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1、轮机工程专业毕业论文柴油发电机供油系统故障分析摘要 柴油发电机是将柴油转化为电能的机械设备。柴油发电机的故障多种多样，本文通过案例以及实际工作经验，主要对型号为MAN 7l 32/40的船用柴油发动机的故障进行分析，提出全面的检测及分析方法，并得出相应的解决方法，提出对柴油发电机供油系统全方位的维护及使用建议。关键词 柴油发电机；故障分析；供油系统Fault analysis of diesel generator oil supply systemAbstract A diesel generator is a mechanical device that converts diesel i
2、nto electricity.Diesel generator fault is varied, based on the case and the actual work experience, the main model for MAN 7l 32/40 of Marine diesel engine fault is analyzed, comprehensive detection and analysis method is put forward, and the corresponding solutions, put forward the comprehensive ma
3、intenance of diesel generator fuel supply system and use the advice.Key words Diesel generator; Fault analysis; Oil supply system目录1 绪论41.1柴油发电机简介41.2船用柴油发电机51.3柴油发电机常见故障分析61.4 man 7l 32/40发电机72 柴油发电机启动故障分析及解决办法82.1滑阀启动阀故障及其解决方法82.2高压油泵泄漏问题及其解决办法92.3本章小结103 船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法103.1 各缸供油量不均匀故障分析及排除方
4、法113.2 供油提前角不准确的故障分析及排除方法123.3 喷油泵安装不当的故障分析及排除方法133.4 船舶柴油机无法正常、回油管无回油的故障分析及排除方法133.5 低压油路故障分析及排除方法133.6 高压油路故障分析及排除方法143.7 输油泵止回阀密封不良故障分析及排除方法143.8 输油泵活塞弹簧折断故障分析及排除方法143.9本章小结154 柴油发电机使用与维护154.1 使用注意事项154.2 维护保养要点165 总结17参考文献180 引言船舶柴油机为航行中的船舶提供动力，所以也称为船舶的动力装置，它是保证船舶正常运行所必需的动力设备。船舶柴油机燃油系统故障将直接影响船舶的
5、动力性、经济性和可靠性。燃油系统被誉为船舶柴油机的心脏，而喷油泵是整个燃油系统中最重要的部件，它使燃油压力升高，把燃油雾化，并喷入燃烧室内和空气混合，并燃烧做功。在对船舶柴油机燃油系统进行故障诊断前，一定要对燃油系统方面的相关知识熟练掌握，针对船舶柴油机发生的故障与检测结果，进行综合分析研究，作出准确的判断，以最简捷有效、最科学合理的措施进行故障排除。船舶柴油机会发生各种各样的故障，原因也千变万化，某协会的调查研究显示，船舶柴油机的故障最多的就是燃油系统的故障，燃油系统故障占总故障的一半以上；而在造成船舶柴油机停机故障的各种原因中，燃油系统的故障所占比例也是最大的，约占总故障的四分之一。因此，
