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1、1南通航运职业技术学院成教院函授专科毕业论文论文题目： 主机低速时敲缸故障分析与排除 专 业： 轮机工程技术 学 号： 姓 名： 论文成绩： 二 0 一四年三月七日2内容摘要摘要 ：某轮主机为 B&W 5S60MC 型柴油机。在某航次中出现低转速时不正常敲缸故障。本文结合主机敲缸的现象，进行导致问题的原因分析，得出最终结论。根据理论分析和实际操作结果，采取有效方法，更换活塞坏，消除了故障。在文章的结尾作了总结并给出了一些针对此类现象的处理建议和日常管理注意事项。关键字：主机 敲缸 活塞坏更换3目 录前言.11 主机低速时燃烧敲缸故障现象.12 敲缸故障现象分析及判断.23 故障的解决措施.43
2、.1 气缸盖的拆除 .43.2 活塞的拆除 .73.3 装复 .103.4 验证 .104 总结.104.1 原因分析.104.1.1 气缸密闭不良导致低速时燃烧敲缸的机理.104.1.2 汽缸密封不良导致低速时燃烧敲缸的表征.114.2 处理建议 .114.2.1 彻底解决.114.2.2 应急措施.114.2.3 防范措施.11【参考文献】.131主机低转速时燃烧敲缸故障分析前言前言柴油机运行中气缸发出有规律的不正常声响或者敲击声，这种现象称为敲缸。敲缸通常分为两类，即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 燃烧敲缸或者热敲缸。此时如若继续运行，则柴油机的最
3、高燃烧压力异常增高，各个部件热应力增大，机械负荷亦增大，在冲击力的作用下，运动部件将过快磨损，严重者导致损坏。因运动部件和轴承间隙不正常引起钝重敲击声或摩擦声，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。“时代 2”轮在主机低速时发生不正常的敲缸，经判断是燃烧敲缸。在采取正确的措施后，消除了这个现象，避免了由此引起的轴承负荷增加而加剧磨损，以及振动造成某些紧固件松动，导致更严重的机械部件损坏。由此，在平时维护保养的过程中，应高度注意，为船舶和航行安全做好保证。“时代 2”轮为载重 76 000t 巴拿马型散货船，主机为二冲程柴油机，型号 B&W 5S60MC
4、，功率 8 833KW，废气涡轮增压，直流扫气。1 主机低速时燃烧敲缸故障现象 我轮在某航次航行途中，主机运转良好，无异常现象。而在某日抵锚地主机减速时，主机第二缸有间歇性的敲缸的声音，声音不大，间歇间隔 2-3，4-5 转不等。在 3 小时后进港低速航行，第二缸的敲缸声音变得异常大，全船甚至驾驶台都听得到。在这种情况下，轮机长通知船长，随即决定封缸运行。用专用提升工具将第二缸高压油泵滚轮连同柱塞一同抬起，将该缸示功考克全部打开，减少能量的损耗，防止因缸内积油过多造成爆炸，同时适当地减少该缸滑油和冷却水的供给，降速并降低柴油机的负荷，保持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。经
5、过封缸处理，敲缸声随即消失。 次日 1200 开航，主机备车时发现第二缸不发火。离港主机低速时第二缸敲缸声音仍然很大。在封缸运行后，船出港，随后放下高压油泵滚轮和柱塞解除封缸并加速到全速，数转内敲缸消失，主机又正常运行，无异常现象。在抵达目的港锚地时，又出现轻微敲缸现象，抛锚后，即进行维修。 2 敲缸故障现象分析及判断 对于敲缸现象，可分为机械敲缸和燃烧敲缸。很明显，此次敲缸现象随停止供油而消失，肯定不是机械敲缸，而是燃烧敲缸，遂需对形成燃烧敲缸的原因进行分析和研究。柴油机的燃烧过程可分为四个阶段，分别为：1.滞燃阶段-自喷油始点至着火点22.速燃阶段-自着火点至最高压力点3.缓燃阶段-自最高
6、压力点至最高温度点4.后燃阶段-自最高温度点至燃烧终点下面我们着重分析滞燃阶段和速燃阶段。在滞燃期中，燃油进行着一系列发火前的物理和化学准备，此间喷入气缸的燃油量称为滞燃量。燃油在滞燃期内没有产生明显燃烧，主要是形成可燃性混合气体。而在滞燃期内形成的可燃性混合气体的数量直接决定了后续速燃期燃烧的急剧程度。当滞燃期结束时，滞燃量将立即全部投入燃烧，而且此时活塞接近上止点，气缸容积很少，导致气缸内压力迅速上升至 最高爆发压力 Pz。滞燃时间越长，滞燃量越大，一旦发火燃烧，压力就会突然增高，使柴油机工作粗暴。柴油机的发火点一般在上止点前几度曲轴转角，而最高爆发压力点为上止点后 10-15 度。这一燃
