主柴油机常见漏水故障原因分析及预防措施研究

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1、主柴油机常见漏水故障原因分析及预防措施研究　　【摘要】本文在对MANB&W8L42MC型主柴油机常见漏水故障进行原因分析的基础上，结合日常管理经验和某船主柴油机实际情况，介绍几点故障预防措施的研究成果，以供其它船舶参考借鉴。　　【关键词】气缸盖漏水“O”形圈预防措施　　一、引言　　在柴油机中，燃油燃烧放出的热量约有20%～30%要经过气缸、气缸盖和活塞等部件散向外界。保证运动件活塞和气缸套表面的滑油膜的正常工作状态。船舶主柴油机通常采用淡水冷却，在运行过程中，容易发生漏水故障。漏水分为内漏和外漏两种，内漏主要包括排气阀座漏水与气缸盖漏水，外漏包括波纹管漏水和水腔连接管漏水。漏水会造成

2、冷却水大量消耗，导致柴油机冷却不良，部件局部热应力过高，情况严重时会影响该缸的正常工作，甚至造成部件裂纹或者拉缸，影响整台主机的正常运行。不仅造成很大的经济损失，同时还会影响任务的圆满完成。　　二、故障原因分析　　（一）排气阀座漏水　　排气阀的主要作用是控制高温燃气的排放，图1是排气阀及阀座的结构图，阀座与排气阀座孔采用嵌入式结合方式，靠排气阀端部的四个紧固螺栓的预紧力压紧贴合，主要通过阀座口外周与气缸盖阀座孔的过盈配合及“O”形密封圈1来密封。图中红色部分是排气阀阀座（84是“O”形密封圈2和3，85是“O”形密封圈1）。图2是阀座实物图，阀座底部一圈圆孔是阀座的冷却水孔，采用自然

3、对流冷却方式，冷却水来自排气阀冷却水腔。阀座上部第二道槽是冷却水检漏槽，当“O”形密封圈2失效发生泄漏时，阀座外部与检漏槽相连的检漏孔就会漏水。“O”形密封圈2和“O”形密封圈3的作用是防止冷却水漏入排气通道（双保险）。排气阀座发生漏水主要有以下四个方面的原因：　　（1）“O”形圈失效漏水。①由于排气阀座长期受燃气的高温作用，极易造成橡胶制成的“O”形密封圈老化，一旦老化，“O”形密封圈就会失去密封性能，导致漏水。②由于“O”形密封圈本身质量问题或者排气阀座安装过程中方法不当造成‘O”形密封圈变形损坏，导致漏水。　　（2）刚性结合面密封不严漏水。①阀座配件本身存在质量问题。过盈余量不

4、足，刚性配合面加工精度不够或因保养不到位，久置产生的变形或锈蚀造成密封不严漏水。②排气阀阀座孔在修理过程中多次拆装造成配合面的损伤，如击点、拉槽、刮痕等；或因多次修理清洁浮锈，违规使用砂皮纸打磨清洁导致座孔变大与阀座的过盈量不足，装配过松；以及拆装阀座时操作不规范，采取死敲硬打，未使用正确的方法进行安装而使配合面受损等都会造成密封不严漏水。③阀座因冷却不良、燃烧不良导致整机或局部过热，造成阀座或座孔的局部变形失圆使贴合不好造成密封不严漏水。　　（3）排气阀座脱落。柴油机排气阀座在运行中脱落比较少见，导致该故障的原因主要有以下三点。　　①使用劣质燃油或螺旋桨缠渔网、海况不良造成热负荷过

5、大，使机器长期在过热或超热负荷状况下运行。②阀座与座孔过盈量不够。排气阀的材料与阀座材料的膨胀系数的影响也是一个不确定的影响因素。③气阀导杆间隙超出规定值，气阀落位不正，长期产生偏击，导致阀座接合外圆偏磨与座孔内圆产生椭圆变大变松，既是漏水原因，又是阀座脱落的诱因或直接原因。　　（4）排气阀座裂纹。如上图2所示，排气阀阀座不仅要承受排气阀开关过程的冲击力作用，同时还要受到燃气的高温、高压作用，受机械应力和热应力的影响较大，长期作用下，容易造成局部受力不均，产生裂纹。　　（二）气缸盖裂纹　　在柴油机中气缸盖的主要作用是与气缸和活塞共同组成燃烧室，并用来安装喷油器、排气阀、起动阀、示功阀

6、和安全阀等阀件。它是柴油机中结构最复杂的零件之一。气缸盖工作条件非常苛刻，一方面要承受气缸盖螺栓预紧力所产生的安装应力和缸内周期性变化的气体压力所产生的高频脉动机械应力；另一方面，气缸盖底板燃气侧还要受到高温燃烧气体的剧烈加热，冷却水腔还受到水的腐蚀。一般由燃烧气体传来的热量以及排气的高速冲刷，使气缸盖中央和排气阀孔附近温度最高，有的达到400～480℃，而气缸盖的外围和冷却水侧的温度相对较低，使气缸盖的温度分布很补均匀；再由于气缸盖螺栓紧固力等的约束，使高温部分的热膨胀受到抑制，从而在各阀孔之间的狭窄区域产生很大的热应力。在这些应力及腐蚀的长期作用下，容易使气缸盖发生裂纹等故障，造

7、成气缸盖裂纹的主要原因有以下三点：热疲劳；机械疲劳；腐蚀疲劳。　　（三）波纹管漏水　　波纹管是主机各缸冷却水出水管与整机出水总管之间的一段连接管，成波纹状，具有一定的拉伸弹性。它的主要作用是缓冲主机运行时的震动对出水管的影响。当主机长时间运行时，由于震动的不断作用，出水管与出水总管不断偏离，导致波纹管变形加剧，最终破裂引发漏水。　　（四）水腔连接管漏水　　根据柴油机结构，气缸盖水腔与排气阀水腔之间有两根连接管，连接管下端用“O”形圈密封，上端通过阀兰和垫片