6、探讨和研究船舶柴油机燃油系统的故障分析及排除方法具有极为重要的现实意义。1 柴油发电机简述1.1柴油发电机简介发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备。柴油发电机的基本结构是由柴油机和发电机组成，柴油机作动力带动发电机发电1。柴油机的工作基本原理：通过人力或其它动力转动柴油机曲轴使活塞在顶部密闭的气缸中作往复运动。活塞在运动过程中完成一以下四个行程：进气行程、压缩行程、燃烧和作功（膨胀）行程及排气行程。当活塞由上向下运动时进气门打开，经空气滤清器过滤的新鲜空气进入气缸完成进气行程。活塞由下向上运动，进排气门都关闭，空气被压缩，温度和压力增高，完成压缩过程。活塞将要到达最顶点时，喷油器把经过
7、滤的燃油以雾状喷入燃烧室中与高温高压的空气混合立即自行着火燃烧，形成的高压推动活塞向下作功，推动曲轴旋转，完成作功行程。作功行程完了后，活塞由下向上移动，排气门打开排气，完成排气行程。每个行程曲轴旋转半圈。经若干工作循环后，柴油机在飞轮的惯性下逐渐加速进入工作2。柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。1.2船用柴油发电机船用柴油机如图1-1所示的热效率高、经济性好、启动容易、对各类船舶有很大适应性，问世以后很快就被用作船舶推进动力3。至20世纪50年代，在新建造的船舶中，柴油机几乎完全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力。船用柴油机
8、按其在船舶中的作用可分为主机和辅机。主机用作船舶的推进动力，辅机用来带动发电机、空气压缩机或水泵等。图1-1 船用柴油发电机船用柴油机一般分为高速、中速和低速柴油机4。船用主机大部分时间是在满负荷情况下工作，有时在变负荷情况下运转。船舶经常在颠簸中航行，所以船用柴油机应能在纵倾1525和横倾1535的条件下可靠工作5。船用柴油发动机具有以下优势：1. 独特的框架式主轴承结构，机体刚度高、振动幅度小、噪音分贝低。2. 一个缸一个盖，方便整车维修处理，降低维修消耗费用。3. 主要零部件时时全球采购，实现了发动机高配置。4. 柴油机附件安装齐全，空气冷却器、海淡水热交换器等安装在柴油机上，便于机舱布
9、置。5. 柴油机冷却系统采用内外双循环水冷方式，内循环用淡水对柴油机进行冷却，外循环用海水通过海淡水热交换器对淡水冷却，提高了柴油机使用寿命。6. 完善的保护和控制系统，采用柴油机职能监控仪，可对柴油机的转速、水温、机油温度及压力等自动测量显示，当柴油机参数超限时能自动报警和停机，可选配远程控制仪。7. 优良设计，采用水套排气管，保持机舱温度低。1.3 man 7l 32/40发电机MAN 7L 32/40系列船用柴油机机体如图1-2所示，采用整体刚性化设计，安全度高；气缸单元整体装配，装卸便捷；采用MAN公司先进的涡轮增压器以及两级中冷，进气性能优秀；采用MAN公司生产的AT2000安全控制
10、系统，可靠性高；可燃用MGO、MDO、HFO，适应性强。获得世界九大船级社LR、GL、DNV&GL、BV、ABS、CCS、NK、RS、RINA、KR的发动机认证证书，满足国际海上人命安全公约（SOLAS）的要求6。图1-2 MAN 7l 32/40柴油发电机该型号柴油发动机的尺寸参数为：长度6470mm，宽度2630mm，高度4010mm，吊缸高度3460mm，干式净重42000Kg。功率为3500KW，转速720prm，发动机为7缸，缸径320mm，行程400mm，排量为225.19L。进气方式为增压中冷，压缩比为15.2:1，发火顺序为1-2-4-6-7-5-3，噪声小于等于106dB，旋