7、烧时期的特点是气缸中的压力迅速上升至最高爆发压力 Pz。压力之所以迅速上升，一是由于燃烧急剧进行，二是由于活塞位移极微。在速燃期中，不但烧掉了滞燃期形成的可燃性混合气体，还烧掉了速燃期喷入气缸并且已经完成了燃烧准备的部分燃油，燃烧近乎是在等容状态下进行。评价速燃期的重要参数是平均压力增长率p/（ 为滞燃角） ，它表示本阶段内气缸内相应于单位曲轴转角的平均压力增长量。此值决定了柴油机燃烧过程的柔和性。p/ 小的柴油机工作柔和，燃烧平稳，无敲击声。p/ 大的柴油机工作粗暴，常伴有敲击声。此种敲击是由于滞燃时间过长，滞燃量过多，气缸中积累了过多的已经完成燃烧准备的可燃性混合气体而瞬间同时燃烧的缘故。
8、这种燃烧在气缸内产生微波并传向气缸四壁，往复反射产生的敲击声，称为燃烧敲缸。速燃期的燃烧速率很难直接用控制该燃烧期燃油与空气混合速度的办法来加以控制，故亦称为不可控燃烧期。由于速燃期的可燃性混合气体主要是滞燃期喷入气缸的燃油所准备的，为了使柴油机工作平稳，应通过滞燃期来影响速燃期，力求缩短滞燃期，减少滞燃量，控制可燃性混合气体的形成量。滞燃期对燃烧质量起决定性作用，因此控制滞燃期是影响燃烧过程的重要手段。综上所述，可总结燃烧敲缸通常有以下几点原因引起：1.所用燃油燃烧性能差，易发生爆炸。2.喷油器供油提前角过大。3.供油量过大，超负荷运转。4.喷油器启阀压力调得过低。5.喷油器的喷嘴针阀卡在开
9、启位置。6.喷油器弹簧断裂或松动。综合分析，认为敲缸实质原因主要有三点，分别是：1.然油的燃烧性能差，例如十六烷值过小。32.燃油喷射时间过早。3.汽缸内油雾过多。根据分析，遂进行进一步的分析：1.由于上航次使用相同燃油，未出现此类故障，故排除燃油的燃烧性能为故障原因。2.测取喷油定时，油门刻度为 72，喷油提前角为 9，喷油终点上止点后 7，未超出明书允许范围。3.对第二缸喷油器进行泵压试验，启阀压力 375bar,在说明书允许范围内，雾化正常，无滴漏，说明此缸喷油器无故障，不是引起油雾过多的原因。4.全面仔细检查高压油泵，进油阀，回油阀等无卡阻，密封良好，确认高压油泵无故障，不是引起油雾过
10、多的原因。5.主机完车后盘车，观察第二缸示功考克，未见有气体排出。6.打开扫气箱道门，检查发现有两根活塞环断裂。7.查阅航行途中主机主要参数，第二缸对比其他缸，排烟温度略高，压缩压力低 0.4MPa，爆炸压力低0.7MPa,活塞冷却液温度高 2，缸套冷却水高 2，见下表。4缸 数12345排烟温度 320330325320325缸套冷却水温度 7880787878活塞冷却液温度 5154525252爆炸压力 MPa12.812.213.012.913.0压缩压力 MPa10.810.511.010.910.9通过以上试验，检查和参数分析，判断出第二缸气密不良，主要是由活塞环断裂引起，需要吊缸检
11、修，换新活塞环。而诸多因素均可引起活塞环的断裂，如搭口间隙过小，环槽内积碳，活塞环压入时，其工作面与气缸壁贴合不良，缸套磨损失圆等等。这要求我们在平时对于主机的维护管理工作中，要多留心，多注意，并采取合适的手段，保障机械设备良好的工况。3 故障的解决措施根据上述判断，即进行吊缸检修，更换活塞环。3.1 气缸盖的拆除1. 将主起动阀上的闭锁装置 A A 置于锁紧位置。啮合盘车机 B B。5关闭燃油进口阀 C C。关闭冷却水进口阀 D D。关闭冷却水出口阀 E E 及F F。打开冷却水泄放拷克G G 及H H。在操纵系统通过球阀排放大气前，切断控制空气及安全装置空气气源。切断液压/气动排气阀延缓装
12、置的气源，并放大气。停掉主滑油泵。2. 从排气阀上拆除冷却水出口管。拆除冷却水出口管与气缸盖之间的螺栓。拆除喷油器和喷油泵之间的高压油管。拆下起动阀的控制空气管。拆除起动空气进气管与缸盖的连接螺栓。3. 拆除液压管。拆去排气阀至液压驱动装置的回油管。拆去排气阀空气弹簧的空气管及密封空气管。64. 拆除位于排气集管和排气阀间中间接管的保护套 。拆下排气管/中间接管的法兰螺钉，旋松下面四颗螺钉，拆下气缸盖螺母上的保护螺帽。5. 把缸盖泵紧工具放在缸盖上，把定距环放在螺母上，用液压拉伸器拆松螺母。6. 用机仓内吊车钩住排气阀上的环首螺钉，吊起气缸盖总成，并放在两块木板上。77. 拆除并扔掉缸盖和缸套之间的密封圈，清洁粘结在气缸套上部的焦碳。3.2 活塞的拆除1. 将十字头向下盘车，直到足以使操作者能够拆除活塞杆填料函，活塞杆连接
