王志均
启东中远海运海洋工程有限公司 江苏 南通 226000
摘要：船舶机械设备维修原则是以原样修复为主，排除故障、消除故障隐患，保持和恢复其战、技术性能，尽量本着节约的精神，节省修船费用和缩短修船时间。及时准确地排除现有故障或根据某些物理状态、工作参数而事先判断出设备即将发生的故障并予以消除，这就要求轮机维护人员不断提升船舶维修保养技术水平，察觉机械设备故障征兆，从而分析故障原因，进而排除故障，对故障进行分类、总结并发现规律可较快地提升技能水平。本文就在轮机维修中对船用柴油机常见故障、泵类振动故障、液压系统故障的经验总结，供学习交流。
关键词：船舶；机械设备；维修保养；常见故障；排除方法
1船用柴油机常见故障排除
船用柴油机在运行过程中出现机械故障时，伴随出现柴油机漏水、漏气、冒白烟、黑烟等现象，柴油机运行异常，出现烧焦味道，发出细微撞击声，水箱内温度升高，油和水进行了混合，燃料消耗量增加等。以上这些问题即为柴油机出现机械故障的表征，船舶机械维修工作人员可依据感官判断柴油机的各种故障，初步查验，判断引发故障的原因，根据实际情况对故障处进行检修。
1.1柴油机故障诊断的原则
检查船舶柴油机发生故障的表征，从机械设备的结构原理出发，全面判断引发设备故障的内因，从柴油机外表到设备内部依次进行检查，完成分阶段故障检测，切勿在未查找到故障原因的情况下擅自拆卸柴油机。
1.2柴油机故障实例分析与检查方法
燃油路密封不严检查方法：
1）低压油路出现密封问题：喷油泵处于松开的情况下进行手动操作泵油时，燃料中出现一定数量的气泡，这些气泡在手动操作压力的作用下能够进行排出，表示船舶柴油机输油泵的燃料输送口与喷油泵连接处的封闭位符合规定要求。在这一情况下大气压力低于油压，机械设备运行过程中，输油泵密封性差，只有少量的空气被吸入柴油机中，排查漏油位置，解除故障。采用手油泵进行燃料抽取时，拧松喷油泵的放气螺丝钉，燃油内产生的大量气泡无法全部排干净，则表示柴油机油路充进了一部分的空气，气体经过油箱进入到输油泵的油路内。油路密封较差的位置会进入一定量的空气，这也是柴油机运行中出现自动停止的原因，排查油路密封不良位置，可有效排除设备故障。
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船舶柴油机运行无劲，常出现突然熄火问题，再次启动又很困难时，采用上文检查方式对柴油机油路进行检查，第一要判断输油泵是否出现密封不良问题，所以要全面排查整个输油泵的密封性。具体做法为，松开喷油泵的螺钉，柴油机点火，如果拧松的螺钉处发现油迹，可判断出输油泵无密封问题，若发现喷油泵喷油不畅，初步判定输油泵内部可能存在需要解决的故障，再次进行查验解决故障。
2）对高压油路没有进行严格的密封：喷油泵内充入一定量的空气，船舶柴油机气缸内含有空气时，此时将喷油器打开，高压油管内的空气排出后使柴油进入到低压油路内，这是一个循序渐进的过程，要耗费一定时间，通常来讲，船舶柴油机需运行片刻后停止工作。喷油泵内的空气再一次进行排放后，柴油机投入使用后发生突然灭火的问题。引发此类故障的原因可分为以下几种：（1）排查喷油阀的密封是否达到要求：拆除油管与喷油泵之间的接头，熄火状态下采用手油泵的方式进行操作，查验出油阀周围是否存在柴油溢出的现象，查看有油溢出，可判断柴油机油阀没有进行全面的密封，如果油阀周围没有油，则表示油阀进行过密封处理，且密封效果良好；（2）查看喷油器的真实密封状态：高压油管喷油泵的任意一侧的连接螺母进行拆卸，存放柴油的容器内插入高压油管接头，柴油机在起动机的动力作用下可进行工作，若油路内充入大量空气，这些气体会从油管接头排放出去，由此也可判断喷油泵内部密封不良，反之则证明喷油泵密封良好。
