【船機幫】某型船柴油機發(fā)電機組飛車故障原因分析

某型船采用3臺某型號柴油機用于該船電力推進系統(tǒng)主機組，在某次出海執(zhí)行任務(wù)備航期間，該船突然發(fā)生了全船失電故障，在失電期間，又發(fā)生了3# 柴油機發(fā)電機組飛車故障，隨后立即對3#柴油機盤車檢查，已無法盤車。

進一步拆檢勘驗，確認柴油機曲軸抱死，軸瓦損壞，無法現(xiàn)場修復(fù)。

發(fā)生故障后，柴油機廠家服務(wù)工程師與該船機電部門相關(guān)人員進行溝通，了解了故障時現(xiàn)場處理及監(jiān)控數(shù)據(jù)情況，具體情況如下：

8：00分，分別將主副發(fā)電機組啟動至怠速狀態(tài)，柴油機預(yù)熱水溫、油溫度達到40 度。 

8：10分，將三臺主發(fā)柴油機的轉(zhuǎn)速升至 1500 轉(zhuǎn)/分，并將1#機組投入到工作狀態(tài)，在碼頭進行帶載運行。 

8:22分，機艙的DC24V充放電板#1蓄電池低電壓、機艙DC24V 充放電板#2蓄電池低電壓和機艙的DC24V 充放電板故障先后報警，在此期間該船機電人員立即對報警故障進行了處理，但仍然報警，馬上將1#發(fā)電機和輔機解列。 

8:26分，機電人員將3臺機組降低至怠速狀態(tài)，并到電工間進行排查，此時3號主發(fā)電機轉(zhuǎn)速、聲音異常，通過調(diào)閱監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)：

8:28分20秒，1#機組轉(zhuǎn)速從怠速開始下降，8:28分27秒，發(fā)電機頻率為0，正常停機。 

8:28分31秒，2#機組轉(zhuǎn)速從怠速開始下降，8:28分37秒，發(fā)電機頻率為0，正常停機。 

8:28分40秒，3#機組轉(zhuǎn)速從怠速開始下降，8:29分14秒，發(fā)電機頻率為0，異常停機。 

在全船失電期間，1#、2# 機組和輔機機組先后自動停車，但3# 機組未停車且聲音異常。

8:29:08秒，集控室歷史數(shù)據(jù)記錄曲線顯示 3#機組轉(zhuǎn)速為1620 轉(zhuǎn)左右，8秒后，柴油機轉(zhuǎn)速0。

查閱發(fā)電機監(jiān)控數(shù)據(jù)，期間發(fā)電機最高頻率達到60Hz（超過60Hz 時不在監(jiān)控的記錄范圍內(nèi)），對應(yīng)轉(zhuǎn)速1800 轉(zhuǎn)/分。

機電人員聽到聲音異常后，迅速從電工間跑至3#機組旁并將3#機組的B列風門切斷，同時發(fā)電機的轉(zhuǎn)速在下降。

關(guān)閉B列風門后機電人員立即到3#機組控制箱旁檢查時，控制箱來電、看到A列風門自動切斷，此時控制箱電壓不穩(wěn)（各指示燈閃爍），沒過幾秒柴油機停車。

