船用柴油机起动故障分析及预防

轮机长：户士丰

1 典型故障分析

1.1 起动指令发出，但柴油机曲轴不转动

柴油机起动需要大量高压压缩空气进入柴油机气缸内以推动活塞运行，从而使柴油机转动，达到发火转速。若在起动中压缩空气无法到达气缸内部推动活塞，则会导致曲轴无法旋转的故障现象，其原因有以下几种：

（1）柴油机起动空气进气管上截止阀未打开或柴油机控制空气管路截止阀未打开。导致起动空气管路没有压缩空气进入气缸或没有控制空气导致柴油机主起动阀或气缸气动阀无法开启。

（2）柴油机主起动阀故障导致起动空气无法通过或气缸盖上起动阀故障导致压缩空气无法进入气缸。

（3）柴油机起动空气分配器故障，导致控制空气无法开启气缸盖上起动阀。

（4）空压机没有向气瓶内提前打气，空气瓶内压缩空气压力不足，起动空气压力过低，导致压缩空气无法推动活塞运行。

（5）柴油机示功阀、安全阀开启或柴油机运行时间过长活塞环、缸套等磨损严重导致气缸漏气压缩空气流出气缸。

（6）柴油机控制系统或电磁阀故障，起动指令发出后， 柴油机起动电磁阀不动作，导致控制空气无法开启主起动阀。

1.2 曲轴旋转，但柴油机不发火

柴油机在起动指令发出后，起动程序正常动作，压缩空气进入气缸，曲轴随之开始旋转但是柴油机始终无法发火进行燃烧，导致柴油机在起动程序结束后随即停止。针对此类现象，其主要原因有以下几种：（1）柴油机手动停车油门拉杆未抬起至起动位置 , 燃油无法正常供应导致柴油机不发火。（2）柴油机转速过低，启动空气中慢转阀故障，导致柴油机一直处在慢转状态。（3）燃油系统或滑油系统供应不正确，例如油柜内无油、管路阀件开关位置不对、管路破损、滤器脏堵泵浦故障等。（4）供油控制轴或调速器的负荷限制设定过低。起动燃油限位装置设定点不正确（该装置作为起动时控制油门量，防止在柴油机起动时燃油过多的进入，导致柴油机运行不良）供油控制机构卡滞等会导致系统无法给柴油机正常供油，导致柴油机起动失败。（5）外界温度低时柴油机暖机工作做得不到位，导致柴油机启动失败。

1.3 柴油机发火不均匀，有些气缸不发火

柴油机起动后，发现柴油机震动大，通过报警系统显示个别单缸排气温度明显低于其他缸，若排气温度传感器没有问题则此时很大可能是柴油机某一单缸没有正常发火，针对此类现象，其主要原因有一下几种： （1）喷油泵故障，如柱塞卡滞、出油阀弹簧断裂、出油阀卡滞等，使高压油泵无法正常供油，导致单缸出现缺油状态不发火。（2）喷油器故障，如喷嘴雾化不良，喷嘴堵塞、喷嘴针法偶件卡滞等，使喷油器无法向气缸内供应雾化合格的燃油，导致柴油机单缸不发火。（3）活塞环损坏严重或活塞环搭口重叠导致压缩压力过低，使气缸内无法形成高温高压环境，内部无法燃烧，导致柴油机单缸不发火。（4）高压油泵与喷油器之间连接的高压油管接头未拧紧，使燃油在接头处形成渗漏，致使高压油管内燃油压力降低，无法开启喷油器针阀，导致柴油机单缸不发火。（5）喷油泵柱塞与套筒磨损严重导致漏油，致使压力与供油量都达不到标准，导致柴油机单缸不发火。（6）柴油机进排气阀卡滞在开启位置，使气缸内无法达到发火压力，导致柴油机单缸不发火。

