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柴油机异常噪声故障分析(案例两则)

时间:2018/2/13 8:45:55 点击:

  内容提示:异常噪声故障是指柴油机正常运行过程中因运动部件异常(诸如部件损坏、间隙过大),状态异常等原因而发出异常噪声(异常敲击声、嘶叫声等杂音)。包括柴油机敲缸、拉缸、增压器喘振、气门机构敲击、柴油机附属机械故障发出的异常声响。异常噪声的出现说明柴油机有潜在故障,且故障正在恶化。...
异常噪声故障是指柴油机正常运行过程中因运动部件异常(诸如部件损坏、间隙过大),状态异常等原因而发出异常噪声(异常敲击声、嘶叫声等杂音)。包括柴油机敲缸、拉缸、增压器喘振、气门机构敲击、柴油机附属机械故障发出的异常声响。异常噪声的出现说明柴油机有潜在故障,且故障正在恶化。

船舶轮机管理人员在船舶轮机日常运行管理中,必须做到勤看、勤听、勤闻、勤摸。而其中勤听是比较实用和有效的手段之一。因为任何机械在工作过程中,都会发出固有的声音和频率,而当声响部位、音质、强度、延续时间长短等发生变化时,其声音或频率会出现变化,即异常噪声出现。本文结合一台6L350PN和一台6135柴油机发生异常噪声故障,就柴油机异常噪声故障进行展开分析,并指出排除中需要注意的关键问题。
 
故障实例一
 
某拖轮主机在正车运行时,当转速达到300r/min以上,运行一定时间后,机油温度超过35℃,整机出现无规律的、嘈杂的敲击声。同时伴随着燃烧敲击声,转速出现10r/min左右的波动,频率较快;排气温度温差较平时大,但未超出规定范围,增压器运转有轻微变音。噪声主要来自配气机构,频率因转速高低而变化。冷车或倒车运行时,一切正常。

原因分析和排除

故障一中异常噪声发自气门机构,其主要原因有:
a.气门间隙不当;
b.气门弹簧折断,气门挺杆弯曲、推杆套筒磨损;
c.凸轮松动或异常磨损。

着重对气门机构进行了仔细地检查。首先检查凸轮轴,轴承间隙是否超差、偏磨,进、排气凸轮,供油凸轮是否异常磨损,除个别缸机油管有堵塞以外,未发现任何异常。对其进行拆检疏通,保证正常润滑。气门的配气定时,各缸的进、排气门启闭时间都在规定的允许误差范围内。粗略撬动传动齿轮未发现齿圈与齿彀的配合松动,或者齿轮与轴之间的配合松动。

随后检查配气系统的外部构件,挺杆与导程筒之间的间隙未见异常;气门与气门导杆的间隙在范围内,积炭也不多,气门顶升机构未见异常。各部件装复后,进行试车,虽然敲击噪声有所减弱,但是故障依然存在。

继而检查燃油系统,故障可能的原因是:
a.喷油定时不准,发火次序存在差异;
b.高压油泵柱塞偶件间隙过大,导致各缸供油不均匀;
c.喷油器工作状况不良,导致各缸间燃烧状况差异。

上述部件并未出现明显缺陷。燃油系统引起柴油机异常噪声故障主要表现为敲缸。但故障现象,显然不属于敲缸,而燃烧敲缸迹象也是由于其他原因引起的附属故障现象。

接着检查柴油机调速器,调速器工作异常主要表现为引起柴油机供油量的变化,导致各缸燃烧差异以及柴油机产生异常噪声。拆检测量调速器各部件,调校精度、灵敏度,仍未发现故障的主要原因。

经过上述拆检,都未能找出故障根源,检点前面的工作有什么疏漏、偏失之处。经过反复的实船测听,分析出以下几点:
a.噪声发自配气机构;
b.噪声为不规则声,杂乱无章,气门的敲击失去了规律性;
c.只有机油温度上升后,转速超过了规300r/min才出现故障;
d.倒车时柴油机运行正常,正车时出现故障,且随着转速升高而加剧。

由此可以得出以下结论:
a.故障必然是由配气机构引起的;
b.配气机构的运动在一定的条件下失去了规律性。

分析认为只有传动机构可以使六个缸都失去规律性。彻底拆检凸轮轴传动机构,当拆去倒顺车装置后,故障源暴露出来了:凸轮轴传动齿轮与轴的过盈配合有轻微松动。

拆检发现凸轮轴与传动齿轮间过盈配合正车位置轻微松动,平键侧面磨损,倒车位置轴与传动齿轮键配合尚未失效。正车时,在冷态条件下,转速在300r/min以下传动齿轮与凸轮轴间的配合尚能满足要求,而当热态,转速超过300r/min,由于配合间隙热胀冷缩的关系,以及传动扭矩的增加,使配合失效,导致了气门间隙变化,喷油定时改变,失去了规律,使得柴油机运行失常,产生异常噪声故障。由于航行中,柴油机负荷变化,工况变化,故障的表现也有差异。最后根据现场实际条件,平键新配,轴与传动齿轮配合面进行清理,采用环氧树脂粘结固化。修理后装复试车,一切正常。

