柴油機排氣溫度的高低在一定程度上反映了氣缸內(nèi)負(fù)荷的大小與燃燒質(zhì)量的好壞。排氣溫度過高，不但標(biāo)志熱負(fù)荷過高，而且還會引起經(jīng)濟(jì)性和可靠性下降。因此，排氣溫度通常用來衡量柴油機熱負(fù)荷的大小，是柴油機運行管理中須重點監(jiān)測參數(shù)，也是柴油機性能分析的重要依據(jù)。某救助拖船為2009年出廠的新型海洋救助拖船，雙機雙槳可變螺距。主機為2臺瓦錫蘭公司生產(chǎn)的W9L32四沖程脈沖渦輪增壓、中冷、燃油直噴式中速柴油機（2008年出廠），單機功率4 500 k W，缸徑320 mm，沖程400 mm，額定轉(zhuǎn)速750 r/min，主機運行時間剛超過6 000 h。1 故障現(xiàn)象該船2019年5月16日由青島航往煙臺，主機負(fù)荷85%。值班輪機員巡查時發(fā)現(xiàn)左主機No.1、No.2、No.3氣缸排氣溫度比其他氣缸高了30～40℃，當(dāng)時左、右主機各氣缸排氣溫度對照見表1。
從表1可以看出左主機No.1、No.2、No.3氣缸排氣溫度較其他各缸明顯偏高，而右主機各氣缸排氣溫度溫差相對較小。根據(jù)本船柴油機的報警設(shè)置方式，當(dāng)任一氣缸排氣溫度偏差超過報警設(shè)定值時，會引起排氣溫度偏差高報警，而當(dāng)排氣溫度偏差超過降負(fù)荷請求設(shè)定值時，則會觸發(fā)排氣溫度偏差高降負(fù)荷請求。由于No.1、No.2、No.3氣缸排氣溫度偏差在30～40℃，均沒有超過報警設(shè)定值，其他運行參數(shù)也均未發(fā)現(xiàn)異常。2 應(yīng)急處理針對此故障現(xiàn)象，值班輪機員首先安排值班機工使用手持式測溫設(shè)備對左主機各氣缸的排氣溫度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)No.1、No.2、No.3氣缸的實際測量溫度都比其他氣缸高約40℃。為了防止柴油機排氣溫度繼續(xù)升高，在原因未知的情況下，值班人員隨即分別報告輪機長和駕駛臺，并請求駕駛臺降低左右主機負(fù)荷，加強值班，以便及早采取必要的應(yīng)對措施。隨后輪機長組織相關(guān)人員對左主機進(jìn)行爆壓測試，經(jīng)測量后發(fā)現(xiàn)各缸爆壓偏差正常，油門排氣溫度爆壓見表2。
由于當(dāng)時任務(wù)緊急，無法對左主機進(jìn)行停車檢修，且排氣溫度保持穩(wěn)定不再繼續(xù)升高。輪機長在征得船長同意后，將左主機負(fù)荷降至50%，并要求值班人員加強主機各參數(shù)的監(jiān)控，待任務(wù)結(jié)束后再進(jìn)行相關(guān)的檢查。3 可能導(dǎo)致故障的常見原因分析柴油機在運轉(zhuǎn)過程中，各系統(tǒng)的不穩(wěn)定或故障均會導(dǎo)致柴油機排氣溫度升高，通過對本次故障現(xiàn)象分析，可能造成此次柴油機排氣溫度高的常見原因有但不限于以下幾種。(1）傳感器、數(shù)據(jù)傳輸或轉(zhuǎn)換裝置故障。例如排煙溫度傳感器、傳感器信號采集處理器IOM模塊、主機PCU控制箱數(shù)據(jù)采集模塊、機艙集中報警信號采集模塊等出現(xiàn)故障時都有可能造成排煙溫度數(shù)值的變化[1]。(2）噴油故障。燃油系統(tǒng)的噴油提前角調(diào)節(jié)過小、噴油嘴偶件霧化不良，滴油、高壓油泵供油量過多、噴油壓力過低、供油提前角過小等出現(xiàn)故障或調(diào)節(jié)不當(dāng)時就可能會造成排氣溫度升高。(3）氣缸故障。如果氣缸密封狀態(tài)變差，壓縮壓力就會變小導(dǎo)致壓縮終點溫度變低，繼而使燃燒滯后產(chǎn)生后燃，最終使排氣溫度升高。因此，當(dāng)氣閥損壞泄漏、氣閥間隙調(diào)整不當(dāng)、氣閥卡阻及活塞、活塞環(huán)或缸套磨損嚴(yán)重或斷裂、氣缸蓋與缸套之間缸頭墊損壞或安裝不當(dāng)?shù)仍蚨紩饸飧酌芊鉅顟B(tài)變差，成為可能造成排氣溫度升高的原因[2]。