徐小国
（江苏省无锡交通高等职业技术学校， 江苏 无锡 214151）
船用柴油机的工作状态对内河船舶的稳定运行具有重要的影响作用，为保障柴油机能够处于最佳运行工作状态，船舶轮机管理员必须了解、掌握柴油机能够正常运行的工作原理、常见故障以及故障诊断排除方法，在日常工作中做好故障防范措施，尽可能降低柴油机故障对于内河船舶的影响。随着社会经济发展与科技水平不断进步提高，现代化理念与先进技术逐渐应用在柴油机故障诊断维修工作中，如听诊法、综合法、观察法等。信息技术的有效应用极大程度提高了柴油机故障检修效率与质量，已经成为船舶行业未来重要的发展研究内容。
1.1 曲柄连杆系统与机体部件
基础零部件与动力结构是组成内河船舶柴油机的基础元素，其中柴油机机体组件是内河船舶柴油机的估价系统，是柴油机能够在船舶运转工作的基础。柴油机机体组件主要有多种零部件结构组合而成，如气缸体与气缸盖等部件结构，各零部件共同组成柴油机系统，都具有十分重要的作用。曲柄连杆系统在内河船舶柴油机系统起到连接纽带的作用，是连接柴油机系统与船舶其他系统的主要部件。曲柄连杆的主要作用是将活塞部件的往复运动转化为曲杆轴装置的回转运动。因此可以说，曲柄连杆的稳定性与安全性，直接影响到整个船舶运行的安全性与稳定性。曲柄连杆主要由曲轴飞轮组件、连杆组件以及活塞组件等共同构成。
1.2 润滑、启动与冷却系统
润滑系统是内河船舶柴油机能够稳定运行的重要保障，其主要作用是将润滑油在一定压力的作用下输送到柴油机各零部件结构连接处，以减少柴油机运行过程中的摩擦阻力，降低各部件由于摩擦力造成的结构损耗程度，确保柴油机各部件具有充足的动力输出能力，以此保证柴油机系统能够高效稳定运行。润滑系统包括润滑油管以及润滑油泵等部件结构[1]。启动系统是指借助船舶其他系统提供的动力启动柴油机系统，即通过启动系统能够使柴油机系统从停止状态进入运转工作状态。冷却系统是保障柴油机系统运转工作环境的重要系统，主要包括水箱、水泵等结构部件，冷却系统能够对柴油机系统进行降温冷却，柴油机装置长时间运转工作后会产生高温热能，如果不进行及时降温，可能会导致柴油机装置造成一定程度的损伤，同时导致柴油机工作效率下降。因此，冷却系统是柴油机运转过程中重要的系统结构。
1.3 燃油供给与进排气系统
燃油供给系统是内河船舶柴油机的重要内部结构，主要包括喷油装置、高压油泵等部件。燃油供给系统的安全稳定性对柴油机系统的整体运行具有至关重要的作用，更加决定了整个船舶能否稳定安全运行[2]。燃油供给系统在实际运行中会依据船舶柴油机的负荷能力，为柴油机系统提供相应的供给燃料以确保整个柴油机系统能够正常运行。进排气系统相当于船舶柴油机的呼吸系统，其主要作用是为柴油机提供足够数量的、新鲜干净的空气，以确保柴油机内部具备足够充足的氧气，动力燃料能充分燃烧。
2.1 观察法
观察法是对内河船舶柴油机故障进行分析判断的常用方法，检修人员可以对压力表进行观察，从而了解柴油机系统中的冷却系统、燃油供给系统以及润滑系统是否出现泄漏故障，增压系统是否正常运行，过滤系统是否发生堵塞，各种轴泵装置是否正常运转。通过观察温度表能够了解柴油机系统中各缸系统的实际冷却情况：油泵与水泵是否发生损坏故障；
进排气系统是否出现漏气问题，油温与水温是否正常；
冷却系统是否出现污染堵塞现象。观察柴油机排烟情况能够对部分故障进行判断，如果排气系统排出黑烟，则表明气缸内部燃烧质量低下，喷油系统没有按照标准时间工作，燃油雾化效果低下，空气过滤器出现堵塞现象，排气系统出现漏气问题。如果排气系统呈现出规律性排放白烟，则表明喷油器雾化效果不佳或燃烧室内存在水分，主要原因是排气管、缸头或缸套装置的垫片、水套出现损坏现象，进而导致水分进入气缸。如果排气系统排放蓝烟，则表明大量润滑油进入燃烧室中，其主要原因是活塞部件与缸套出现过大间隙，活塞环过度磨损或卡死，活塞环弹性不足，活塞环安装错误，气缸油量过多，曲轴箱内油位过高等。除此之外，使用观察法还可以柴油机系统运行时油水泄漏变化情况，柴油机的振动现象以及部分故障出现前的异常表现等[3]。