11、转方式为逆时针，启动方式为气启动，机油消耗率0.5g/KWh，燃油消耗量185g/kwh。本文将对MAN 7L 32/40系列的柴油发动机的供油系统故障进行分析。2 船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法 船舶柴油机在工作时会出现各种各样的故障，而导致故障产生的原因却千变万化，作为一个合格的专业人士，我们必须做到透过现象看本质，能够对故障进行全面的分析和查找，并最终确定导致故障的根本原因，然后进一步排除故障。 在实际的工作中，我们要学会用“观察（排气烟色、各仪表的读数，以及油、水等温度、压力）”、“倾听（用辅助工具触击设备表面，诊断其声音）”、“触摸”、“嗅闻”等方法来确定船舶柴油机哪一个系
12、统或哪一个部件发生了故障，然后对故障区域对症下药，及时排除故障。如果必要，还应该配合拆检查找故障原因。2.1柴油机无法启动故障现象分析（1）故障现象：船舶柴油机无法正常启动和排气管无烟排出；而且就算船舶柴油机在强力带动的作用下着火成功，依然会出现排气管严重冒烟、声音异常等现象，导致船舶柴油机无法正常工作。故障原因：这一故障可能是喷油泵被动盘错装半圈导致，这是一个针对采用十字形联轴器联接的喷油泵会出现的问题，由于安装不当，在安装被动盘时错装了半圈，导致发生这种情况时，应先把联轴器的联接螺钉拆下，然后将喷油泵凸轮转动半圈后重新正确安装，最后还要检查并调整好船舶柴油机喷油泵的供油正时。（2）故障现象
13、：船舶柴油机在运行中出现突然熄火，并且无法再启动的故障。故障分析：可能是燃油不足，首先拧开喷油泵上的专用放气螺钉，如果发现低压油腔内没有燃油或只剩少量的燃油，则用手摇油泵使燃油充满低压油腔，待空气排尽后再重新启动柴油机，此时如果柴油机能够工作，但是经过一段时间后又突然熄火停机，原因一般是由于输油泵活塞弹簧折断或失效所引起的故障。拆下螺钉，更换折断的弹簧即可将故障排除9。2.2柴油机启动困难故障现象分析（1）故障现象：船舶柴油机易产生后燃，启动困难，燃烧不完全，排气冒烟，温度过高。故障分析：此故障可能是由于供油提前角不准确，供油过迟导致。喷油泵出油阀（如图2-1所示）弹簧的弹力会对出油阀启闭压力
14、造成影响，当弹力不够或过大时，会导致喷油泵供油提前角增大或减小，改变出油阀的开启时间，从而影响喷油量。若检查出油阀弹簧的弹力出现异常，如弹力不足，应及时予以更换10。图2-1喷油泵出油阀出油阀偶件、柱塞偶件磨损严重，导致偶件配合间隙增大，造成船舶柴油机工作过程中柴油回漏严重，导致供油提前角变小，应更换磨损严重的出油阀偶件或柱塞偶件。（2）故障现象：柴油机在运行过程中出现启动困难、水温过高和冒烟严重等异常现象。故障分析：本鼓掌原因可能是喷油泵半圆键安装不正确导致。这是针对采用法兰盘联接的喷油泵而言，原因大多是由于供油提前角自动调节器与供油正时齿轮和喷油泵凸轮轴之间的半圆键安装位置不对造成，可通过
15、喷油泵法兰盘上的弧形孔进行有效调整，先拆下喷油泵，可看到半圆键上出现有较明显的压痕，然后重新进行正确安装即可11。（3）故障现象：船舶柴油机加速迟缓或启动困难，甚至会出现启动一会后或稍加负荷就自动熄火。故障分析：当船舶柴油机低压油路中的油管、垫圈或接头由于老化、磨损等原因而出现燃油渗漏现象时，外面的空气将会进入低压油路从而形成气阻，引起供油不畅。所谓低压油路，是指由油箱至喷油泵进油腔之间的进油和回油管路。当油管由于燃油脏污堵塞进油滤网和柴油滤芯，或由于变形、老化或杂质堵塞致使油管的通油截面积减小时，船舶柴油机将会产生供油量不足、启动困难和发动机功率下降的故障，该故障的排查可直接就车完成，无须进
