一例船用柴油机气门烧蚀故障的分析与处理

NAVIGATION航海76Marine Technology 航海技术一起柴油机机架汽蚀事故的原因分析及预防措施江五二（上海北海船务股份有限公司　上海　200120）2 柴油机厂家检查结果该轮发电柴油机组为瓦锡兰品牌，实际生产厂家是位于临港工业区的瓦锡兰齐耀柴油机有限公司，于2010年11月份生产。

该轮首次报告发电柴油机发生机架腐蚀事故后，机务立即联系瓦锡兰厂家，要求他们协助查找原因，厂家也很重视，并于2015年11月9日船到仪征时安排了服务工程师上船勘验，提交了服务报告。

根据服务报告，工程师认为3台发电柴油机高温水透气管出机后连接在一起，通过一根透气总管去“除汽器”，且透气总管管径未变，这样布置易造成“憋汽”,尤其是在用电负荷和进去港后，并联运行的某台机解列停车时，该机的高温水压力随即下降到静态压力0.7～1.5bar 左右，这时气缸内靠近燃烧室部位温度仍然较高，该部位的冷却水相应温度也高，产生少量的水蒸汽，而其他运行中的机器高温水压力较高（约3.5bar），这时会造成停用的那台机高温水汽泡无法顺利排出，“憋”在该机缸套上部，不断破碎，产生对金属材料的冲击，从而造成“汽蚀”，由于机架材质为铸铁，所以汽蚀的速度较快。

另外，该机说明书中要求每4 000小时左右抽拔一只缸套检查机架水垢情况，船舶只是在10 000小时左右时进行了吊缸保养，但未拔缸套检查，未能及时发现机架的汽蚀情况，客观上也导致了机架汽蚀的加重。

根据以上分析，造成该轮发电机机架汽蚀的原因主要是由于三台机的透气管未按照瓦锡兰厂家设计要求，不是每台机的透气管需单独布置到透气罐，而是出机后连接在一起，存在互相干扰，造成透气不畅，久而久之就会导致汽蚀的发生；另外船员未按照说明书的要求定期拔缸套检查，没有及时发现不正常现象，导致了汽蚀的加重。

摘要：本文从一起柴油机架汽蚀事故出发，分析其发生的原因，并提出相应的预防措施，尽量避免机架汽蚀问题再次发生，即使以后发现有汽蚀，也可以早点发现问题，不至于等机架汽蚀严重漏水后才发现。

某船用重油柴油机排气门锥面烧蚀故障分析
李成艳;乔芳;徐得石;王润;徐志昌
【期刊名称】《内燃机》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】气门是发动机的关键零部件,气门材料的选择对发动机的可靠性具有重大影响。

某船用重油发动机在运行约2500h后出现排气门锥面烧蚀的故障。

分析发现,排气门中的镍基材料在含硫超标的重油燃料腐蚀下性能下降,导致了锥面烧蚀。

针对这一故障情况,采取优化排气门锥面材料,并在锥面上进行堆焊处理的改进方案。

对优化后的气门进行试验验证,结果表明优化后的气门在耐腐蚀性和耐磨性方面表
现优秀。

【总页数】7页(P38-44)
【作者】李成艳;乔芳;徐得石;王润;徐志昌
【作者单位】内燃机可靠性国家重点实验室;潍柴动力股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK427
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船舶柴油机缸套穴蚀产生原因分析及预防措施一、引言船舶柴油机是船舶的主要动力装置，而缸套作为柴油机的重要组成部份，承受着巨大的压力和磨擦力。