2.2 听诊法
听诊法是指检修人员将细长的金属棒连接在柴油机外表，以此听诊柴油机内部出现的声音情况，进而判断柴油机系统的实际运行状态，依据不同规律的声音能够判断出柴油机内部存在的不同故障，通常需要检修人员具有极强的专业能力与丰富的检修经验。如果出现清脆的、具有节奏的金属声音，则表明柴油机系统的供油时间相对较早；
如果出现低沉的不清楚的声音，则表明喷油时间相对较迟；
如果出现音量较小的尖锐声音，但是在惰速运转时特别清晰，则说明连杆小头衬套出现松动。在柴油机系统运行过程时听到气缸内出现撞击声，且撞击声响随着运转速度提升而加剧，则表明缸套与活塞部件间的间隙过大。柴油机系统运行过程中，听到曲轴箱内出现撞击声，且转速降低时能够听到低沉有力的撞击声，则表明连杆轴瓦出现磨损现象，进而导致间隙过大[4]。
3.1 智能诊断排除技术
随着信息化技术的推广应用，行业科研人员利用互联网技术创新研发出了智能诊断排除技术进而大幅度提升了内河船舶柴油机故障检测与排除质量。智能诊断排除技术中有效运用了大数据与人工智能等现代技术，能够对高难度故障问题进行有效分析检测，且具有十分理想的检测效果[5]。同时，智能诊断排除技术会利用大数据技术对柴油机故障数据信息进行全方位的诊断处理，依据互联网数据库信息将异常信息提取出来，并利用数字模型诊断故障问题，从而获取故障异常的主要特征。智能诊断排除技术具有十分严谨的逻辑性与专业性，能够将大量故障数据整合，以此帮助检修人员进行规故障处理排除。比如，使用智能诊断排除技术确定柴油机故障为气缸套故障时，可以通过以下方法进行故障排除：在冷却液中假如乳化油等防腐剂，从而在气缸套外表形成一层保护膜，进而降低气缸套发生穴蚀现象的几率。
3.2 神经网络诊断排除技术
在内河船舶柴油机故障检修过程中，神经网络诊断排除技术有效提升了诊断分析的精确度，检测系统中的神经网络能够对故障类型进行精准检测，对异常数据进行整合归纳与分析处理，以此确保检修人员依据真实的数据资料进行故障排除工作。神经网络诊断排除技术主要应用于故障信息分析，利用计算机技术对异常数据进行统计整合，同时依据异常数据的特征判断故障的特点与具体类型。比如，针对柴油机燃烧室与安全阀的故障诊断，传统的故障诊断方法难以全面精准地了解到问题的真实情况，可以利用神经网络诊断排除技术，提升故障诊断质量。在诊断检测中利用主机重启与安全阀更换方法将安全阀恢复至正常状态，同时在更换安全阀时需要注重安全阀的产品质量问题[6]。燃烧室发生故障的常见原因是由于燃烧室内部积碳未能得到及时清理，长时间作用下导致内部出现腐蚀问题[6]。当确定燃烧室故障为积碳问题后，检修人员应当对燃烧室内部进行彻底的积碳清除工作，如可以使用退炭剂，将燃烧室内表面的积碳软化，以此进行高效清洁处理，从而保证燃烧室环境清洁无杂质，进而保障燃烧室正常工作。
3.3 柴油机故障诊断及排除原则
通过对内河柴油机故障现象以及排除方法进行梳理可知，其故障在发生初期主要会通过一些较为明显的现象表现出来，同时故障会直接影响柴油机正常运转，导致其动力性、经济性以及可靠性受到较大幅度的负面影响。由此，为切实保障柴油机性能满足实际使用需求，延长其使用周期，相关工作人员需要账务正确、灵活的手段，以实现对内河柴油机运行中表现出的故障问题进行检查与排除。通过对相关工作经验进行梳理总结，可得出以下需要遵守的原则：
1）运维人员需要掌握柴油机工作原理，对设备结构组成以及零部件分布与作用进行充分学习，并在此基础上依照系统性原则对设备故障原因进行推理分析与诊断查找。
