【原】某輪主機排煙溫度高，原來是這么回事

船舶講武堂 2020-12-17

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一、故障概況

某輪主機型號為：MITSUBISHI 6UEC50LSⅡ。某航次執行中國-地中海航線任務，主機全速航行。某日下半夜，主機突然出現報警并自動減速，值班輪機員睡夢中驚醒，立即查看監測報警屏，發現為主機NO.5缸排煙溫度過高（達425℃），超過排煙溫差限制而引發自動降速。值班輪機員隨即將這一故障報告輪機長。輪機長隨后立即下到機艙查看，發現除NO.5缸外，其他缸排溫正常，輪機長決定嘗試臨時采用調小NO5缸油門的方法降低排煙溫度，維持航行。但2個小時后，NO.5缸排溫再次升高至412℃。隨后輪機長與駕駛臺電話溝通，確認為開敞水域，經船長同意后減速停車，臨時漂航查找故障。

二、柴油機排煙溫度高的常見原因

1.排氣閥泄漏：排氣閥泄漏將造成壓縮壓力降低，由于新鮮空氣量減少和發火延時而產生后燃，并且在燃燒過程中產生漏氣，使沒有燃燒完全的高溫燃氣進入排氣管，使排煙溫度急劇升高。
2.噴油定時：噴油提前角過小，造成噴油過遲，燃燒滯后，排煙溫度升高。

3.排氣定時：排氣閥過早打開，汽缸內還沒有完全燃燒的燃氣進入排氣管產生后燃。

4.排氣閥開度不足：排氣閥開度不足導致換氣不良，氣缸內新鮮空氣注入過少，造成燃燒不良，后燃加劇。
5.噴油器霧化不良：噴油器霧化不好，使燃油在汽缸內不能短時充分燃燒而造成在排氣管內后燃。

6.噴油器安裝：噴油器在安裝過程中墊片處理不當，墊片過厚或原墊片沒取出又加入新墊片造成過厚，使噴油器噴油位置不對。
7.壓縮壓力：①汽缸蓋與汽缸套之間的墊片過厚，造成汽缸氣容增大而壓縮壓力降低，使發火滯后產生后燃；②活塞環或缸套磨損造成壓縮壓力降低，汽缸內新鮮空氣減少，使得發火滯后產生后燃。
8.增壓器：①增壓器的軸承損壞，使其轉速降低，掃氣壓力也同時降低；②增壓器空氣濾網臟堵、壓氣機葉輪、噴嘴環、廢氣葉輪以及壓氣葉輪積碳或臟堵，這些都會使增壓器增壓壓力不足而不能使燃油充分燃燒。
9.出油閥故障可能造成二次噴射而產生后燃，使排溫升高，或者表現為由于單缸做功少，導致其他缸負荷增加。

10.空冷器：①空冷器冷卻水管積垢堵塞，使其熱交換能力降低而使增壓空氣進機溫度升高，最終導致排溫升高；②空冷器氣側堵塞使增壓空氣壓力低，進入汽缸的空氣量不足，使燃油不能充分燃燒而產生后燃使排溫升高。

三、故障原因查找分析

1.其中增壓器和空冷器是影響柴油機普遍排溫偏高的兩項重要因素，如果空冷器出現堵塞，輕則主機排溫升高，重則主機在未加負荷時就已無法使用，導致船舶停航。從本輪主機故障情況看，僅僅NO.5缸出現非正常狀況，因此可完全排除空冷器和增壓器問題。

2.將2只噴油器拔出泵壓，發現啟閥壓力略微偏低，調整后檢查霧化良好。

3.打開NO.5缸掃氣箱道門，從掃氣口觀察氣缸和活塞狀況，發現并無斷環和異常磨損現象。

圖1 排氣閥蝕穿情況

4.考慮到噴油定時和排氣定時出現問題的幾率較小，聯想到故障時，測取示功圖，NO.5缸壓縮壓力較其它缸略低，感覺問題很可能出在排氣閥上。隨后將NO.5缸排氣閥拆出，發現排氣閥閥面蝕穿約1cm寬破洞（如圖1）。于是更換備用排氣閥組，恢復航行，排溫恢復正常。