(4）增壓器及進(jìn)排氣系統(tǒng)故障。由于四沖程柴油機的換氣過程是在進(jìn)氣階段之初利用進(jìn)、排氣閥重疊角實現(xiàn)燃燒室的掃氣。假如出現(xiàn)增壓器空氣濾網(wǎng)臟堵、噴嘴環(huán)臟污、廢氣葉輪積炭或壓氣機葉輪臟污、增壓器的軸承損壞等情況會使增壓器的掃氣壓力不足造成燃燒不充分，最終就可能會引起排氣溫度的升高。另外，當(dāng)進(jìn)氣和排氣管路不暢時，也會導(dǎo)致空氣量不足，氣缸內(nèi)換氣不徹底，排氣背壓升高，排溫升高等現(xiàn)象的發(fā)生。(5）冷卻系統(tǒng)故障。冷卻水溫度過高或過低都會直接或間接的造成柴油機排氣溫度的升高。因此，假如冷卻水管臟堵、冷卻水系統(tǒng)中進(jìn)入空氣、冷卻水泵漏水、柴油機超負(fù)荷等都可能成為柴油機排氣溫度的升高的原因[3]。4 故障排查及處理按照故障原因查找由簡入繁的原則，根據(jù)主機運行參數(shù)和狀況對故障原因進(jìn)行梳理，最終找出最可能的原因。(1）通過左主機同在73%負(fù)荷時的故障運行與正常運行時的部分監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行比對，見表3。
從表中可以看出2組參數(shù)并沒有大的差別，暫時排除增壓器的故障，而且該船為中央冷卻水系統(tǒng)，主機的高、低溫冷卻水為淡水，出現(xiàn)冷卻系統(tǒng)臟污的可能性較小，所以也初步排除冷卻系統(tǒng)故障。(2）在主機完車后，大管輪將左主機No.1氣缸排氣溫度傳感器換新，并將接線接至No.4氣缸IOM模塊（No.1、No.2、No.3接1個IOM模塊、No.4、No.5、No.6接1個IOM模塊，No.7、No.8、No.9接1個IOM模塊）并對主機PCU控制箱的信號采集模塊和機艙報警信號采集箱中的相應(yīng)模塊進(jìn)行檢查。確認(rèn)無故障后，啟動左主機。集控室電腦顯示No.4氣缸排氣溫度比其他氣缸排氣溫度高，No.2、No.3氣缸也是依舊比其他氣缸高，初步排除排氣溫度傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換等相關(guān)電氣元件故障的可能。(3）根據(jù)以往經(jīng)驗判斷單缸排氣溫度高普遍是噴油方面故障的原因，所以大管輪先將左主機No.1、No.2、No.3氣缸噴油器拆下泵壓校驗，3個氣缸的噴油壓力分別為550、530、560 bar(1bar=0.1 MPa），且霧化良好。將3個氣缸的噴油嘴換新并將噴油壓力調(diào)至說明書規(guī)定的600 bar，噴油器裝復(fù)。隨后，又將No.1和No.5、No.3和No.7氣缸高壓油泵互換，并將4個氣缸供油提前角校驗正常后啟車試驗，左主機各參數(shù)未出現(xiàn)明顯變化，No.1、No.2、No.3氣缸排氣溫度依舊比其他氣缸要高，因此排除噴油器霧化不良和調(diào)節(jié)不當(dāng)以及高壓油泵等故障的可能。(4）隨后，將檢查的重點放在氣缸和氣閥及排氣管路等部件。由于之前的爆壓測試中No.1、No.2、No.3氣缸爆壓正常，基本排除排氣閥關(guān)不嚴(yán)、漏氣等問題；輪機長組織輪機部人員對左主機進(jìn)行壓縮壓力測試，壓縮壓力與其他氣缸均在正常范圍內(nèi)，排除故障氣缸的活塞環(huán)異常磨損間隙變大的問題。隨后檢查大修記錄，故障氣缸的缸頭墊均為原裝備件，尺寸無異常；接著檢查進(jìn)排氣定時，未發(fā)現(xiàn)異常；拆卸并檢查故障氣缸的進(jìn)、排氣管路接口處無異常堵塞，裝復(fù)后進(jìn)行試車。No.1、No.2、No.3氣缸排煙溫度仍然比其他氣缸要高。(5）在經(jīng)過多次檢查調(diào)整排除常見各種原因后，故障現(xiàn)象仍然存在。