单缸柴油机气门漏气船上检查法：
气门漏气将导致气缸压力弱，燃烧不良，冒黑烟，降低柴油机功率，气门烧坏。检查气门漏气的方法是：
1）查看单缸柴油机的气门是否存在漏气：摇转气门阀的曲轴，全面查验柴油机气门的工作状态，如果排查出气门阀存在打开的风险，要采取措施堵住排气管口，完成以上操作后摇转曲轴，直到气门关闭，将上述过程多重复操作几次，在进行时排气管口有吸气感觉，可判定为排气门密封不良，存在漏气问题，需及时进行处理。
2）查验进气门排气的步骤：首先拆卸下空气滤，将排气阀门打开，在外力作用下挤压进气管，一直挤压直至关闭排气门，这一过程可重复多次操作，操作时，若出现排气感觉，则表示进气门未进行全部关闭，有漏气风险，要及时检查和维修。
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水温过高故障检查法：
1）引发的原因：供油时间过晚；负荷过重；水泵损坏；冷却系统中水垢太多，导致散热不良；节温器失灵，冷却水无法大循环。
2）船舶柴油机故障排查的流程及具体方案：必须依照设备故障诊断标准要求，做到先从表征入手，仔细排查柴油机冷却系统是否正常运转、散热装置是否完好，是否被杂质堵住，运行是否在规定负荷内。完成全部故障排查后，若不能将故障及时检修，可更改供油时间。拆卸下来的节温器仍然存在故障，对水泵再次进行检测，先从外表进行排查，开启水箱盖，观察内部情况，有翻动迹象，可推测水泵完好，可注入清洗液进行清洗，将此故障排除。
1.3船用柴油机部分常见故障排除法
船用柴油机的故障种类和现象较多，排除方法亦各不相同，表1为部分常见故障的排除方法。
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2船用泵的振动故障排除
泵经过一段时间的运行后，零件会产生一定程度的损伤，严重时会明显改变零件的原有尺寸、几何形状、金属表面层的机械性能及配合间隙，从而导致泵的性能变差或功能失效，发现泵运行异常后，及时分析查找原因，采取有效措施进行修复，不仅可以使已损坏的零件恢复其使用性能，更可以保护和及时恢复机械设备的振动噪声性能。
2.1泵的振动原因分析
导致船用泵出现振动的要素有多种，各因素之间也存在一定的内在关系，经过总结主要有以下原因：
电气：泵机组的核心装置，电机中磁力出现的差异化及电气系统运行异常，船用泵会发出振动噪音。举个具体例子，异步电动机工作过程中，各个转子之间的交变磁拉力产生摩擦作用，若各转子的磁芯有所差异，电机运行出现振动。
机械：船用泵出现零件损坏情况，检查原因为成产时品质管控不力，安装过程中未进行仔细检查，水泵机组轴线出现了不对称的现象，浮动范围值超出了规定数值，机械内部零件的刚度和强度不达标，使用一段时间后密封件出现损坏情况，船用水泵机组与机组轴的运行频率相近，会导致设备发生振动。
水工及其它方面：船用泵机组水工设计与实际使用设备存在一定的差异，机组进水及运行流程不规范，淹没水泵的深度不达标，都会引发船用泵的进水困难问题，不将问题及时解决，水泵进水长时间出现旋涡，船用泵机组发出振动噪音。如果驼峰段空气挟带不易，会长时间形成虹吸；断流机组的拍板闸门设计不合理，拍板闸门在不同时间开启和关闭，不断冲击拍板闸门座；泵和电动机支撑的地基不均匀沉降或基础的刚性差也会导致机组振动。
2.2常见泵振动故障排除方法
船用泵内介质流动过程中，必然会出现机械振动的现象。因此，在对船用泵进行维修作业时，对其进行安装、调试需避免振动产生的干扰，将船用泵振动故障降到最低。如果在设备安装调试时发现了机组有振动，可依据具体情况，对造成振动故障的原因一一排查，查出引发故障的具体原因后，采取有效措施排除故障。表2详细论述了基础振动、水泵和电机常见原因和排除法。