16、厂维修。判断油路究竟是进了空气还是堵塞的方法：可用手摇油泵泵油使油路内油压达到一定压力，然后拧开接头处的专用放气螺钉，若发现气泡无法冒尽，那就证明低压油路密封不好，有进空气情况；如发现根本没有气泡从专用放气螺钉处冒出，而只有柴油冒出，但柴油冒出无力，那就证明油路由于变形、老化或杂质等原因被堵塞了；正常的现象应是稍为拧松专用放气螺钉，就马上看到有油柱以较高的压力喷射出来。排除上述故障的方法：更换已老化或磨损的油管、垫圈和接头，预防上述故障的方法：按要求经常对柴油滤芯和进油滤网进行检查、清洗，防止堵塞；经常对管路进行检查，若发现有漏气等隐患时马上进行有效处理12。（4）故障现象：船舶柴油机启动后工
17、作平稳正常，但熄火停车一定时间后发现启动困难，拧松放气螺钉后有气泡冒出，需排放干净空气后才能重新启动。故障分析：这种故障大多是由于输油泵止回阀密封不良导致。检查方法：拆下输油泵出油侧的螺钉，用手摇油泵泵油至出油接头油腔内充满燃油，停止泵油，若发现接头油腔内油面下降较快，则说明输油泵止回阀密封不严。用工具把输油泵止回阀拆下，检查其密封性能是否完好，密封接触座面上是否存在杂质颗粒，止回阀弹簧是否变形或折断，然后根据具体情况可分别采取研磨密封面、清理密封座面、甚至更换止回阀弹簧或止回阀等措施排除故障。平时观察到的正常现象应为接头油腔内燃油油面至少在3分钟内不发生降低，用手摇油泵泵油时会发现有较高压力
18、的燃油油柱从出油接头处喷射出来。2.3柴油机工作粗暴、运转不稳故障现象分析（1）故障现象：船舶柴油机工作时会发生敲缸现象，工作粗暴，易损坏零件，也会导致船舶柴油机功率降低。故障分析：供油提前角不准确，供油太早。喷油泵出油阀弹簧的弹力会影响出油阀启闭压力，弹力不足或过大，会导致喷油泵供油提前角增大或减小，改变出油阀的开启时间，从而影响喷油量。检查出油阀弹簧的弹力，如弹力不够，应予以更换13。出油阀偶件、柱塞偶件磨损严重，导致偶件配合间隙增大，造成船舶柴油机工作过程中柴油回漏严重，导致供油提前角变小，应更换磨损严重的出油阀偶件或柱塞偶件。（2）故障现象：船舶柴油机出现工作粗暴、运转不稳、缸内积炭、
19、排气冒烟、油耗增加和功率降低等现象。故障分析：当船舶柴油机的各缸供油量不均匀，偏离一定范围。个别缸喷油器喷孔因积炭或磨损，导致喷孔面积缩小或扩大。当喷孔面积缩小时，供油量则减少；喷孔面积扩大时，供油量增加。要按要求定期清除喷油器、喷孔积炭。如检查发现喷油嘴（如图2-2所示）的精密偶件需要进行更换，必须清楚喷油嘴偶件在设计和制造过程中是按实际测量的流量值和技术精度误差段进行分组的，同一船舶柴油机一定要根据具体要求选取同一组的喷油嘴偶件，不能随意取用。图2-2 柴油机喷油嘴各缸的柱塞偶件磨损程度会出现差别，个别缸的磨损相对较多，造成密封性能变差，导致该缸的供油量减少。因此，出现各缸供油量不均匀时应
20、对柱塞偶件进行密封性能检查，对磨损严重，已超过允许范围时，必须对偶件进行更换，待喷油泵各偶件重新安装后，应拿到试验台上进行调试校验，使喷油器的开启压力与标准喷油器要求的开启压力一致，以保证各缸供油量均匀14。油量调节机构的齿条与轮齿之间、调节叉与柱塞调节臂之间，由于磨损程度不同会造成固定螺钉松动，配合位置出现改变，导致柱塞斜槽与回油孔相对位置发生不同的变化，造成柱塞的有效行程出现差异，导致各缸的供油量不均匀。当齿条与轮齿磨损严重，配合间隙超过规定值要求时，应进行更换；当调节与柱塞调节臂磨损严重，配合间隙超过规定值要求时，也必须进行维护或更换处理，否则会出现喷油泵供油不均匀或断油时刻不一致，供油
21、间隔角度不一致，导致柴油机运转不稳定。若某缸出油阀弹簧弹力减弱，会使该缸的出油阀开启压力降低；若某缸出油阀配合不严密，该缸供油量就会减少。检查方法：先拆开高压油管，然后用手摇油泵泵油，如发现有柴油从出油阀螺母接头处冒出，可判断该缸出油阀弹簧弹力减弱或出油阀密封配合不严密。船舶柴油机正时齿轮直接驱动喷油泵，若正时齿轮出现磨损严重的现象，凸轮轴轴向间隙就会变大，导致联接花键或联轴节与凸轮轴轴承配合松动等原因，都会影响各缸的供油均匀度；在船舶柴油机运行过程中，应加强对喷油泵的联接件、正时齿轮、凸轮轴和轴承等传动件进行检查和维护，如出现磨损严重，间隙过大且超过允许值时，必须对该部件进行维理或更换，否则
