力，保持空气瓶压力在允许范围，保持正常的扫气温度和压力，注意各缸排气温度值的变化，注意各主要设备的工作状态。5）机动航行时间不管多长，轮机长都必须始终在集控室监督和监控机动操纵整个过程，直至机动操纵结束方可离开集控室。第二节运转中的管理与完车船舶定速航行后， 轮机管理人员应使柴油机及其装置处于正常的技术状态。出现故障应在短时间内消除，恢复航行。在运转管理中，值班人员应集中精力、遵守操作规程、按要求进行巡回检测，使各种技术参数处在正常范围之内，并做好值班和交接班工作。这样，才能有效地保证动力装置及其附属设备工作可靠，处于经济性较高的运行状态。一、柴油机运行管理柴油机稳定运转后 ,评价一台柴油机技术状态和运转性能的主要依据是燃料在气缸中的燃烧状况和各缸负荷分配的均匀程度，以及各零部件和系统的工作情况。为了保证柴油机及其装置始终处于正常技术状态，柴油机运转中应做好以下工作。1、 航行值班的交接工作交班前当值人员应做好运转设备的清洁工作，对运转设备作全面仔细的检测，并将主要技术参数、本班所发生的问题、处理方法、处理结果、轮机长的命令和专门指示、驾驶台的通知等记入轮机日志；将油舱、油柜的预热加温、驳运、净化分离，以及舱底水水位、污油水舱（柜）液位和防污设备的使用情况向接班人详细交待。接班人员在进入机舱之前，首先观察烟囱排气颜色、舷外水的排出和海面情况，进入舵机间检查舵机及其附属设备。进入机舱后按最合理巡检路线检测各设备。最后查看轮机日志、听取交班人员的情况介绍。经接班人同意后，交班人员方可离开机舱。2、 热力检查热力检查的目的是为了检查和确定发动机各缸燃烧情况及负荷分配的均匀程度。这是发动机正常运转、281282船舶柴油机可靠工作的必要保证，也是衡量发动机运转性能和技术状态的主要内容之一。运转中，应注意喷油设备技术状态的变化，特别是喷油器性能不良常引起气缸燃烧恶化和各缸负荷的变化。对喷油器的检查可以通过检测排气温度、观察排气烟色及打开示功阀观看火焰情况等方法进行。各缸排气温度值要按说明书的要求限定，也可以参照试航报告在各负荷下所测得的数据与主机实际运行数据进行对比，找出排气温度升高的原因。各缸排气温度最大温差不应超过平均值 1520（或 5%）。同时应检查各缸冷却水、活塞冷却液及废气涡轮增压器冷却水出口温度，各缸冷却液出口温度与平均温度相比较，最大温差要小于 45。在柴油机状态良好的情况下，排气温度只能大致反映出各缸燃烧的状态及喷油设备的情况，了解负荷分配的大概状况。为了确知各缸负荷的分配是否基本上均匀，还应在适当适当时机测取各缸示功图，确定最高燃烧压力和计算平均指示压力，分析和判断各缸负荷的大小和分配是否均匀。根据实测数值对各缸负荷作适当调节。通过测取展开示功图和手拉示功图可以确定纯压缩压力、发火始点和整个燃烧过程。为了更可靠地掌握柴油机的热力过程，最好在测示功图的同时进行油耗测定，作为衡量柴油机维护管理的标准之一。增压空气的压力、温度，空冷器前后增压空气压差是判断柴油机燃油燃烧状况，排气温升的主要依据之一，许多船舶柴油机都因空冷器水侧、气侧（尤其是气侧）脏堵是引起排气温度升高及增压器喘振的主要因素。3、 机械检查机械检查的目的是为了保证发动机各部件和系统均处于正常的技术状态。看、摸、听、闻是管理者最直接又简便的手段，优秀的轮机员通过人体的感觉器官判断出故障发生的苗头并及时排除，保证了机械设备正常运行。不正常的运转声响可导致机件受损；异常温差反映出机器或系统内部存在问题；刺激性气味表明机械设备温度异常高或滑油变质；运行中经常边巡检边触摸机器外部机件，从温差、振动、脉冲等角度判断设备工作是否正常。机械设备连接处、阀件等的泄漏要及时发现并迅速查明原因予以解决。为了确保机器各部件处于正常的技术状态，除加强日常维护管理外，在航行中应加强各主要系统的管理。（ 1）冷却系统的管理巡回检查时，应注意主、副机膨胀水柜、喷油器冷却水柜液位变化并注意水量的消耗，如发现水位上升或下降必须查明原因及时排除故障。各缸冷却水出口温度应符合说明书规定，温差应符合要求。 如出现异常，应结合排气温度、喷油设备及增压系统的技术状态进行分析。水温调节符合说明书要求，水温过低不仅使柴油机热效率下降，增加低湿腐蚀，而且受热部件因内外温差过大产生热应力会导致裂纹故障发生。