然而，缸套穴蚀问题向来存在，给船舶柴油机的正常运行带来了一定的影响。

本文将对船舶柴油机缸套穴蚀的产生原因进行分析，并提出相应的预防措施。

二、缸套穴蚀的产生原因分析1. 燃烧问题：燃烧不彻底或者燃烧异常会导致高温和高压气体对缸套产生冲击，从而引起穴蚀。

燃烧不彻底的原因可能是燃油质量不佳、喷油系统故障等。

2. 冷却系统问题：冷却系统的不正常工作会导致缸套温度过高，从而加剧穴蚀的产生。

冷却系统问题可能包括冷却水泵故障、冷却水路阻塞等。

3. 润滑问题：缺乏足够的润滑油或者润滑油质量不佳会导致磨擦增加，从而加剧缸套的磨损和穴蚀。

4. 材料问题：缸套的材料质量不合格或者创造工艺不当也会导致缸套穴蚀的产生。

5. 操作问题：操作不当、过度负荷运行等也会对缸套产生不利影响，进而引起穴蚀。

三、预防措施1. 提高燃烧质量：确保燃油的质量符合要求，定期检查和维护喷油系统，保证燃烧的彻底和稳定。

2. 正常运行冷却系统：定期检查冷却水泵和冷却水路，保持冷却系统的正常工作，避免缸套温度过高。

3. 定期更换润滑油：根据船舶柴油机的使用情况，定期更换润滑油，并确保润滑油的质量符合要求。

4. 优质材料和创造工艺：选择质量可靠的缸套材料，并确保创造工艺的合理性和规范性。

5. 合理操作：遵守操作规程，避免过度负荷运行，确保船舶柴油机的正常运行。

6. 定期检查和维护：定期对缸套进行检查和维护，及时发现和解决问题，避免缸套穴蚀的进一步发展。

7. 增加冷却系统的冷却剂：适量增加冷却系统的冷却剂，可以有效降低缸套的温度，减少穴蚀的发生。

8. 加强人员培训：加强船舶柴油机操作人员的培训，提高其对柴油机运行状态的监测和判断能力，及时发现并处理问题。

四、结论船舶柴油机缸套穴蚀是一个常见的问题，但通过分析其产生原因并采取相应的预防措施，可以有效地减少穴蚀的发生。

气门烧蚀原因分析与预防措施气门的功用是控制进排气道的开闭，完成发动机气缸与外界的气体交换任务。

气门与气门座之间的密封性是否良好，是气门工作性能最主要评价指标。

气门工作环境恶劣,尤其是排气门头部要承受高温燃气的冲刷，易发生烧蚀损坏。

气门烧蚀后，会破坏气门的密封性，造成气缸压缩无力，柴油机功率下降，油耗增加，启动困难等。

一、气门烧蚀的表现气门烧蚀后，发动机外部表现明显，气门轻度烧蚀时，排气冒黑烟，着火声音不好；气门严重烧蚀时，柴油机工作“缺腿”冒白烟，更为严重时黑烟中夹带着白烟。

若排p5．燃料供给系统工作不正常，若喷油提前角过大，喷油时气缸内空气温度较低，混合气形成条件差，备燃期长，导致发动机工作粗暴；若喷油提前角过小，大部分柴油是在上止点以后，活塞处于下行状态时燃烧的，燃烧时间延长，排气时火星排出，将造成排气门被烧损。

同时热效率也显著下降，导致发动机功率降低，排气冒白烟。

6．长时间超负荷作业，柴油机排气时有火燃热流，导致气门被烧损。

发动机长时间在大负荷下工作，引起气门早期磨损；气缸盖、气门座和气门导管变形，破坏气门的密封性，影响气门散热，造成气门烧蚀。

7.发动机过热易引起润滑油、燃油氧化聚合和分解，在气门头和气门杆形成胶状沉淀物，使气门密封面腐蚀，并使气门漏气、烧蚀。

8.减压机构调整不当,减压手柄弹簧弹力减弱或折断,从而使减压装置在工作中自行变位到减压位置,造成烧蚀气门。

三、气门烧蚀的预防措施1．气门的正常间隙，会因配气机构零件的磨损而发生变化。

间隙过大，会使气门升高减小，引起充气不足，排气不畅，并带来不正常的敲击声；间隙过小，会使气门关闭不严，造成漏气，易使气门与气门座的工作面烧蚀。

因此，必须定期调整气门间隙至规定值。

2．检查气门弹簧的弹力。

一般是检查气门弹簧的自由长度。

一般可用直尺、卡尺和深度尺等检查，也可以用新旧弹簧长度对比进行检查。

当发现气门弹簧的长度小于标准尺寸3 mm时，一般应进行更换。

船舶柴油机烧机油故障分析与排除摘要：柴油机烧机油通常表现为排气冒蓝烟、机油消耗增大，烧机油影响柴油机正常运行。

分析了引起柴油机烧机油的主要原因，提出了适量添加机油、加强活塞组件技术保养、及时更换气门组件三个解决措施。

关键词：柴油机；机油消耗；排气；故障柴油机工作中机油消耗是正常现象，正常情况下，一台技术状态良好的柴油机额定工况下机油消耗率小于或等于408-476g/Kw・h，但目前某些船舶柴油机在使用中普遍存在机油超耗现象。