3船用液压系统故障排除
液压系统是船舶机械设备的动力源之一，特别是运用在潜艇上是重要的船舶保障系统，液压系统一旦发生故障将会危及到潜艇安全，因此保证液压系统的正常工作十分重要。
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3.1液压系统故障划分
1）压力异常：通常状况下，在系统的管道设计中会预留多个测压点，将压力表测得的压力值与正常值进行比较，判断液压元件是否异常。
2）速度异常：调速阀、节流阀等挨个调整好，通过与正常值比较，可确定相应试验执行机构的速度范围值。
3）动作异常：切换各换向阀，观察相关执行机构动作状态是否异常，找出异常换向阀，检查动作顺序和行程，找出异常。
3.2液压系统故障的预防
保证液压油的清洁度：选用通过校准及符合船用柴油机液压系统的油品，降低液压系统被杂质物质污染，因此系统运行过程中，发现液压油不但提供动力而且也是一种良好的润滑剂。液压油的纯度可影响液压系统安全高效的运行。液压元件如果被含有杂质的油所腐蚀，造成喷油泵阻塞。液压油中混入杂质物质的主要原因为：1）执行元件外部不洁。2）检查油位太粗心。3）没有使用过滤网加油。4）使用了不干净的用具与容器。5）未及时更换严重磨损及损坏的密封件。6）检修过程中，热弯管道及接头焊修产生的绣皮杂质未清理干净。7）油液储存不合理等。在检修过程中，应注意对这些问题进行有效解决，从而避免或降低液压系统出现故障的概率。
防止液压油中混入空气：液压系统内部的液压油具有不可压缩的性质，而系统内的空气是具备压缩性，若船用柴油机液压系统内存在少量的空气，会影响柴油机正常运转。而液压系统处于低压力状态下，液压油混入一定数量的空气会将油涌出，油液内的气泡大量聚集产生气穴，在液压油高位区，气穴会被压缩直至破碎，液压系统会出现异响。与此同时，液压系统内的气泡被压缩，产生了部分能量，部分区域有加热的表征，液压系统内的部分元件遭到破坏，偶发振动故障。
防止液压油温度过度：一般情况下，船用液压系统内的燃料燃烧温度控制在60℃左右最好。液压系统运行过程中要控制油温，防止出现油温过高的情况。液压油达不到规定油位，内部冷却器工作效率降低，无法达到散热要求。液压系统内部容量有限，在油流量较大的情况下，油温快速上升。油黏度高可导致油液的损耗量增加，而由液的黏度低，流速过大，所泄漏的数量也会随之增多。因此，检查液压系统内的油要关注以上问题，控制油温。另外在一定期限内及时更换新的液压油，提升液压系统的工作效率，保证液压元件完整，延长使用时间。
3.3常见液压系统故障的排除
表3是根据自己的工作经验，对某型潜艇上液压系统的一般故障现象、原因及排除方法进行的总结。
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4螺旋桨机械故障及措施措施
4.1船舶螺旋桨缠绕渔网的故障
螺旋桨经常被渔网缠绕，这种情况发生后会使螺旋桨的力矩增加，从而造成了发动机负荷的增加，当超负荷进行工作地时候，很有核能会蹩停轴系或螺旋桨，使得螺轴系与旋桨桨叶损坏、变形，有时会产生轴系振动噪声变大。当轴系出现基于转速极品的冲击信号时，证明轴系机械工作运行不正常，在这种情况下，需要对轴系或螺旋桨进行进一步检查，找到冲击信号的原由，这时有可能发生以下故障：
（1）罩鳍片发生变形；
（2）轴系艉轴法兰磨损或损坏；
（3）艉轴承固定六角螺栓损坏或缺失；
（4）联轴节连接法兰发生移位；
（5）推力轴承倒车推力块受损；