水温过高则橡胶阻水圈易老化、损坏甚至碳化，发生水腔漏泄，同时冷却腔可能形成冷却水汽化使冷却效果下降。通常大型低速机的冷却水出口温度为6570，海水出冷却器的温度为5055。空冷器出口的扫气温度不得低于25，不得高于 45。冷却系统的自动温度调节器应始终保持正常工作状态。冷却水应按规定由大管轮每周化验一次主、副机水质，按规定的标准投药处理，必要时须化验淡水舱水质，分析冷却水质变化的原因。（2）滑油系统的管理大型低速柴油机主滑油循环泵出口压力一般为 0.150.4Mpa 。滑油冷却器前温度为 5055，不超过 60，冷却器前后温差为 1015。对高、中速柴油机滑油压力与温度值均稍高些。注意检查滑油循环柜油位， 若油位发生变化应及时查明原因并排除故障。 油冷式活塞的回油应保持稳定，油量不足或中断均能造成活塞烧蚀和咬缸。第十一章柴油机运转管理与应急处理283对油泵和滤器前后压差的变化要注意检查，滤器清洗后必须驱气后才能转入系统工作。加强自动清洗滤器的管理，使之始终处于有效工作状态。加强滑油分油机的管理，保证滑油的分离净化，油质符合使用要求。为了确定滑油的质量，每 34 个月定期取样化验，必要时全部滑油集中处理或更换。运转中确保气缸注油器的工作正常，防止断油。定期检查推力轴承的油温，各中间轴承油位、油温，尾轴重力油柜液位、油温，首尾密封装置油柜和循环器油位。每34 个月取样化验一次，不得超过6 个月。进、排气阀杆要按时注油，防止过快磨损或咬死。对非压力式润滑的各活动部件要定时加注滑油或油脂。（ 3）燃油系统的管理应注意各燃油舱合理使用，保持船舶的平衡；注意燃油的加温、驳运、沉淀、净化、储存和计量，沉淀柜中油应驳满沉淀至规定的时间后，方能经分油机净化并驳至日用油柜，还应注意检查沉淀柜、日用柜油位和油温，按时放残水。应定期清洗燃油滤器，清洗后必须充油排气。当风浪天航行时滤器须转换清洗，避免供油中断。注意对高压油泵、喷油器的工作状态和对高压油管的脉动情况进行检查。综合考虑泵体发热、油管脉动以及排烟温度变化等情况，分析气缸内燃烧和喷油器的工作状态。燃油进机前要有合适的粘度范围， 低速机要求的范围是 1225mm2/s。对中速机要求上限不超过 20 mm2/s。在管理中可用人工调节蒸汽供给量控制燃油雾化加热器燃油出口温度，现代船舶柴油机都用粘度计自动控制燃油进机粘度。（ 4）增压系统的管理废气涡轮增压器是高速回转机械，在运行中要观察其运转的平衡性，有无异常振动和声响。注意检测增压器的转速、润滑和冷却情况及增压空气压力。对自带油泵式润滑系统要注意油位、油质及油泵排出情况的检测。根据情况及时添加或更换滑油。应注意强制式润滑系统中油柜的液位、循环泵的运行状况、滤器前后的压差、观察镜中油流情况等，滑油压力、温度应随时观察并根据具体情况进行调节。压气机流道和废气流道应按说明书规定的时间间隔喷水冲洗。压气机流道每天冲洗一次。主柴油机累计运行 300h 冲洗废气流道，视废气流道脏污状况的不同，冲洗时间的长短是不一样的。当污染严重时可采用清水和化学剂交替喷射清洗的方法。按说明书的规定废气涡轮增压器必须定期解体清洗。空气冷却器是增压系统中的重要设备，运行中极易发生空气流道污堵现象，影响空气流通，引起燃烧恶化，排气高温甚至达到限定的报警温度，严重时发生喘振，直接影响主机运转的可靠性和船舶营运安全及经济性。为此，增压系统的空气冷却器必须定期化学清洗其气侧，空气冷却器水侧的清洗较方便，也必须定期人工清洗。在船舶靠泊期间应用防尘罩将消音滤器盖上，特别是装卸粉尘性货物时或港口粉尘较大时，还要考虑停止机舱风机运转，关闭通风口防止大量粉尘被吸入机舱。尽可能减少运转设备的跑、冒、滴、漏等现象，减少舱底污油水，避免大量油气充斥机舱被吸入压气机。当发生空冷器污堵时，轻者可采取用清水和清洗剂交替喷射的方法经常冲洗。污堵严重时可实现不解体浸湿式清洗，方法是：用清水和清洗剂以一定比例混总，注满底部装上盲板的空冷器，同时用蒸汽持续加温并用空气吹搅，一般需要30h 以上方能达到清除污垢的效果，清洗效果可依压差计读数、扫气压力、扫气温度、排气温度及冷却水温度而定。