机油超量消耗，主要原因是部分机油窜入燃烧室被烧掉。

烧机油不仅造成机油的浪费，而且容易造成柴油机积碳严重，使柴油发动机运转不稳，功率明显下降，活塞环与气缸磨损加剧还可能导致活塞环粘结、折断、拉缸等事故。

为保证柴油机可靠运行，降低故障率，提高使用寿命，应重视并有效解决这一问题。

1 故障特征柴油机出现烧机油，表现为三方面：（1）机油消耗异常增大；（2）排气冒蓝烟，在低速、空车和低负荷时更明显；（3）排气管向外喷机油，低速低负荷时，可观察到排气管喷出大量油粒。

2 故障分析一般来说，柴油机的机油窜入燃烧室引起烧机油，主要有四个方面原因。

2.1 曲轴箱（或油底壳）内机油过多曲轴箱（或油底壳）内油位过高，曲拐转动时将大量的机油飞溅到气缸壁上，由活塞和活塞环带入燃烧室内。

2.2 气缸壁上的滑油窜入燃烧室活塞环与缸套为一对摩擦副，靠机油飞溅润滑，通常有四个方面可能引起窜油。

（1）活塞环泵油。

由于活塞往复运动的惯性，活塞环在活塞环槽中上下振动造成的泵油不可能杜绝，只能依靠改善密封性及环宇环槽之间的间隙来限制窜油量，环端面及与之配合的环槽粗糙度、环的不平度及活塞环与环槽的间隙将直接关系到窜油的大小。

（2）活塞环开口间隙。

由于往复运动，机油靠惯性通过缸套表面和活塞环开口间隙窜到燃烧室，通过活塞环开口间隙的机油量由活塞与缸套的间隙和环的开口间隙来决定。

因此，活塞与缸套的间隙越大，活塞环开口间隙越大，机油窜油量就越大。

船用柴油机常见故障的维修及技术分析柴油机的故障维修是船舶维修中的重要内容，也决定了柴油机的使用寿命的长度。

文章总结了柴油机常见的故障问题，分析了故障出现的原因，并指出了相应的解决措施。

标签：柴油机；故障维修；船舶柴油机是目前船舶上使用最广泛的主机，绝大部分大型、中型和小型船舶都使用柴油机作为主机，因此柴油机的工作可靠性是保证船舶长时间正常工作的重要条件。

柴油机经过一段时间的使用后，往往会出现各种故障，如果不及时对这些故障进行检修，会缩短柴油机的使用寿命，甚至造成柴油机的报废。

柴油机最常见的故障有排烟温度过高、气缸套穴蚀、滑动轴承的故障、主机安全阀故障、主机“拉缸”现象等。

1 船舶柴油机排烟温度过高老龄船舶在使用过程中，有时会出现主机排出来的废气温度异常高的情况，这种状况下就需要检测是所有气缸的废气温度都很高，还是个别气缸出现这种情况。

根据检测结果来分析原因并采取不同的措施。

如果是所有的气缸都出现这种故障，那么很可能是下面的原因造成的：透平前格栅和透平叶轮太脏，透平喷嘴堵塞造成进气不畅；废气锅炉堵塞造成排气不畅；空冷器由于脏污太严重，造成进气不顺。

如果是个别气缸的废气温度过高，其原因很可能有以下几个：这个气缸的排气阀损坏，造成漏气；活塞密封有问题，造成漏气；气口堵塞造成进气不顺。

在了解到底是所有气缸的排气温度还是个别气缸的排气温度过高后，要进行故障的检查，查明原因后，就可以采取相应解决措施。

若是透平有问题，就是可以拆卸透平，清洁透平前格栅和叶轮，疏通或者更换透平喷嘴，也可以更换透平里面的油封和气封等元件。

如果是废气锅炉堵塞造成的，就必须清洗火管，清除里面的脏污。

若是空冷器的压差过大，则说明空冷器出现问题，这时就得请专业的厂家拆卸清洗。

2 柴油机气缸套穴蚀问题柴油机工作时，湿式气缸套外圆表面冷却壁上产生的不同于一般腐蚀和机械磨损的局部聚集小孔群腐蚀。

气缸套穴蚀对柴油机的工作性能和使用寿命造成很大的影响。

【故障现象】发动机气门在高温、高压下工作，关闭时不断地撞击气门座圈，经长时间的工作后，其强度下降，容易引起变形、磨损和烧蚀，以致密封不严而漏气，压缩力下降、燃烧速度降低、运转不稳。

