【船舶柴油机排气阀常见故障分析与检修】船舶柴油机排气阀

时间：2019-05-02 03:14:24　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：换气机构在船舶柴油机中起着极其重要的作用，换气质量的好坏直接影响着柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染指标，是柴油机工作优劣的先决条件之一。　　关键词：船舶柴油机排气阀故障分析检修
　　
　　排气阀是组成柴油机燃烧室的重要部件之一。它的工作状况直接影响换气过程的质量，影响柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染，是柴油机工作优劣的先决条件之一。因此对于轮机管理人员来说，要严格按规范做好排气阀的拆检与修理工作，重视排气阀运行管理，如稍有修理上的失误会加快排气阀损坏的速度，甚至影响柴油机的正常运行。然而，在船舶柴油机的实际运行过程中会出现一些意想不到的问题，这就需要轮机管理人员根据其原理认真分析，找出故障的原因，进而解决问题，使机器恢复正常运转，保证船舶航行安全。
　　
　　1 故障主要因素
　　1.1．排气阀的工作条件
　　船舶柴油机中排气阀的工作条件十分恶劣，气阀底面与高温燃烧产物直接接触，在气阀开启期间还承受着高温（900℃～1000℃）和具有腐蚀性气体的高速（600m/s）冲刷，气阀中心温度高达700℃～800℃，在阀盘与阀杆过渡圆弧中段，温度也有600℃～700℃。过高的温度会使金属材料的机械性能降低，材料发生热变形；当阀面密封不严时，阀面因高温高速流动的燃气摩擦使温度更高，引起局部熔化，熔化的金属吹落，造成阀面烧损；气阀落座时，在阀与阀座的惯性力和弹簧作用力的共同作用下，还承受着相当大的冲击性交变载荷，在气阀出现跳动或气阀间隙增大时，这种载荷会明显增加。阀与阀座的撞击，容易形成密封面的变形和严重的磨损。此外，阀杆与导管间也会发生磨损，阀杆顶端受摇臂的撞击与磨损等等。
　　1.2．其他因素的影响
　　当前燃油价格不断上涨，航运市场萧条，船东为了降低成本来达到提高竞争能力、获得更多利润的目的，均采用低速航行，甚至采用低价、劣质的燃油。这些燃油的粘度高，滞燃期长，而且钒、钠和硫的含量比较高。到目前为止，还没有经济合理的工艺加工能从劣质的燃油中除去钒、钠和硫等腐蚀元素。燃油燃烧中所产生的排放物（燃料灰份）仅仅有一部分与排出的气体一起离开机器，而剩余部分仍然留在发动机内一些高温零件表面上，如排气阀和活塞顶，形成沉积，造成所谓的“高温腐蚀”。在柴油机使用中一些不合理使用状况：低温启动柴油机，在负载强迫加速，柴油机气缸燃烧温度急剧变化；柴油机起动后，迅速加速；经常使用一些称之“点动”方法起动主机：柴油机起动后，只听到一、两个缸的发火声，就已停车等等。劣质燃油加上一些不良使用习惯，使大量雾化不良的粗大重油粒子喷入汽缸，造成严重的后燃及不完全燃烧，使柴油机汽缸燃烧状态恶化，严重积炭使排气阀的阀线表面也被积炭污染，甚至造成主机的起动困难。难以否认的是一些操纵、保养柴油机的不良习惯也是引发柴油机气阀故障的因素之一。
　　2 常见故障分析
　　2.1．排气阀烧损