（6）轴系振动噪声增大，这种情况一方面是因为渔网残片堵塞柱轴承的冷却水通道，再一就是轴系联轴节法兰移位使得轴系部件发生松动。
4.2螺旋桨与附属部件接触点的摩擦
由于艉轴工作环境相对复杂，轴承与艉轴有时因对中润滑效果差、间隙不理想等原因致使轴系振动而产生较大声响，也可能是因为其密封装置安装方法不对、桨叶与桨叶导流罩、艉轴保护罩与螺旋桨桨毂接触等原因产生声响。螺旋桨和附属部件的接触点有可能出现在螺旋桨桨毂与艉轴保护罩处，在进坞检查时，应确保该处有足够大的间距，将靠近桨毂处的保护罩进行适当切除，从而保证不会再出现接触摩擦。
4.3螺旋桨叶断裂造成的失衡
当船体在平静的江面上行驶时，瞬间发生船体剧烈的振动时，船员一般会减速航行，振动会有所减弱，持续减速，振动变小。
该种情况原因分析：该种情况的发生很有可能是螺旋桨叶已经断掉，使得螺旋桨失掉了平衡，使得船体发生剧烈的振动。一般这种情况有可能是因为螺旋桨材料性能差、铸造缺陷，或者螺旋桨叶被严重腐蚀、水中生物污染或者螺旋桨叶碰到缆绳、礁石等物体使得螺旋桨叶的剥蚀、断裂、变形等原因，导致了螺旋桨各桨叶重心不稳失去了平衡，敲击到艉轴，造成轴系或船体发生很严重地振动。
对于这种情况发生时要利用接补的方法把断裂的桨叶进行修复，对表面的裂纹、穴蚀、腐蚀等缺陷进行系统的修补，把变形校正回来，再者，要对静平衡性、螺旋桨的螺距等进行质量的检验，同时要满足相关规范要求。
4.4桨叶变形
螺旋桨在工作时，桨叶与水产生作用力，使得水体对船体产生反作用力，这样才使船体前进。桨叶在长期的使用过程中，由于材质的不同，疲劳极限也不同，材质发生变形及断裂都是在随着时间的延长而直到产生这种情况，而除了这种作用力以外，仍有很多不确定因素，如水体的侵蚀使得桨叶厚度变薄，这种厚度的变薄使得桨叶变形量增加。
4.5螺旋桨鸣音
螺旋桨的鸣音是由于桨叶随边发放漩涡的频率和桨叶振动最大振幅结构响应的频率一致引起的，这些能量使得桨叶发生自激振动。要想将鸣音减弱有如下方法：
（1）修削桨叶的随边。要改变发放频率首先要改变桨叶尾边的厚度，尾边的结构形态会影响发放涡的频率与强度，也决定了形成的涡街横向与纵向间距比。但不同把消除鸣音作为唯一的目的，因为尾缘被削弱得过薄会影响其强度，造成强度的降低以至于不能满足工作需要。
（2）增加桨叶的阻尼。使用高阻尼的材料制造螺旋桨也可以消除鸣音。
（3）在桨叶叶背随边的附近，剖面弦长的1/15左右位置，沿着径向等间距地固定一些小的金属材质的突出体，并将其做成半圆形。
（4）将桨叶随边换成锯齿形的结构，齿形高度为弦长的7%左右，齿形底边与齿高相等。
4.6螺旋桨气蚀
螺旋桨在工作中，如果气穴在其表面附近，桨叶材质会因为受到液压撞击的长期持续作用力，从而出现坑点的腐蚀。气蚀往往产生振动和噪声，而且在金属表面会出现点状的腐蚀，严重时可使得桨叶穿孔或破裂，造成整个螺旋桨重心不稳，产生振动和噪音。解决这些问题的方法如下：
（1）改进桨叶结构的设计，增加过流面积，减少叶片的厚度，使叶片的形状变成流线型的形状。
（2）增大桨叶的进口角度，减少叶片的弯曲，从而减少叶片阻塞。
（3）桨叶材质更换成抗气蚀的材料，比如具有高硬度、强度、韧性的材料，同时其化学稳定性要好。
5 结语
船舶机械设备的维修保养可以有效减少船舶在使用过程中的故障率，也可以有效提高船舶在航行过程中的安全系数进而提高船舶的经济效益。轮机维护管理者应在一定程度上提高机械设备的维护程度，从而有效地减少机械设备的损坏并保持其技术性能，进而不断提高船舶机械设备的使用寿命。
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