使用中如果感到行驶无力，油耗增加，化油器回火、排气管放炮、冒烟，机器声响异常，低温启动困难等现象，若检查油、电路无毛病时，多属气门烧蚀而关闭不严所致。

气门处于高温、高压和交变载荷下的恶劣工作条件，加之润滑条件极差，使用中受空气及随空气进入的磨料冲刷，燃烧气体及废气中酸性物质的腐蚀，致使产生异常磨损、起槽、凹陷、熔蚀、弯曲变形等现象。

【故障原因】产生气门烧蚀的原因，主要有以下几点：(1)气门弹簧的刚度不够：气门弹簧应具有足够的弹力，以保证气门和气门座圈紧密闭合，克服气门及其他运动零件（如推杆等）所产生的惯性力，使气门迅速关闭。

若其质量低劣或因使用过久疲劳损坏，刚度下降，会使气门工作面与气门座圈的接触压力降低，气门头部的温度不能及时有效地传递到缸盖，其工作温度急剧升高，气门工作面形成凹痕，造成气门头部边缘烧蚀。

(2)燃烧室高温引起的气门烧蚀：燃烧室内火花塞承孔座突出部位与进气门头部圆柱面过于靠近，当发动机经过一段时间工作后，进气门座圈工作面逐渐下移，火花塞承孔座的突出部分与进气门顶部边缘发生接触，造成进气门关闭不严，高温高压气体在闭合不严的部位向进气管腔回窜，气门工作面受高温高压气体的腐蚀，产生凹陷，造成密封不严。

(3)受磨料和结胶的影响：空气滤清器维护不善，使燃烧室内窜进灰尘磨料，燃烧未尽的积炭都夹杂在气门工作面与气门座圈中间，形成炽热点，产生表面点火，致使气门烧蚀。

(4)工作过程中的磨损：气门和气门座圈受高温高压气体的冲击和承受工作过程中的机械负荷，容易烧蚀和磨损。

气门与气门座圈的工作斜面，由于气门不停地启开和关闭，相互撞击、敲打，承受着反复的冲击负荷，引起工作斜面的磨损、起槽、斑点和凹陷。

【故障诊断排除】检查气门与气门座圈的密封，可就车进行。

结合当前我国船用柴油机故障诊断技术的发展变化情况来看，现代科学技术水平的不断提高，使得柴油机从最先的事后维修发展到了定时维修，再到视情维修，有效提高了柴油机故障诊断技术水平，提高了柴油机运行时的安全性与可靠性，防止船用柴油机在正常运行中突发故障，影响对船舶的正常动力供给，确保船舶正常运行。

一、船用柴油机故障诊断分析1、船用柴油机油液成分以及状态分析在船舶运行过程中，柴油机需要长期持续运行，在此状态下，设备内部的各个零件磨损不可避免，长此以往，金属零件磨损程度越高，会逐渐在润滑油当中形成不少微粒，一旦船舶运行过程中，船用柴油机发生动力系统异常现象，那么相关人员可以从柴油机的油液入手，对柴油机的故障进行分析，明确柴油机内各个零件的实际磨损情况。

结合目前我国柴油机油液成分分析情况来看，常见的分析方法有光谱、铁谱两类。

铁谱分析仪在工作过程中首先会由蠕动泵采集油样，随后样品进入玻璃基片，在玻璃基片的周边有左磁极、右磁极等物，在基片中会完成油液分析工作。

油液铁谱分析仪工作原理如图1所示。

图1 油液铁谱分析仪工作原理在应用铁谱对船用柴油机进行分析时，可以获取柴油机内相关金属微粒的大小、成分以及形状，但是对于柴油机当中的有色金属很难开展高灵敏度的判别。

当采用光谱分析法在柴油机油液进行分析时，主要检测内容是对柴油机润滑油中磨损元件的含量进行检测，但是却没有办法有效获取柴油机的微粒形状以及磨损类型。

2、船用柴油机异常噪音以及振动分析根据船用柴油机的运行状态来看，柴油机在正常运行时，其设备内部的各个机械构件会进行有规律的振动与运转，因此在其正常运行状态下，可以利用传感器对其进行监控，检测发动机是否存在异常状态。

当柴油机在正常运行的情况下出现异常噪音，或者出现运转振动异常现象时，可以应用传感器设备对柴油机的运行信息进行采集，随后再通过相关处理器对柴油机信息进行分析与判断，在此过程中，一定要充分结合柴油机的运行动力学、工作原理、机械结构等技术参数，以便能够判断出柴油机的运行状态。

SULZER RTA-48主机活塞头严重烧蚀原因分析和处理过程简介某轮是1998年由广州国际船厂制造的散货船，主机由宜昌船用柴油机厂制造，型号：SULZER RTA-48。