2 处置方法

2.1 针对指令发出柴油机曲轴不旋转故障的处置方法

（1）压缩空气系统压力或供应是否正常，阀件是否在正确的位置上，若空气压力过低则应立即起动空气压缩机进行补气。

（2）柴油机主起动阀、气缸盖起动阀以及柴油机起动空气分配器等是否卡滞故障，则多为压缩空气系统供应空气清洁度不够内部含有水分、油或杂质导致阀件卡滞无法正常工作，此时我们应将故障阀件拆除进行清洁，然后装复，若阀件内部如弹簧、柱塞等部件断裂、磨损情况严重则应进行更换。

（3）柴油机控制系统故障或起动电磁阀是否故障，对控制系统接线进行检查，对故障线组进行更换或紧固，使其连接良好，若是起动电磁阀故障则应对电磁阀内部进行清洁，防止是因为脏堵导致电磁阀卡滞，若清洁后依然故障则进行更换。

2.2 针对柴油机曲轴旋转但不发火故障的处置方法

（1）检查柴油机附属设备是否正常，如燃油系统或滑油系统供给是否正常。当柴油机起动后如果燃油和滑油系统油柜缺油、滤器脏堵、泵浦故障、管路阀件开关不正确或管路破损等问题导致燃油、滑油无法正常流通也会导致柴油机无法起动，针对这些问题，工作人员应尽快将系统管路巡视检查一遍，将阀件位置开关正确，对滤器进行清洁，确保压差、压力、流量等相关参数没有问题。

（2）检查柴油机手动停车油门拉杆位置是否正确，长时间的使用会导致柴油机手动停车油门拉杆与供油轴之间接触产生磨损，有时会发生“撞齿”现象，导致供油轴卡滞， 调速器无法带动供油轴动作，使柴油机启动失败，此时应将油门拉杆拆下，重新对准齿轮啮合，并将啮合处涂抹润滑脂以减小摩擦力，见图 1。

2021年9月，我船在一次启动时发现柴油机在起动程序结束后空转了两圈便停止运行，柴油机不发火燃烧，同时在起动柴油机时，机旁的工作人员发现柴油机调速器动作后无法带动供油控制轴动作，工作人员立即展开故障分析与查找，首先工作人员拆除供油控制轴与调速器连接螺栓，手动活络供油控制轴，发现活络时即使用非常大的力也不能能掰动供油控制轴，工作人员立即打开热箱盖进行检查，在检查时发现在最右端手动停车油门拉杆与供油控制轴配合处齿轮相撞卡死在初始位置无法动作，造成调速器在起动阶段无法带动供油控制轴正常动作，导致柴油机起动失败，工作人员通过调整将其位置重新调整归位。用二硫化钼进行润滑，再次反复活络供油控制轴直至无卡滞现象，再次起动柴油机进行试验，故障消除。

（3）若在起动柴油机过程中发现柴油机转速过低，一直处于慢转状态，则应对启动空气中慢转阀进行检查，首先检查慢转电磁阀动作是否正常，若故障为慢转电磁阀失灵，则应进行更换，若慢转电磁阀没问题则需要对慢转阀进行检查，查看阀体是否因杂质或压缩空气中的水汽导致阀体锈蚀卡滞，使其一直处于慢转状态无法复位，对应检查结果进行清洁保养。

（4）若判断原因为供油控制轴或调速器的负荷限制设定过低，起动燃油限位装置设定点不正确，则会导致柴油机起动时燃油供应量不足，柴油机无法启动，这时应重新进行设定。

（5）针对外界环境温度低时柴油机起动失败，工作人员应提前判断天气温度对柴油机的影响，提前做好柴油机暖机工作，将燃油、滑油、冷却水等温度提高，必要时对有闭式循环淡水冷却系统的柴油机加注防冻液。

2.3 针对柴油机发火不均匀，有些气缸不发火故障的处置

（1）柴油机长时间运行，高压油管与高压油泵、喷油器等连接处很容易出现松动或磨损，这些部位一旦异常就会造成燃油泄漏，导致柴油机单缸排气温度异常，工作人员发现排气温度异常时应对高压油管泄漏管进行泄漏量检查，发现有燃油泄漏时应用扭力扳手对连接处进行规定扭力的复紧，必要时对高压油管整体进行更换。