進(jìn)一步梳理熱工參數(shù)和故障現(xiàn)象，始終是3個缸同時出現(xiàn)排氣溫度高現(xiàn)象，懷疑No.1、No.2、No.3缸排氣通道存在問題。通過查找主機說明書，該主機增壓器采用脈沖增壓形式，各氣缸排煙管根據(jù)發(fā)火順序1—7—4—2—8—6—3—9—5進(jìn)行分組：No.1、No.2、No.3氣缸為1根排煙支管；No.4、No.5、No.6氣缸為1根排煙支管；No.7、No.8、No.9氣缸為1根排煙支管。3根排煙支管在增壓器蝸殼前匯聚聯(lián)通增壓器（見圖1）。
1—膨脹節(jié)；2—排氣管；3—組合通道；4—冷卻水管；5—排氣支管變向管拆卸變向管檢查發(fā)現(xiàn)有一段不明圓柱體異物橫向卡在其中，堵塞近三分之二變向管通道。取出不明圓柱體檢查分析應(yīng)為某段膨脹節(jié)內(nèi)襯套，為確定來源，繼續(xù)對3個氣缸的各缸排氣管支管及膨脹節(jié)進(jìn)行拆檢，經(jīng)過比對發(fā)現(xiàn)異物系第1缸排煙管后膨脹節(jié)1從焊縫處整體脫落的內(nèi)襯套（見圖2）。
5 故障原因分析及經(jīng)驗教訓(xùn)至此，故障原因終于查明：由于排煙管膨脹節(jié)內(nèi)襯套從焊縫處整體脫落，堵塞在排煙支管后段導(dǎo)致No.1、No.2、No.3氣缸排氣不暢，造成排氣溫度升高。故障發(fā)生時該船主機運行時間超過6 000h，但時間遠(yuǎn)低于說明書要求排煙管膨脹節(jié)大修的16 000 h。由于此種情況特殊，又對左、右主機其余排煙支管的膨脹節(jié)進(jìn)行拆檢，確認(rèn)均正常后對故障膨脹節(jié)進(jìn)行更換。事后經(jīng)主機服務(wù)商檢驗為該批次主機所用的膨脹節(jié)質(zhì)量存在缺陷，建議換新左、右主機所有排煙管膨脹節(jié)，且換新前盡量避免主機大負(fù)荷運行。截至目前，該船左、右主機排煙管的所有膨脹節(jié)已更換有1年多，主機運行時間也有800多小時，期間塢修時對更換過的膨脹節(jié)進(jìn)行抽檢，均未發(fā)現(xiàn)任何異常。通過此次故障的解決過程總結(jié)可以看出，在處理一些常見現(xiàn)象的故障時不容易突破固定思維。對于故障現(xiàn)象表現(xiàn)出來的細(xì)微不同，沒有細(xì)致觀察分析。此次故障處理過程中，故障現(xiàn)象始終表現(xiàn)為3個氣缸排氣溫度同時升高，在進(jìn)行分析時就應(yīng)該想到這其中的問題，而且在進(jìn)行氣缸檢查時拆檢故障氣缸的進(jìn)、排氣管路接口處，但是并沒有根據(jù)3個氣缸同時高溫的線索繼續(xù)深入排查下去，走了不少彎路。但是，由于該船值班人員認(rèn)真值守，雖然沒有任何報警發(fā)生，依然進(jìn)行了一系列的檢查。假如沒有及時進(jìn)行故障查找，隨著時間的推移，脫落的內(nèi)襯套如果被吹入增壓器內(nèi)，輕則損傷噴嘴環(huán)和蝸輪葉片，重則擊碎增壓器殼體造成嚴(yán)重的機損事故，影響海難救助工作的順利進(jìn)行。6 結(jié)束語由此故障的發(fā)生、排查和解決過程可見，故障的發(fā)生具有特殊性和偶然性，故障雖然不大，也沒有造成損失，但對輪機管理工作來講依然值得探究。輪機人員應(yīng)注重日常學(xué)習(xí)和積累，提高故障分析、判斷、解決能力，在工作中不可放過任何異?，F(xiàn)象和隱患，小問題都可能是重大事故的導(dǎo)火索，對于輕微不正?，F(xiàn)象也應(yīng)認(rèn)真對待，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。參考文獻(xiàn)： [1]鄒本浩.某救助拖船主機部分缸排氣溫度高案例[J].航海技術(shù),2021(05):54-56.
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