2）在实际对柴油机设备进行检查过程中，需要遵循由易到难、由简到繁、由表至里、逐步深入的方式开展。
3）在对故障进行处理过程中，运维人员需要对相关数据进行详细检测，切实保障零部件质量满足实际要求，严格遵守操作技术流程，并依照规范的工艺流程对各零部件进行装配，对故障进行逐一排除。
A 省交通系统常见的内河小型工作船其所使用的是6105 系列的柴油机作为主机，虽然其具备良好的动力性能、平稳的运转性能和较低的噪音，且维修十分简便，但是其也有着一定的缺陷，如耐用性较低、超负荷性能不佳、故障率较高，且一般运行300～500h后就需要进行小修与保养。因此本文结合该类型柴油机故障的分析与排除技术分析，为相关内河柴油机的使用和故障排除提供一些参考。
4.1 活塞和缸套故障
1）故障现象：一台主机在修理后不久就发现了某缸活塞顶部被击穿，在更换新的活塞之后仅3 到4 个航次，该缸活塞再一次被击穿。
2）原因分析：考虑到连续更换都是合格的新活塞，因此排除配件的残次问题。本次使用的6105 系列的活塞均为铝制凹顶型活塞，优势在于其导热性良好，质量轻，且摩擦系数小，但是其也存在耐磨性差、强度差和膨胀系数大等缺陷。而产生顶部龟裂的原因主要在于：柴油机喷油提前角太大而严重爆燃敲缸、长期超负荷、冷车重负荷起动、断水断油后的激冷、气缸盖开裂后冷却水进入爆裂、活塞装反、油嘴喷油量过大、压缩比过大等。同一缸连续发生活塞击穿故障可以基本将原因圈定在供油系统和压缩比故障上。通过拆检发现燃油供应系统一切正常于是就考虑为何压缩比变大。经查发现该缸机体由于柴油机使用年代过长机体表面凹陷下去。通过压保险丝的方法测出该缸气缸余隙过小，因此断定由于压缩比的增大燃烧爆发压力，也加大造成活塞顶部过负荷冲击而破坏。
3）排除方法：结合钢直尺和塞尺测量该位置的机体表面下沉量，在该部位垫入相对应厚度的铜片，控制气缸的余隙高度在标准范围内即可排除故障。
4.2 曲轴联杆组故障
1）故障现象：主机在运行期间，突然发生机曲轴箱内发出沉闷的敲击声，尾气冒黑烟，机体振动加剧，立刻停车拆检，发现曲轴已经断裂。
2）原因分析：一般的曲轴联杆组故障与润滑系统有着较大的关系，如果滑油的压力过低或者是断油，很容易造成烧瓦和曲轴联杆组抱瓦的问题。并且突然受到大负荷的冲击，联杆的螺母松脱、曲轴轴承间隙过大造成径向跳动而产生疲劳裂纹、飞轮平衡块松脱、主机三线不准等原因均可直接或间接造成曲轴联杆组故障。分析该主机发现润滑系统正常，且没有受到大负荷，且发现其断裂的位置在曲轴输出端的第一档主轴颈部的位置，了解到该主机在前段时期还更换过飞轮组。因此可以初步断定，该问题是三线不准导致的曲轴径向受到了交变应力的作用而疲劳损坏。在进一步分析上，发现该主机所使用的变速箱为一种MB170 型的小型齿轮箱，两者相连是使用法兰的硬连接，径向毫无避让的余地，并且两机不是共用的底脚，机舱底部结构的强度也相对较为淡薄，因此很容出现三线不准的问题。
3）排除方法：由于该故障是由设计施工上考虑不周所导致的，因此为了解决该问题，可以更换齿轮箱，但是经过测量机舱的空间不足，只能够继续使用原来的设备，但是对底脚的结构进行了加强处理，同时要求船舶轮机的人员经常检查该轴线，保障故障能够有效被解决。
内河船舶在航行中离不开柴油机系统提供的动力能源，而船舶通常需要柴油机长时间的航行工作，因此柴油机系统在实际中具有较大的工作压力。为确保船舶能够正产稳定运行，保障船舶货物与人员安全，相关人员必须重视柴油机故障诊断分析与排除工作，利用观察法与听诊法对柴油机故障进行诊断分析，同时积极利用信息化技术加强诊断排除效果，以此保障内河船舶的安全稳定运行，进而推动船舶行业的健康发展。
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