二、完车后的操作当船舶进入停泊状态后，当值轮机员接到驾驶台“完车”指令时，表明主机不再动车，应按“完车”程序做好如下工作：283284船舶柴油机1、 关闭起动空气系统的主停气阀、主起动阀、空气瓶出口阀，并将空气瓶补气至规定压力。2、 打开各缸示功阀、合上转车机进行转车1530min ，并人工驱动气缸注油器向气缸表面注油。3、 关闭主海水泵进出口阀及冷却器进口阀。4、 关停燃油输送泵、升压泵进出口阀及日用柜出口阀。5、 打开扫气箱和涡轮增压器透平侧处的放残旋塞。用防尘罩将压气机消音器滤网盖好。6、 让主滑油泵、淡水泵继续运转1520min ，充分带走运动表面的热量并使机体各部件均匀散热，避免因应力过大而发生故障。同时可以避免滑油在缸壁表面结炭。对采用副机循环冷却水暖机的主机，应在水温未降下来之前及时换接副机淡水管系，并注意管路中各阀的开闭状态。确认主机和其它设备正常后，航行班结束，轮机员开始轮值锚泊班或靠泊班。第三节封缸运行船舶航行期间，当主柴油机的任意一个或二个缸发生不能工作的故障，一时无法排除，可采取停止有故障气缸运转，确保主机继续运转的措施称为封缸运行。根据造船规范要求，6 缸及以下的柴油机，在停掉1 个气缸的情况下应能保证主机继续运转。缸数超过6 个缸的主柴油机，在停掉 2 个气缸的情况下应能保证其继续工作，使船舶继续航行，在适当有利的时机再处理故障。一、封缸运行的3 种方法1、单缸停油如果某缸发生故障，如喷油泵、喷油器故障，气阀烧蚀或阀杆卡死，气缸严重漏气，拉缸或敲缸等。这些故障或使气缸不能发火而运动件尚可运转，或气缸能发火而运动件工作失常。为了继续航行，简单的方法是用专用提升工具将油泵滚轮连同柱塞一起抬起，使该缸喷油泵停止工作，或打开喷油泵的回油阀，则燃油停止喷入气缸。不能采取只关闭喷油泵的进出口阀来停止气缸供油的做法，这将造成喷油泵偶件干磨擦直至咬死。只采取单缸停油而不需要拆卸任何设备的方法称为减缸运行或停缸运行。因为只是单缸停油，活塞在压缩行程必然消耗机械能，因此，必须将单缸停油气缸的示功阀全开，减少能量的消耗。对二冲程直流扫气柴油机，也可将排气阀始终锁定在开启位置。此外，还应采取如下必要措施：1）适当减少该缸滑油和冷却水的供给，打开示功阀减少能量消耗，同时可以防止因缸内积油过多造成爆燃的可能。2）适当降低发动机的负荷，保持发动机运转平稳以及其余各缸不超负荷，同时防止增压器发生喘振。降速运转时注意防止机体或船体因平衡失配而振动。2拆除活塞的封缸运行如果是活塞、缸盖、缸套等燃烧室组件发生故障，需采取下列措施：1）用专用工具提起喷油泵滚轮并锁住；2）拆除活塞组件及填料函，用专用盖板将拆除填料函的孔道封死；3）用专用工具封住该缸的扫、排气口；4）在十字头上装妥专用封盖；5）拆除通至该缸气缸起动阀的所有空气管，将管路的管头封死；6）关闭该缸气缸冷却水进出口阀；7）封死进出活塞的冷却液通路；第十一章柴油机运转管理与应急处理2858）停止该缸气缸注油器的工作；9）活塞组件拆除并完成上述工作后，将缸盖重新装复。仍须采取“1”所规定的措施。3拆除活塞、十字头、连杆的封缸运行当连杆、十字头及轴承严重损坏，或十字头滑板、导板损坏时，则需将除曲轴以外的全部运动件拆除，并采取下述措施：1）封闭该缸滑油系统的所有通路；2）用专用工具封闭该缸曲柄销油孔；3）采取“ 1”、“ 2”所规定的措施。封缸运行是为了确保航行安全的应急措施。主机运行中要注意排烟温度不得超过故障前的正常值。如果发生主机起动困难可采取换向操作，使曲轴转动以改变曲柄位置的方法再重新起动。机动操纵时应当向船长说明情况并要求尽量减少主机起停次数。表 11-1直流扫气柴油机封缸运行的处理措施燃油系统故障活塞裂纹连杆损坏活塞漏气气缸套或缸盖排气阀系统十字头损坏故障部件活塞严重损坏排气阀漏气盖裂纹、漏水故障连杆轴承损坏十字头轴承损坏轴承需减负荷曲柄销轴承损坏处理情况停止燃烧并注意停止压缩和燃烧停止燃烧吊出活塞各运动部件吊出其它缸排气温度油门格数减少减少减少减少减少燃油泵滚轮抬起抬起抬起抬起抬起扫气口照常照常照常封住封住排气阀照常固定，打开关闭关闭关闭气缸注油器工作工作工作停止停止十字头冷却油照常照常照常堵住堵住出口十字头润滑通照常照常照常照常堵住路十字头连杆运转运转运转运转吊出活塞组件运转运转运转吊出吊出气缸冷却水照常关闭照常关闭关闭填料函及函孔照常照常照常吊出，封住吊出，封住排气阀顶杆照常停止停止停止停止液压泵曲柄销轴承运转运转运转运转拆出二封缸运行时的管理1防止柴油机超负荷要防止柴油机超机械负荷，各缸喷油泵供油量不允许超过额定值。