 
故障实例二
一台6135柴油机在非特定的情况下随机出现油门齿条高速窜动,柴油机振动加剧,柴油机运行声响增大,变杂,转速出现10~20r/min的波动。

原因分析
这台柴油机串接着一台发电机与一台供水泵。故障是在更换高压油泵底座后过了一段时间发生的。主要原因是底座更换后固定螺栓与油泵座盘孔小了2mm,在很长一段时间里,作为发电机原动机,没有出现故障,而当用作供水泵原动机时,由于负荷增大,负荷波动很大,导致高压油泵凸轮轴与传动轴不同心,使得柴油机转速高低不定,调速器作用越强,转速波动幅度变小,而油门齿条就来回高速串动,产生异常噪声。

 
其他异常噪声故障的原因和排除方法
笔者根据多年的工作经验,在此简述其他异常噪声的故障分析及排除方法。

1 活塞碰撞气门
其原因有:
a.气门间隙不正确,如检修时把凸轮轴传动装置装错;
b.气门间隙过小;
c.气门冲头松动,使冲头自动向旋进方向转动;阀杆弯曲变形、阀杆导程孔太脏,使阀运动受阻;
d.气门弹簧折断,使气门不能及时落座。

2 齿轮箱异常噪声故障
其原因是齿轮磨损过多,齿轮间隙过大,在突然降低转速时有敲击声。排除方法是修正齿轮间隙,磨损严重时应换新齿轮。

3 气缸拉缸声
在拉缸早期,会出现活塞过热,可以听到活塞与缸壁的干摩擦异常声音;当拉缸发生时,该缸曲柄越过止点位置时都将发生敲击声,此时柴油机的转速会迅速下降或自行停车。

拉缸的应急处理方法是先加大气缸机油的注油量,如过热现象没有改变,可采用单缸停油,降低转速,加强活塞冷却等措施,直到过热消除为止。发现拉缸时,必须迅速慢车,然后停车,继续增加活塞冷却液,在加强活塞冷却的同时进行盘车。此时切忌加强气缸冷却,否则会使拉缸加剧,使事故更加恶化。

如因活塞咬死,车盘不动时可待活塞冷却一段时间后,再盘车使之活动。活塞咬死不能盘车时,可向气缸内注入煤油,待活塞冷下后撬动飞轮或盘车。如活塞仍不动,可拆下曲柄销轴承盖,将活塞吊出来,边吊边敲击活塞顶,边注煤油,切忌死拉硬吊。吊缸检查时,将活塞和气缸套上的拉缸痕迹用油石仔细磨平,损坏的活塞环必须换新。若活塞和气缸套损坏情况严重,最好加以换新。

吊缸装复时,必须仔细检查气缸套上注油孔供油是否正常。若更换新的活塞和气缸套则需要有一段时间磨合,负荷必须逐渐增加,否则会对新换部件造成损坏。如拉缸事故不能修复或不容许修复时可采用封缸办法继续航行。

4 飞轮及联轴节螺钉松动
会在起动和停车时产生异常噪声,停车收紧松动螺钉即可。

5 增压器异常噪声
故障之一是增压器振动过大。必须停车检查,看叶片是否折断,轴承是否损坏,或轴承减震片装配是否正确,气封片有否摩擦,增压器叶轮与固定件有否摩擦。根据实际拆检情况分别进行处理。

故障之二是压气机喘振。主要原因是增压系统流道堵塞。增压系统气体流经的路线是:压气机进口滤器和消音器,压气机叶轮,压气机扩压器,空气冷却器、扫气箱,柴油机的进排气门(口),排气管,涡轮喷嘴环,涡轮叶轮,废气锅炉,烟囱。上述流动线路中的任一环节发生阻塞,如脏污、结炭、变形等,都会因流阻增大而使压气机流量减小,背压升高,引起喘振。管理中应定期检查上述部件是否污损,并加以清洁,由此而引起的喘振就会得到防止或排除。压气机喘振还有其他一些原因,需根据不同的增压系统特点采取措施。

总之,异常噪声故障应该引起轮机管理人员的高度重视,尤其是当噪声来自于柴油机内部时,往往是重大故障的征兆,须立即停车检查。而当较复杂故障发生时,须冷静仔细分析故障根源,不要被外围的现象所迷惑,以免浪费精力和物力。

作者:不详 来源:网络

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