四、排氣閥蝕穿原因分析

1.排氣閥蝕穿的主要原因是排氣閥密封不嚴，造成高溫燃氣漏泄，使該處嚴重過熱，嚴重時可使該處熔穿一個大洞。造成排氣閥密封不良的原因有：

(1)由于閥盤不同部位受熱、散熱條件不同，閥盤圓周上的溫度分布不均勻。即靠氣缸中心的部位溫度高，而靠缸蓋外側的溫度低。溫差大會造成閥盤變形翹曲而漏氣。

(2)排氣閥閥盤及閥座密封錐面沉積一層混有炭粒的玻璃狀物質。這些物質主要由Na2SO4、CaSO4、Fe2O3、V2O5，等組成，它們的成分主要來自重油中的雜質。玻璃狀沉積物性脆。當沉積厚度較大時，在閉閥時的撞擊下該沉積物會產生裂紋，反復撞擊后進而發展到剝落，從而形成高溫燃氣噴口使氣閥燒損。

(3)普通氣閥密封錐面在工作溫度下硬度并不很高，沉積的硬質燃燒產物顆粒在閉閥的撞擊下，可使密封面出現凹坑，也可能造成漏氣。

圖2 三菱主機排氣閥與其它品牌主機排氣閥比較

2.三菱6UEC50L主機排氣閥與其它品牌不同的是，其主機排氣閥桿上無旋閥轉翼裝置（如圖2），導致排氣閥桿一直在一個位置上下運動，容易造成周向上受熱不均，局部過熱而加劇燒蝕，屬于設計上存在缺陷。

五、經驗小結

排氣閥是柴油機的重要組成部分，其工作性能的好壞直接影響到主機的正常運行。因此，輪機管理人員應當關注以下幾點：

（1）航行時認真巡回檢查，注意排溫變化。在外界海況和主機負荷不變的前提下，如某缸的排煙溫度出現逐漸上升的趨勢、聲音異常等情況時，應及時采取措施，防止故障進一步擴大。
（2）平時加強對噴油器的維護管理，確保噴油器工作正常。若噴嘴霧化不良，吊出排氣閥時，可明顯看到距噴嘴最近的閥座內側，成對角狀堆積大量的結碳和未燒盡的燃油混合物，表面成液態狀，且向下流到密封平面上，導致高溫下碳化，這些結碳，可能就會成為氣閥燒蝕的始作俑者。
（3）輪機員必須嚴格按照船舶柴油機說明書要求，定期拆檢排氣閥，縮短排氣閥保養周期，保養時最好將空氣彈簧活塞各相關O-RING換新，防止氣閥關閉不嚴或延遲關閉。動力油活塞拆出檢查，必要時更換活塞環，防止漏油，導致氣閥延遲開啟或關閉迅速（關閉阻尼過小容易造成氣閥敲擊）。

（4）閥盤與閥座面上均堆焊有耐熱合金，一般厚度為3mm 左右，拆檢時按說明書要求進測量，當最大研磨量Gt>2．0mm，氣隙G3≤O時此閥不能再用。
（5）對于閥座或閥頭密封面有瑕疵的，應進行人工或磨閥器研磨。為避免在使用磨閥器研磨時因波動引起閥盤表面出現振顫的情況，應盡可能不在船舶航行時研磨排氣閥，如果條件允許，盡量在碼頭或交由專業廠家進行研磨工作。
（6）合理調整分油機分油流量和分離溫度（在保證油夠用的情況下，盡量以最低流量分離，分離溫度視情采用較高值），提高分油機分離效果，減少燃油中雜質的存在。（部分素材及圖片由大管輪劉新提供）