同时要防止柴油机超热负荷，各缸排烟温度都不允许超过正常情况下全速航行时的最高排烟温度。柴油机必须在75%负荷的转速运转。285286船舶柴油机2防止增压器喘振封缸运行时，因有一缸停止工作，废气涡轮增压器的空气流量减少，而柴油机的需气量亦减少，使增压器与柴油机的配匹发生变化，因而容易发生喘振。当增压器连续或间断发生喘振时，柴油机则不能在这个转速下运转，应降速直至喘振消除为止。3防止柴油机异常振动柴油机某一缸的运动件被拆除后，破坏了柴油机整体的平衡性，可能会在某一转速范围内产生强烈的振动。为了确保柴油机运转可靠，当振动异常时，应将柴油机转速降低直至运转正常。4保证船舶航行安全不论在何种封缸方法中运行，柴油机都是处在故障状况运转。轮机长应加强对值班轮机员的指导，当值轮机人员应增加机舱巡检的次数，尤其应加强主机及其动力系统的管理。当柴油机主要工作指标和有关参数有异常情况时，必须立即找出原因并采取相应对策，如果问题得不到解决，必须立即向轮机长报告，必要情况下应向船长报告。保证船舶动力装置安全可告的运行，是轮机管理人员首要职责。二、封缸运行的处理措施封缸运行时，由于机型结构、发生故障的部件不同，需采取不同处理措施。表 11-1 以直流扫气柴油机封缸运行的处理措施为例，供其它机型参考。第四节停增压器运转废气涡轮增压器是高速回转机械， 运转中发生损坏， 柴油机应立即停车， 尽可能减少增压器损坏的程度。停车后经检查如发现增压器轴承损坏、叶片断裂使增压器无法运转且又不能在短时间内很快修复时，应立即停止增压器运转，柴油机在低负荷下继续运行。在机动航行、紧急避碰的状况下是不允许柴油机停车的，短时间内，只能在增压器损坏的状况，强制柴油机低速运行。这时，柴油机应无明显的异常振动，同时控制排烟温度不超过限定温度值。当船舶处在安全状态时，再停车处理增压器故障。一、停增压器的具体方法1）如果条件不允许停车，发生故障后首先采取降速运转措施，将柴油机转速降至机器无明显振动区域，维持全部气缸继续工作。2）如果航行中没有足够的修理时间，可采取将增压器转子锁住的应急措施，并使柴油机维持低速运转。3）如果需要继续长时间航行，应将转子抽出，用盖板将壳体两端封住的办法进行应急处理以保证柴油机仍可继续低速运转。二、四冲程柴油机停增压器运行四冲程柴油机在停增压器运行时，相当于非增压柴油机，依靠活塞的吸排作用，仍可将新气吸入并排出作功后的废气。但因气阀重叠角较大，排气可能倒流，使燃烧恶化排气温度升高。此时，只有通过减速降低排气温度，这将使得柴油机的功率和转速大幅度下降。以某四冲程柴油机为例，其Pe=820.3KW, nb=750r/min, b e=221.3g/kw h, 停增压器后运转允许的最大转速为 390r/min ， be 为 407.7g/kw-h 。对于带轴带发电机的四冲程柴油机，当停增压器运行时柴油机需降速运转。此时，轴带发电机不能运行，只能用柴油发电机并网供电保证船舶安全航行，当值轮机员必须加强舱动力装置的监管，当发生异常情况时应立即向驾驶台和轮机长报告。第十一章 柴油机运转管理与应急处理287如果停增压器运转时间很长，可采取增大压缩比降低排气温度措施；增压器转子锁住后因两端温差较大，会使转轴弯曲变形，所以应把转子拆出将壳体两端封住维持柴油机运转；为减少进排气阻力，应制作临时的旁通进排气管效果会好些。三、二冲程柴油机停增压器运行二冲程柴油机与四冲程柴油机的结构区别甚大，其增压系统和换气条件都比四冲程柴油机复杂，增压器停转时柴油机的运行工况不同，所采取的措施也不同。如 RTA 和 MC 型柴油机， 在停增压器运转时采取的措施是：RTA 和 MC 型机为定压增压系统，当增压器损坏时必须启动应急电动辅助鼓风机；应用专用工具将增压器转子两端锁住并固定。如果需要长时间停增压器运行，应将转子抽出，用专用盖板封住增压器壳体两端；从排气旁通管上取下封闭盲板“B ”，使排气通至烟囱；打开位于空气冷却器正后方扫气箱上的盖板“A ”，使辅助扫气泵从机舱吸入空气；对停增压器时柴油机运行参数限制在规定范围：柴油机最高输出功率为 25%Pb、最高转速为 63% nb 和平均有效压力为 40% pe 的范围运行。