22、易造成船舶柴油机运转不平稳。（3）故障现象：启动柴油机后在高压油管部位处会发出较响的敲击声。平时要注意经常查看高压油管端头密封面接头密封面和油管外貌等，如某缸高压油管由于变形、老化或杂质等原因而出现堵塞现象时，而且因为该缸无法正常进行工作而引起柴油机功率降低。检查上述故障的方法：用板手把位于高压油管进油侧的螺母逐缸拧松，注意倾听声音，如发现拧松某缸螺母后敲击声即刻消失，可判定该缸即为故障缸，对该缸高压油管进行更换，便可排除故障，同时注意：若只是更换单根高压油管，应先拧紧喷油器端再拧紧喷油泵端。2.4 船舶柴油机无法正常工作、回油管无回油的故障分析及排除方法 （1）检查燃油管路接头是否松动，燃油
23、系统中是否有空气。若船舶柴油机燃油系统中有空气，应予以排除：拧松位于燃油滤清器和喷油泵上的专用放气螺钉，然后用手摇油泵连续进行泵油，待燃油系统中气泡冒尽，再拧紧专用放气螺钉重新进行泵油；当回油管路中有回油时，再将手摇油泵拧紧；最后，拧开位于高压油管上靠喷油器侧的螺母，用螺丝刀等工具撬起喷油泵内的柱塞弹簧座，待气泡冒尽后，再拧紧螺母并再撬动几下，按此方法逐缸进行检测，使每个喷油器均充满燃油。（2）对输油泵进油管和接头处滤网进行检查：看看是否存在漏气或堵塞故障；如对上述故障排除后还是无法供油，再对输油泵等进行排查。（3）启动船舶柴油机时，应将喷油泵机械调速器的操纵手柄推至空载位置，检查机械调速器的
24、操纵手柄位置是否正确。（4）滤清器阻塞：清洗滤清器或更换滤芯15。图2-3 MAN7l32/40柴油机内部结构图2.5本章小结 船舶柴油机燃油系统的发生故障异常的情况在实际生产中千变万化，必须认真分析并搞清楚异常现象的本质原因，善于进行分析、推理和判断，通过表面的故障找到本质的问题，找出发生故障的原因和地方，排除故障。3 柴油发电机使用与维护3.1 使用注意事项（1）柴油机油路系统中最关键的是保证所使用的柴油（如图3-1所示）要高度清洁。在注入燃油箱前应经过48h以上的沉淀；应按时清洗燃油箱及柴油滤清器，并及时更换滤芯，注意清理输油泵进油管接头内的小滤网，以保证进入喷油泵的柴油高度清洁。图3-
25、1 清洁的柴油（2） 注意不使空气进入油路系统，各连接处必须密封。一般空气在漏油处被吸入，因此，发现漏油，即应重视查排；否则，油路中将发生漏油、进气，产生气阻，会破坏柴油机正常运转，使功率下降、启动困难。当使用新柴油机或因油箱存油太少有空气进人油路，以及因保养或检查而拆过燃油系的任何部分时，都应加足柴油后顺着油路，由低压油路到高压油路，由前到后放净空气。放气时，先旋松低压油路放气螺栓或油管接头螺帽，排除空气，直到流出的柴油不带气泡时再旋紧；然后，顺着次序继续排除高压油路中的空气。排放高压油路空气时，应把供油拉杆放在供油位置，并使柴油机减压；用摇手把摇动曲轴或用起动电机带动曲轴旋转，使喷油泵泵出
26、高压柴油，与此同时，应把高压油管到喷油器的油管接头螺帽旋松，直到该处喷出不带气泡的油束再旋紧螺帽。（3）不要在燃油箱内燃油用尽后才加注燃油，在添加燃油之前，将燃油箱底的剩余燃油放出一些，以去除沉积物和水分。（4）喷油器、喷油泵及调速器在出厂前均经过调整，有的还加以铅封，在使用中不要轻易拆开、随意调整。柴油机油路有故障时，应先从喷油泵前、后油路进行分析排除。确定故障发生在喷油泵时，要有专门的技工才可对喷油泵拆检。拆检应在清洁的地方进行，并应有专用的设备检查、调试。3.2 维护保养要点3.2.1柴油滤清器的维护少数机手不定期清洗柴油滤清器，甚至长期不清洗，直至柴油机在作业时发现柴油机严重冒黑烟，才