停車后，機電人員迅速組織人員進行盤車，此時已經(jīng)盤不了車。

服務(wù)工程師按照柴油機檢測要求對3#機柴油機進行了現(xiàn)場拆檢勘驗：

①故障柴油機盤不動車，拆發(fā)電機與柴油機連接鋁圈，依然盤不動車。

拆檢柴油機觀察孔蓋板，未發(fā)現(xiàn)異常情況；

檢查曲軸軸向間隙，無軸向間隙；

拆高壓油管、噴油器回油管、缸蓋罩，檢查搖臂、挺桿、過橋無異常，噴油器拔出后，未發(fā)現(xiàn)異常。 

②拆全部氣缸蓋，檢查活塞頂部、氣缸套表面均無拉缸現(xiàn)象；

盤車檢查，依然盤不動車、無軸向間隙；

拆高壓油 泵傳動齒輪蓋板，未見異常。 

③拆減震器、淡海水泵、低壓燃油泵，拆前端蓋檢查齒輪，發(fā)現(xiàn)曲軸與曲軸傳動齒輪有碰撞痕跡（見圖1），其它無異常。

圖1 曲軸與曲軸傳動齒輪有碰撞痕跡

④機電部門協(xié)助柴油機廠家服務(wù)工程師對集控室監(jiān)控系統(tǒng)報警記錄做了檢查，發(fā)現(xiàn)控制箱有報警故障。

對該機曲軸、連桿、連桿瓦可見部分進行了檢查，檢查連桿軸向擺動間隙，見表1。

⑤對主軸瓦和連桿瓦瓦邊進行檢查，第七檔主軸瓦有擠出現(xiàn)象，B4 連桿瓦有擠出現(xiàn)象（見圖2，圖3），

圖2  主軸瓦有擠出

圖3  連桿瓦有擠出

拆 B4 連 桿瓦蓋，發(fā)現(xiàn) B4 連桿瓦已被燒壞（見圖4），B4 連桿軸頸已變色發(fā)黑（見圖5）。 

圖4  連桿瓦已被燒壞

圖5  連桿軸頸已變色發(fā)黑

⑥止推環(huán)可見部分進行檢查無異常，盤車曲軸依然盤不動車，曲軸無軸向間隙。

對高彈聯(lián)軸器進行檢查，發(fā)現(xiàn)橡膠齒頂有燒熔現(xiàn)象（見圖6）。

圖6  對高彈聯(lián)軸器進行檢查

⑦對發(fā)電機進行檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機風扇下平衡塊脫落（見圖 7）。

對增壓器進氣口進行檢查，增壓器轉(zhuǎn)動靈活、無刮蹭現(xiàn)象。

⑧對機油泵襯套進行檢查無異常（見圖8）。

圖8  機油泵襯套良好

對過渡雙聯(lián)齒輪進行檢查，襯套無異常。

⑨對控制箱停車按鈕和緊急停車按鈕進行檢查，停車電磁鐵無動作（齒條），緊急停車電磁閥正常（斷氣門），對高壓油泵進行檢查，齒條無卡滯現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)齒條復(fù)位彈簧頭部斷裂，無復(fù)位作用。

通過對現(xiàn)場勘查、零部件排查和柴油機停車原理的分析，認為3#柴油發(fā)電機組飛車的故障原因是：

在怠速運行過程中發(fā)生柴油機控制箱供電DC24V 電源失電，導(dǎo)致柴油機電子調(diào)速器失電，調(diào)速失控，此時如復(fù)位彈簧狀態(tài)完好， 通過彈簧的回復(fù)力，可將高壓油泵油量齒條拉回至供油零位，使柴油機正常停機。

但由于調(diào)速器復(fù)位彈簧掛鉤斷裂，齒條油量位置失去控制，受手動停車手柄重力和高壓油泵工作特性的影響，齒條向高供油量方向運動，使過多的燃油噴入燃燒室參與燃燒，引起柴油機轉(zhuǎn)速異常升高。

同時由于機旁控制箱失電，安保系統(tǒng)失去對柴油機的保護作用，超速保護裝置未正常工作，最終導(dǎo)致柴油機飛車。 

故障發(fā)生時出現(xiàn)A列斷氣閥為自動關(guān)閉、B列斷氣閥為手動關(guān)閉現(xiàn)象，分析認為在柴油機飛車初期，DC24V 供電電源不穩(wěn)，產(chǎn)生波動，控制箱電源時通時斷，柴油機安保 系統(tǒng)曾起作用，但由于斷氣閥生產(chǎn)制造的差異，使兩斷氣閥動作時間不完全一致，導(dǎo)致控制箱得、失電期間出現(xiàn)B列斷氣閥動作而 A 列斷氣閥未動作的現(xiàn)象。

為了對故障原因進行驗證，該船機電人員協(xié)調(diào)生產(chǎn)廠家工程師，選取一臺柴油機在試驗臺架上進行模擬彈簧斷裂和控制箱失電的試驗：

起機前取下調(diào)速機構(gòu)復(fù)位彈簧，在柴油機正常運行時切斷控制箱電源。

切斷控制箱電源后，在2-3 秒時柴油機聲音異常，轉(zhuǎn)速急劇升高，停車手柄向下（油量升高方向）移動，且相關(guān)停車保護功能均無動作，迅速手動停機。 

通過兩次臺架試驗的結(jié)果表明，在復(fù)位彈簧斷裂和控制箱失電同時發(fā)生的情況下，會發(fā)生柴油機轉(zhuǎn)速急劇升高的飛車現(xiàn)象。

通過故障原因的分析和故障復(fù)現(xiàn)工作的開展驗證，可以認為：

導(dǎo)致該船3#機組飛車的原因是：

高壓油泵齒條復(fù)位彈簧首先斷裂，備航時全船失電。

技術(shù)規(guī)格書要求控制箱需要不間斷控制電源，外部電源失電造成柴油機控制箱失電，失去對執(zhí)行器、電調(diào)等外圍電路的控制，柴油機油泵齒條無法復(fù)位，齒條向下運動，柴油機油量急速供給，導(dǎo)致柴油機飛車抱軸。

END