依据柴油机排气温度、颜色及运转情况需要视情降低负荷。第五节拉缸由于柴油机强化程度的提高，超长行程的发展和劣质燃油的使用，使柴油机的活塞、活塞环、气缸套等燃烧室的部件在十分恶劣的条件下工作，会引起润滑不良而导致柴油机拉缸。一、拉缸现象拉缸现象是指活塞环、活塞裙与气缸套之间，相对往复运动表面相互作用而造成的表面损伤。这种损伤程度有刮痕、烧伤和咬死等区别，故可划分为划伤、拉缸和咬缸，在广义上我们统称为拉缸。活塞环与气缸套间的拉缸，通常发生在运转初期，即系泊试验，海上试航及磨合期，一旦磨合期结束，几乎不再发生拉缸现象。活塞裙部与气缸套的拉缸，往往发生在磨合期后稳定运转数千小时内。拉缸损伤的机理，大多数是由于滑动部位的润滑油膜受到局部的破坏，此时两个相对运动的表面突起部位首先发生金属接触，然后局部将出现微小的“熔着”现象，而熔着部位由于部件的相对运动又被撕裂。在这个过程中金属表面形成硬化层，当这个硬化层被破坏时，所产生的金属磨粒将成为加剧表面磨损的磨料。在出现所谓熔着磨损的短时间中，在活塞和气缸套表面上出现和气缸中心线相平行的高低不平的磨痕，这就是“拉缸” 。严重时滑动部位完全粘着或卡住甚至可能在两个表面的薄弱部位产生裂纹以致机件破坏，这时可称为“咬缸” 。二、拉缸的原因造成拉缸的原因十分复杂：有设计、制造工艺及材料上的缺陷；也有运行管理不当的因素。设计、制造工艺及材料的缺陷方面，如材料的选配、间隙大小的确定、结构布置是否合理、安装找正是否恰当、表面粗糙度的加工是否合适，润滑油冷却的安排是否完善、滑油净化质量是否合乎要求等。运行管理方面的主要原因有：1气缸润滑不良1）气缸注油器供油量调节过小；2）注油管内壁因结炭严重而堵塞；287288船舶柴油机3）注油管接头漏油；4）气缸套注油孔或布油槽堵塞；5）注油器出现故障；6）气缸油规格选择不当或与其它不同品牌滑油混兑；7）气缸油变质。2磨合不充分1）没达到规定的磨合期，过早投入营运；2）在磨合期内，分配各负荷下磨合的时间不合理，急于加大负荷运转；3）磨合期运行时注油器供油量不足。3冷却不良1）冷却水泵供水不足或中断；2）冷却水腔锈蚀或脏污；3）冷却水没有及时化验、投药，水质差；4）冷却水温过高；5）冷却水中含有大量气泡。4活塞环断裂1）搭口间隙过小，使活塞环断裂；2）天地间隙过小，活塞环卡死断裂；3）搭口间隙过大或磨损严重；4）环槽内结炭较多使活塞环胶着。5燃用劣质油1）不完全燃烧致使残炭增多；2）后燃使排气温度升高，没及时采取技术措施；3）气缸润滑油碱性不合适。6长期超负荷柴油机长期超负荷运转，热负荷增大使机件过热。三、拉缸时的征兆1）气缸冷却水出口温度和活塞冷却液出口温度明显升高；2）可以听到活塞环与气缸壁间干磨擦的异常声响；3）曲轴箱和扫气箱温度升高，甚至有烟气冒出；4）发生拉缸的气缸当曲柄越过上点位置时，有敲击声发出且柴油机转速会迅速下降或自行停车。四、拉缸时的应急措施1）早期发现拉缸，应首先加大气缸注油量，如过热现象不消除要进行单缸停油、降速、加强活塞冷却直到过热现象消失为止；2）发生拉缸时迅速降速慢车运行，然后停车并立即进行转车，同时增大活塞冷却液流量。但切勿同时增大气缸套冷却水量；3）如果活塞咬死暂时转不动车，可待活塞冷却一段时间再进行转车；4）当采用上述方法仍转不动车时，可向活塞与缸壁间注入煤油并待充分渗透后再行转车。如仍转不动车，可拆下十字头下方的海底螺帽或曲轴销轴承盖，用专用工具和机舱吊车将活赛吊出，同时亦应加注煤油；第十一章柴油机运转管理与应急处理2895）活塞吊出后仔细检查并将损坏的活塞环换新，同时用油石将缸套拉痕磨光。6）重新装复时注意检查注油孔及油管接头。如有换新部件则必须进行磨合；7）对无法修复的拉缸故障，可采取封缸运行的方法处理。第六节敲缸一、敲缸现象及分类柴油机运行中发出有规律的不正常声响或敲击声，这种现象称为敲缸。敲缸常分为燃烧敲缸和机械敲缸。由于燃烧的原因在上止点附近发出尖锐的金属敲击声称为燃烧敲缸或热敲缸。此时若继续运行，则柴油机的最高燃烧压力异常增高，各部件热应力增大，机械负荷亦增大，在冲击力的作用下，运动部件将过快磨损并导致损坏。