自2005年6月份以来，该轮先后出现了主机活塞头严重烧蚀的问题，在前后半年的时间里，由于严重烧蚀的原因更换了全部的6只活塞头。

另外，该轮在2001年曾因燃用劣质燃油，造成了6只主机活塞头严重烧蚀而全部更换过。

为了最大限度地延长活塞的使用寿命，在今后的管理中避免失误，现将处理此次事故的过程和应该采取的措施介绍如下，希望今后在管理这种类型的主机时，能够从中得到借鉴。

1 事故经过:2005年6月份在对主机通过扫气口进行检查时发现，主机NO.4缸活塞头顶部有烧蚀的现象，同年8月9日发现NO.6缸活塞头已经出现明显裂纹，更换了备件，从扫气口检查其它缸时，发现NO.2、4缸有初步塌陷的现象，于9月16日更换了NO.2缸活塞头(此时已经击穿)，于10月8日更换了NO.4缸活塞头。

在10月份通过扫气口进行检查时发现，NO.1、3缸又出现初步塌陷迹象，于是紧急申请活塞头备件，于11月18日收到2只活塞头，随即将NO.1、3缸活塞头更换。

12月21日检查发现NO.5缸也出现初步塌陷的迹象，坚持到2006年1月18日将翻修过的活塞头应急换上。

这样，在半年多的时间内6个缸的活塞头全部换完。

NO.1至6缸更换活塞头时，工作时间分别是：14375、18254、12509、13580、14693、18611h。

2 原因分析:活塞头的烧蚀损坏过程，是由于活塞头顶部表面产生高温，造成表面材料的高温腐蚀和烧蚀，使活塞顶部逐渐减薄，时间一长，实际的烧蚀量超过了允许的烧蚀量极限(烧蚀量极限：RTA38、RTA48是7mm，厂家指出：每千小时小于0.2mm的材料损耗是正常的)，使活塞顶部的承载能力大大降低，难以承受强大的机械负荷与热负荷而产生了疲劳裂缝和局部塌陷而造成损坏。

燃用重油的四冲程中速机排气阀烧损的原因及对策国内沿海航行的一些中小型船舶上，配置的主机大多是国内柴油机厂家（如广柴、锡柴、淄柴、宁波中策等）生产的320、300、N330等系列机型，且多为燃用重油的四冲程中速柴油机。

因各种原因，其为主机服务的辅助系统的配置也相对较低。

多种因素的作用使得这些机型在运行过程中普遍存在排气阀的使用寿命短，气阀烧损严重的现象。

柴油机及排气阀生产厂家虽然提高了排气阀密封面合金的耐温性能并改进了气阀的生产和加工工艺，但效果仍然不够理想。

本文通过对其产生的原因进行分析，并结合实际给出改进建议。

首先，造成排气阀烧损的主要原因有：1，燃油中含有不可燃烧的颗粒杂质。

2，燃油燃烧不良而导致的结碳的影响。

3，燃油中含有钒、钠等易引起金属高温腐蚀的元素。

4，气阀的转阀器失效。

5，气阀的质量问题。

6，排气阀和阀座研磨不良或者其它原因，使排气阀与阀座的密封面存在漏气。

7，气阀间隙调整不当，间隙过小导致排气阀工作时无法关闭其次，烧损问题的产生过程和原理1，当进入燃烧室的油品中混有不可燃烧的杂质颗粒物时，这些杂质颗粒会随着排气排出气缸，在排出的过程中会有一定的几率在排气阀关闭时被卡阻在排气阀和阀座的密封面上。

造成排气阀不能完全关闭，这个卡住的颗粒杂质的直径有多大，气阀的开度就有多大。

虽然能通过喷油器的喷孔进入燃烧室的颗粒杂质都较小，但在燃油混合气体爆炸燃烧时，燃烧室的爆炸压力很高，微小的气阀开度也能造成高温高压燃烧气体的窜出。

这时候窜出的燃烧气体的温度很高，瞬间的峰值可达一千多摄氏度，远远高于排气冲程中流经排气阀密封面做功后的废气温度。

排气阀的密封面材料可以经得起正常排气时的废气的冲刷，但经不起如此高压和高温的燃烧气体的冲刷，很短的时间就会造成排气阀烧损。

尤其阀门卡住的是混在重油中的氧化铝和二氧化硅这些极硬颗粒时。

这就是一些排气阀的出厂时耐温测试在500℃以上，但实际工作时的排温没有超过400℃就把气阀烧损的主要原因。