（2）若判断为柴油机高压油泵故障、则应对高压油泵进行检修，常见的高压油泵故障有出油阀弹簧断裂，出油阀卡滞、出油阀磨损严重、柱塞套筒偶件磨损严重、高压油泵O型圈损坏漏油、齿圈齿条卡滞或装配不正确等问题，针对这些问题若是与出油阀和柱塞套筒等部件相关，因其为相互配合的精密偶件建议整套更换，若为高压油泵Ｏ型圈损坏则对应换新，若为齿圈齿条卡滞等问题则拆解高压油泵后进行清洁、上油从新装配即可。

（3）若判断为喷油器故障则应将喷油器从气缸盖上拔出，解体喷油器对其进行清洁以及相应部件的更换，其中喷油器针阀偶件为精密偶件应整体进行更换，若喷油嘴堵塞则应将油嘴用化学除碳剂清洗干净（需要采用厂家提供的品牌），或用煤油、轻柴油等浸泡后用专用通针对喷油嘴进行疏通，结束以后进行台架试验，对其密封性、起喷压力、雾化效果进行测试，测试合格后进行装复。

2022 年 3 月，我船在低负荷运行或柴油机突加、突减负荷时，经常出现单缸最低排气温度与最高排气温度相差120℃以上，单缸最低温度在100℃以下，排气温度见图 2。

集控室发出报警之后柴油机开始降负荷，影响着柴油机稳定运行和船舶安全。工作人员及时吊缸检查进行了故障分析与查找，最终发现柴油机第八缸喷油器结碳严重，见图 3。

喷油器油头喷孔部分堵塞，定位故障原因后，工作人员立即进行处置，对喷油器拆检，喷油器油头喷孔进行疏通，后进行台架试验，验证合格后装复，故障得到有效解决。

（4）若在起机时听到柴油机曲轴箱内部有气体流动声音，则多为气缸活塞环磨损严重或活塞环搭扣重叠，此时应进行吊缸检查，对磨损的活塞环进行更换以及从新布置活塞环搭扣角度以增强柴油机燃烧室密封性能。若在缸头位置听到强烈的气流声则可能是进排气阀卡滞在开启位置，也称之为负气阀间隙，此时应对气阀进行清洁活络，必要时进行更换，同时对气阀间隙重新进行调整，使其在规定的范围之内。

3 预防措施

船舶柴油机的很多故障都不是突发的，都是由于长时间工作在不良环境中柴油机的状态慢慢变差积累成形成故障，所以预防措施是减少柴油机发生故障的关键手段，下面将从设备维护、人员能力、管理制度、运行管理四个方面进行阐述，预防措施应该如何开展：

(1) 船舶柴油机就像我们的爱车一样需要及时的进行维护保养，这样才能确保它能安全有效的运行。设备维护是有效减小设备发生故障的重要手段，这就需要工作人员按照说明书严格的执行船舶柴油机的保养规程，运行一定时间后按照说明书上的时间进行船舶小修、船舶中修、船舶大修。按照运行时间以及实际运行状态对柴油机运动部件加注符合标号的滑油或润滑脂以及及时的对滤器进行清洁更换，时常对柴油机做好检查，尤其是在柴油机停机时要及时细致的检查设备内部一些平时检查不到的地方。巡视检查与维护保养时需要留心观察，许多故障的出现都有明显的前兆，一旦发现存在安全隐患要及时的进行保养消除，在柴油机起动与停止时是倾听柴油机运转状态是否良好的最佳机会，需要人员在机旁细致的倾听柴油机运转的声音以判断设备运行情况。此外，对于附属设备来说保养也是尤为重要的以确保附属设备为柴油机提供优质的燃油、滑油、 空气、冷却水等物质，这可以有效的减少柴油机故障发生的几率。

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