因运动部件和轴承间隙不正常引起钝重敲击声或磨擦声，是发生在上、下止点或越过上、下止点时及经过中部时，这种现象称为机械敲缸或冷敲缸。判断是哪种敲缸可用降速或单缸停油的方法：采取上述措施时若敲击声随之消失则为燃烧敲缸；若敲击声仍不消除，则很可能是机械敲缸，可用金属听诊棒进行探查并确定敲缸的部位。二、敲缸的原因1、 燃烧敲缸的原因（ 1）喷油器供油提前角过大；（ 2）喷油器启阀压力调得过低；（ 3）喷油器的喷咀针阀卡在开启位置；（ 4）喷油器弹簧断裂或松动；（ 5）供油量过大，超负荷运转；（ 6）所用燃油燃烧性能差，易发生爆燃。2、 机械敲缸的原因。气缸上部敲缸的原因：（ 1）气缸套上部磨出凸台；（ 2）运动部件中心线不正；（ 3）曲柄销轴承偏磨；（ 4）气阀间隙过大。气缸中部敲缸的原因（ 1）四冲程柴油机活塞销间隙过大；（ 2）四冲程柴油机活塞与气缸套间隙过大；（ 3）气缸套严重磨损。气缸下部及曲轴箱敲击的原因（ 1）十字头轴承间隙过大；（ 2）十字头滑块与导板之间的间隙过大；（ 3）连杆轴承或主轴承间隙过大；（ 4）主要运动部件的螺栓松动；（ 5）活塞冷却液肘管弯曲变形。三、敲缸时的应急处理柴油机运行中，发现敲缸首先采取降速运行的措施，避免机件损坏。如果判定为燃烧敲缸，停车后进行289290船舶柴油机如下检修：（ 1）喷油器进行试压和调整，必要时换新；（ 2）检查喷油泵的供油量，必要时调整其有效行程；（ 3）若条件允许，检查和调整喷油正时。如果确认是机械敲缸，则须对有关机件进行调整、紧固、修理和更换。在航行条件不允许停车或无法修复时，可采取封缸运行的办法或降速航行，及时向船东报告，在适当时机尽快修复。第七节扫气箱着火大型低速柴油机扫气箱着火是较常见的故障之一，通常是在某一缸扫气口下方首先发生着火很快蔓延至整个扫气箱。扫气箱着火是一种危害较大的灾害事故，某轮因扫气箱着火导致增压器炸飞，造成停机、停航事故。因此， 轮机管理人员应提高轮机安全管理的意识，采取有效地管理措施，制止扫气箱着火事件的发生。柴油机运行中，扫气箱内始终流通并储存具有一定压力的增压空气；扫气箱内积聚大量的燃润油并挥发成具有一定浓度的可燃气体；当遇火源时则立即着火燃烧，但如不采取措施及采取措适不当，直至引起扫气箱爆炸。扫气箱油污的主要来源是：未完全燃烧的燃油、燃烧生成物质及气缸油的混合，在一定的条件下着火燃烧。扫气箱、扫气室的放残阀脏堵及虽未脏堵却没按要求及时放残油，容易引起扫气箱着火。一、扫气箱着火现象（ 1）排烟温度升高、烟囱冒黑烟；（ 2）柴油机转速自动降低；（ 3）扫气箱本体过热甚至油漆变色、脱落；（ 4）增压器发生喘振；（ 5）打开扫气箱放残阀，会有烟雾和火花喷出；（ 6）能听到火焰从扫气口下部和活塞边缘冲出的气流声。二、扫气箱油污及油雾过多的原因1、燃油燃烧不良（ 1）喷油器工作不正常，燃油雾化质量差；（ 2）燃油经过雾化加热器后油温过低；（ 3）喷油泵正时调节不当；（ 4）柴油机负荷剧烈变化、供气不足燃烧恶化；（ 5）气缸油量过多；（ 6）刮油环失效；（ 7）增压空气中含有透平油雾；（ 8）扫气箱放残阀脏堵及放残不及时等。2、燃烧产物的泄漏（ 1）活塞环过度磨损、卡阻和断裂；（ 2）活塞与气缸套之间间隙过大；（ 3）气缸套摩擦表面损坏，出现纵向沟纹；（ 4）负荷急剧变化，引起活塞环密封失效等。三、扫气箱出现火源的原因第十一章柴油机运转管理与应急处理2911、主要原因是活塞环与气缸套之间密封不良，造成燃气下泄所致。2、由于扫气口脏堵，在扫气刚开始，废气瞬时倒冲入少许扫气箱内，引起扫气箱着火。四、扫气箱着火的预防措施（ 1）按说明书规定的时间间隔，定期检查和彻底清洗扫气空间所有壁面，放残管及阀脏堵必须清通；（ 2）扫气箱及各缸扫气室放残阀，每班至少打开两次，直至放出积存的油污为止。（ 3）控制适当的扫气温度；（ 4）避免长期低速运转，以免燃烧不良；（ 5）处在部分负荷状态运转时，要减少气缸油的注油量；（ 6）避免超负荷运转，以免加剧磨损及燃气漏泄；（ 7）遇恶劣天气航行时，避免负荷突变范围过大；（ 8）按说明书的规定周期，检查喷油器的喷油压力及雾化状态。