27、去清洗，造成汽缸积炭。因此，必须定期清洗柴油粗细滤清器。柴油滤清器一般使用200300h，就应检查清洗或更换滤芯。柴油机每运转100h就要对它进行维护。3.2.2喷油泵和调速器的维护（1）定期清洗喷油泵和调速器内腔并换用新机油。清洗方法：柴油机运转后，趁热机时放出旧机油，加人适量干净柴油，将柴油机减压后，用起动电机带动运转12 min进行清洗，然后把清洗柴油放净，并按规定油面加入新机油。保养时，根据需要把喷油泵及调速器从发动机上拆下，送到喷油泵试验台上进行检查调整。（2）喷油器的保养。喷油器上的喷油嘴针阀偶件，在燃烧室中工作环境非常恶劣，除特殊情况外，每工作500700h，就应进行检查保养，否
28、则会降低喷油质量，使柴油机功率下降。3.2.3燃烧室的维护燃烧室如图3-2所示，是燃油与空气混合并燃烧的地方，承受着高温和大负荷。柴油机长期使用后燃烧室中将有积碳，一定要注意定期清除。柴油机每工作500h或耗油1000吨时，要拆下气缸盖清除积碳，并用柴油清洗干净。涡流式燃烧室要检查镶块上的启动喷孔是否畅通，以免造成冷机启动困难。如发现镶块上主通道管口或内壁烧坏，应及时更换镶块。更换镶块时一定要注意镶块的配合紧度及定位，并要求镶块装人后不高出汽缸盖平面。图3-2 柴油机燃烧室4 总结船舶柴油机会发生各种各样的故障，当然MAN 7l 32/40型号的也不例外，故障原因也千变万化，某协会的调查研究显
29、示，船舶柴油机的故障最多的就是燃油系统的故障，燃油系统故障占总故障的一半以上；而在造成船舶柴油机停机故障的各种原因中，燃油系统的故障所占比例也是最大的，约占总故障的四分之一。因此，探讨和研究船舶柴油机燃油系统的故障分析及排除方法具有极为重要的现实意义。本文提供了阐述了关于MAN 7l 32/40柴油机燃油系统中会出现的各种故障现象，以及故障分析及其对应的故障解决办法，有效的帮助我们更好的理解本型号柴油发电机的工作原理，知道遇到故障时应该如何解决。也告诫我们应该熟悉船舶柴油机的结构和原理，科学的掌握柴油机故障规律，更加有针对性地采取相应管理措施;加强对船舶设备系统和元件的检查试验，及时发现设备故
30、障迹象和趋势，并根据情况进行拆卸、检查和维修，保证船舶设备的正常运行。本文还对MAN 7l 32/40柴油机的日常维护和管理方式提出了相关建议，从各个细节柴油机的维护方法做了详细的阐述。总之，在对船舶柴油机燃油系统进行故障诊断前，一定要对燃油系统方面的相关知识熟练掌握，针对船舶柴油机发生的故障与检测结果，进行综合分析研究，作出准确的判断，以最简捷有效、最科学合理的措施进行故障排除。参考文献1王立新.谈柴油机燃油供给系的使用与维护J.农机使用与维修,2018(11):55.2王金鑫,王忠巍,马修真,袁志国.柴油机燃油系统多故障的解耦与诊断技术研究J/OL.控制与决策: 1-82019-01-17
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37、公谈学生的首要素质应该是“时间的付出”。撰写本篇论文的过程中，实在对此体会颇深自己平日的努力程度之低，根本无法与人拼智力，更不要说所言之创新、所言之科研。而本课题从最初的制定一直到最终的顺利完成，与*老师的帮助是分不开的，段振亚教授一直十分有耐心的为我提供宝贵的意见，并给我提供更好的工作及学习条件，在此向段振亚教授表示深深的感谢！感谢*从我的毕业设计开始到结束一直耐心的为我解决问题，*给我提供了理论及技术上的支持以及一些力所能及的帮助，使我可以更加顺利的完成本课题。本论文的顺利完成也离不开*、*的帮助，三位同事在我的写论文的过程中提供了十分细致的帮助，在此向三位同时表达我的感谢。感谢我的父母在我的学业上对我无条件的支持，以及在我生活上、精神上对我的鼓励，在此，向我的父母表达诚挚的谢意。17