　　排气阀烧损是排气阀最常见故障。主要原因是排气阀密封不严，造成高温燃气泄漏，使该处严重过热，熔穿金属材料。造成排气阀密封不良的原因主要有以下几点：⑴由于阀盘不同部位的形状、厚度不同，受热、散热条件不同，阀盘圆周上的温度分布不均匀，中心温度高于周边温度，造成气阀阀盘径向上的温度差，过大的温差将造成阀盘的变形从而导致漏气的产生。⑵船用燃油在燃烧后，在排气阀阀盘及阀座密封锥面沉积成一层混有碳粒的积炭，其内混有硫酸钠、硫酸钙、氧化铁等物质。当积炭厚度过大时，在闭阀撞击力下会发生裂纹、剥落，从而形成高温燃气喷出通道，使气阀烧损。⑶普通排气阀密封锥面在工作温度下硬度并不是很高，沉积的硬质燃烧产物颗粒在闭阀的撞击下，可使密封面出现凹坑贯穿阀面，从而形成漏气。
　　2.2 排气阀高温腐蚀
　　目前在航运市场上普遍使用的劣质燃油中含有大量钒、钠和硫等元素。在燃烧过程中，硫、钒和钠等元素形成氧化硫、五氧化二钒和氧化钠等。氧化物之间要发生反应，而且还要与滑油中的钙反应，形成低熔点的盐类，有硫酸钠，硫酸钙和不同成分的钒酸钠等。这些盐类混合物熔点一般较低，约535℃左右，同时具有较强的腐蚀性。当排气阀在工作中时，排气原因，使它沉积在阀盘及阀座以及阀杆与阀面的过渡表面上。排气高温使这些物质溶化，附着在排气阀等部件表面。这时即使是非常耐腐蚀的硬质合金钢也会受到腐蚀，腐蚀结果在密封锥面上形成麻点。麻点相连就可能造成漏气。由于上述腐蚀是高温条件下产生的，所以称之为“高温腐蚀”。在上述高温腐蚀有害元素中以钒的危害性为最大。
　　2.3 气阀密封面磨损过快
　　在燃烧室内的爆发压力作用下，阀座与阀盘都发生弹性变形，气阀落座撞击也会造成阀座及阀盘的弹性变形，这样会使阀盘锥面反复楔入时，密封锥面产生相对运动，造成密封锥面磨损。气阀间隙过大，阀盘与阀座刚度不足，气阀与阀座材料性能达不到要求或不匹配，重油中含有较多的钒、钠、硫等有害元素，高负荷运行或燃烧恶化，冷却不良，阀杆与导管间隙过大，气阀机构振动使气阀落座速度过大等，都能使磨损速率增大。
　　2.4．阀盘与阀杆断裂
　　在阀盘与阀杆的过渡圆角处和阀杆装设卡块的凹槽处，这些部位是应力相对集中部位。当应力集中到一定程度，就会发生疲劳断裂破坏。造成断裂的原因有：阀杆与导管的间隙过大；阀盘与阀座的变形使局部受力过大；气阀间隙过大，敲击严重疲劳破坏；气阀机构的振动。
　　2.5．气阀卡死
　　气阀卡死主要是因为气阀阀杆和导管之间积炭原因间隙过小，当受热膨胀后二者间隙过盈发生卡死现象。另一方面，当阀杆发生弯曲变形时也会使阀杆卡死在导管中。
　　2.6．气阀弹簧断裂
　　气阀弹簧本身结构不合理，内部有缺陷，加工不合理或使用中发生了扭曲或达到疲劳极限在工作中均会导致断裂。气阀弹簧断裂直接破坏柴油机正常工作，严重时，气阀可能坠入汽缸。
　　3 船舶柴油机排气阀的检修
　　3.1.阀与阀座检查
　　3.1.1 阀面、阀杆检查
　　在拆检时，使用厂家提供的标准尺测量排气阀底面与排气阀座。检修中，对长期工作后的气阀应进行以下测量：阀杆磨损后的圆度误差和圆柱度误差，此误差可用外径千分尺等测量检查得到。当这两项误差超过与导管配合间隙极限50%时应报废更换；启阀锥面对阀杆外圆柱面径向跳动量应不大于0.003mm。否则应报废或翻新。对气阀进行裂纹检查，麻点和凹坑等检查。阀杆外表面允许有少许发纹，有镀铬层决不允许出现脱皮现象。对锥面及阀杆联结锁夹处应进行探伤检查。有裂纹者应以报废处理。

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