（ 9）正确调整喷油泵的喷油正时；（ 10）定期检查活塞、活塞环及环槽的技术状态，不合要求时及时更换或修复；（ 11）定期检查气缸套的磨损、圆度及园柱度情况，超过极限值时应及时更换或修复。五、扫气箱着火时的应急措施1、发生扫气箱着火且火势不大，应首先降低柴油机转速。切断着火缸的燃油供应，适当加大着火缸气缸油注油量以利润滑，直至扫气箱积油烧完为止。2、扫气箱着火较严重，应立即减速停车，采取灭火措施，同时用转车机转车。3、采取灭火措施时，首先考虑用蒸汽进入扫气箱内灭火。如火势很猛，可用CO2 灭火。使用CO2 灭火时必须慎重，因剧冷会造成部件损伤。必要时用热水喷洒扫气箱外壳以起到迅速降温的作用。4、扫气箱着火被扑灭后，过 515min 重新恢复被切断燃油气缸的供油，起动柴油机缓慢加速并将气缸油调至正常值。5、如需停车检查，待扫气箱冷却后检查气缸套、活塞组件、填料函等有无烧损现象、并在活塞杆上涂上滑油。6、柴油机定速后应增加扫气箱放残次数，注意着火缸的工作情况，防止扫气箱再次发生着火。第八节曲轴箱爆炸曲轴箱爆炸是指产生火焰的同时伴有高压。曲轴箱爆炸事故的破坏力是双重的，既发生火灾也存在冲击破坏。曲轴箱爆炸属于恶性事故，既造成柴油机的损坏又可能使人员伤亡。一、曲轴箱爆炸的原因1、曲轴箱内油气浓度达到爆炸极限之内柴油机运行中，自转动的曲柄甩出大量的润滑油油滴，飞溅至气缸壁面、曲轴箱壁面。大部分滑油汇集于油底壳返回主滑油循环柜，少部分滑油由于飞溅、碰撞及蒸发形成大量的可燃性油气。可燃油气浓度达到一定范围遇火源立即爆炸。按容积百分比，可燃油气在空气中的比例为1.7%。即爆炸下限，其爆炸上限为11.2%。可燃混合气中油气的浓度低于爆炸下限不会发生爆炸，因为油气少而空气多的原因；如果可燃混合气中油气浓度高于 11.2%，因为油气多而空气少，可燃混合气也不会发生爆炸。柴油机曲轴箱在封闭之后其内部积存大量空气，二冲程十字头式柴油机活塞杆填料函中的气封环即使工作性能极好， 也会有增压空气自扫气室漏进曲轴箱。曲轴箱透气管出口网罩易脏堵，曲轴箱内油气逸出困难，容易使曲轴箱内可燃混合气处在着火基本条件的浓度极限范围。可燃混合气产生爆炸的条件是由所需温度的291292船舶柴油机上限和下限值所决定。滑油蒸气着火下限为270350，上限高于400，润滑油蒸发温度约为200以上。如果燃油漏入曲轴箱中会降低滑油着火温度，从而使曲轴箱可燃混合气在较低的温度下产生爆炸。2、曲轴箱内存在高温热源是引起爆炸的决定性因素。在正常情况下曲轴箱内的温度是较高的，但不应出现高温热源。当两种金属在相对运动中不正常摩擦、接触时会导致出现高温热源，如主轴承、连杆大端轴承及十字头轴承过热或烧熔等；拉缸、活塞环密封不良燃气漏泄且活塞杆填料函气封环失效；扫气箱着火等。二、曲轴箱爆炸典型实例例 1，某轮二冲程十字头式主机在航行中推力轴承端有油气冒出，值班轮机员发现后立即降低主机转速并报告轮机长。此时，第 2 缸曲轴箱防爆门突然被炸开，冲出的火焰将机旁的柴油发电机的油漆烧坏，幸未伤人。停车20min 后打开该缸曲轴箱道门进入检查，发现活塞杆与填料函壳体相摩擦。于是吊出第2 缸活塞并封缸运行。到港后经检查发现活塞杆弯曲3.4mm，与填料函壳体必然发生摩擦产生火源。例 2，某轮二冲程十字头式柴油主机，在营运8 个月后发生曲轴箱爆炸事故，爆炸气体冲开了安全防爆门，喷出着了火的滑油约1400L ，火焰和烟气经机舱栅顶冲出天窗。轮机人员立即减速至40r/min ，运行 45min后停后检查，发现是一个链轮轴承的供油通路被金属屑堵塞，导致轴承发热产生火源。例 3，某轮一台四冲程六缸发电柴油机，由于缸套水密封圈漏水，拉出缸套更换密封圈，装复后运行不足 20min 发现曲轴箱透气孔有大量烟气外冲。立即启动另一台发电柴油机，在负荷转移时就发生了曲轴箱爆炸，爆炸气体将曲轴箱道门打碎。其原因是换用了较粗的缸套橡胶密封圈，在热状态下气缸套变形，造成拉缸而成为爆炸的热源。三、曲轴箱爆炸的预防为了预防曲轴箱发生爆炸，管理中常采取如下措施：（ 1）要避免曲轴箱内出现热源，防止活塞环、活塞杆填料函发生漏气；保证润滑和冷却，防止运动件过热、白合金烧熔；避免出现拉缸现象。（ 2）在曲轴箱内安装油雾浓度检测器，在运行中连续监测曲轴箱内油雾浓度的变化，并在油雾浓度达到爆炸极限之前，发出声、光警报。（ 3）在曲轴箱上安装透气管或抽气机将油气排出机舱外，注意出油气管口防火网罩不要被油垢脏堵。（ 4）在柴油机排气侧的曲轴箱道门上装有防爆门，防爆门安全阀的开启压力为0.01Mpa ，当曲轴箱中压力达到 0. 01Mpa 时，防爆门安全阀自动弹开将油气放出，待压力降低后再自动关闭。（ 5）曲轴箱内装 CO2 灭火系统喷头，以备万一情况发生时使用。四、曲轴箱爆炸时的应急措施在运行管理中应不失时机的采取有效措施防止和处理曲轴箱爆炸事故。（ 1）当发现曲轴箱不正常发热、透气管冒出大量油气和嗅到油焦味或油雾检测器发出警报时，都表明曲轴箱内存在潜在的爆炸危险。应立即降速并加强气缸润滑。注意不能立即停车和停冷却水泵、滑油泵。（ 2）当发现曲轴箱有爆炸危险时，任何人不准在柴油机装有防爆门的一侧走动或停留，避免造成不必要的人身伤亡。（ 3）当曲轴箱已经发生爆炸并将防爆门安全阀冲开时，要立即采取灭火措施。但切忌马上打开道门以防止新鲜空气进入曲轴箱，导致发生危害更大的爆炸事故。（ 4）用机体外专用灭火接头引入灭火剂，但注意不要轻易使用灭火剂以防机体部件受到腐蚀，尤其要慎重使用 CO2 灭火系统灭火。第十一章柴油机运转管理与应急处理293第九节烟囱冒火在柴油机排烟总管的通路中装设废气锅炉，有时在某一时间内会产生烟囱有大量火花连续喷出的现象，欲称烟囱冒火。烟囱冒火的同时，还常伴有废气锅炉汽压突然上升、锅炉安全阀被冲开蒸汽大量泄出。柴油机烟囱冒火，不仅会引起火灾，特别是危及油轮、液化气船舶的航行安全，而且也是柴油机运行状态不佳和管理不善的反映。轮机管理人员根据具体情况能立即判断出烟囱冒火的成因，采取有效措施予以消除。一、烟囱冒火的原因柴油机烟囱冒火，通常是由于未烧尽的燃油或含油积存物随废气带出烟囱遇到空气再燃烧所产生的。从火花形式把烟囱冒火分成三种情况：1、 油雾燃烧形式的火花这种火花在白天不易看见，夜间可见小而短的浅粉色火花。这种火花大多数可随烟流自行熄灭。无碳粒下落。这种情况多发生在柴油机超负荷、燃油雾化质量差或供气不足，使喷入气缸内的燃油不能完全燃烧所致。2、 残油燃烧所形成的火花此类火花颜色较深，随废气流动自行熄灭，有微小碳粒及烟灰带出。这种情况多发生在柴油机部分喷油器滴油或低负荷运转时容易形成火花。由于上述原因使燃油燃烧不完全，排烟温度、压力偏低，排气能量减少使尚未燃烧的部分油分积存在烟道内附着在管壁上，部分油分形成碳粒粘附其上。 当柴油负荷增加烟道内温度升高时，积存在烟道管壁上的残油、碳粒便发生燃烧使烟囱冒火。3、 烟灰沉积物燃烧形成火花这类火花多为板状，亮度较大，呈现暗红色，持续时间约13h，多数发生在开航1015 天之后。常常落在甲板上还在继续燃烧，容易引起火灾。当废气锅炉管壁表面可燃沉积物的堆积达到一定厚度后，在一定温度下被点燃并从壁面脱落冲出烟囱形成火花。这种火花最常见也最危险。其产生原因有：（ 1）燃油质量差，燃用劣质油时烟灰沉积物增多；（ 2）燃油喷油设备工作不良，喷油泵，喷油器有故障，燃油未完全燃烧排气中含油物质增加；（ 3）气缸注油器注油量过大；（ 4）气缸进气系统工作不完善；（ 5）废气锅炉烟管脏堵，排气阻力增加，烟灰沉积物增多。二、烟囱冒火的预防措施（ 1）保持柴油机气缸内燃烧状态良好，加强管理监测；（ 2）加强废气锅炉的技术管理，按规定的时间间隔吹灰。洗炉和除垢；（ 3）定期向排烟管内或废气锅炉水管内投药，清除积碳和防止结垢；（ 4）对油轮要注意保养烟囱内的喷水灭装置。三、烟囱冒火时应急措施（ 1）若出现第一类火花，应立即降低柴油机负荷或缓慢停车，待查明原因后恢复运转；（ 2）若出现第二、三类视航行条件可继续运行，尽量吹掉排气系统内油性沉积物并使之烧尽；（ 3）除火势过猛，个别缸或局部烟管过热外，应尽量使柴油机保持较高负荷；（ 4）切勿轻易使用 CO2 灭火系统，防止损坏机件。293294船舶柴油机第十节连杆螺栓断裂柴油机的连杆螺栓必须十分坚固、工作可靠，运转时连杆螺栓一旦断裂就会发生机损事故并可能造成人员伤害。四冲程柴油机的往复惯性力在连杆螺栓上产生比较大的交变拉伸力，因此发生连杆螺栓断裂事故较多。一、对连杆螺栓断裂的统计日本海事协会对柴油发电机连杆螺栓的断裂位置