主機(jī)排煙溫度高、最大爆發(fā)壓力低故障分析

船舶航行試驗(yàn)是全面檢驗(yàn)船舶動(dòng)力裝置各部分的安裝質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)性能及其可靠性，確定船舶在各種航行工況下的航速、推力裝置的工作特性、燃油消耗率等動(dòng)力裝置的性能指標(biāo)。同時(shí)測(cè)定船舶的操縱性能如回轉(zhuǎn)性能、航向的穩(wěn)定性以及對(duì)于規(guī)定航區(qū)的適應(yīng)性等。在航海試驗(yàn)過(guò)程中為船舶航行提供動(dòng)力的主機(jī)是整個(gè)動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、為其服務(wù)的相關(guān)系統(tǒng)最多的一個(gè)重要設(shè)備，在航海試驗(yàn)過(guò)程中也是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備。因此，在航海試驗(yàn)過(guò)程中要密切關(guān)注船舶主機(jī)的相關(guān)參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。我廠為南京油運(yùn)公司生產(chǎn)的46000t油輪主機(jī)型號(hào)為Sulzer-RTA52U型主機(jī)。航海試驗(yàn)主機(jī)磨合試驗(yàn)中當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到100r/min以上時(shí)，主機(jī)各缸排煙溫度均達(dá)到了390℃以上，高出臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)同轉(zhuǎn)速下的排煙溫度40~50℃，測(cè)量各缸最大爆發(fā)壓力時(shí)發(fā)現(xiàn)示功圖異常（見(jiàn)圖1)，最大爆發(fā)壓力低于正常值。主機(jī)其它參數(shù)值均正常且無(wú)異常聲響。以上現(xiàn)象充分說(shuō)明了主機(jī)汽缸內(nèi)的燃燒工作狀態(tài)不正常。示功圖是研究柴油機(jī)汽缸內(nèi)燃燒工作完善程度的依據(jù)。通過(guò)示功圖可以研究缸內(nèi)的燃燒過(guò)程、燃燒放熱規(guī)律，確定主機(jī)最大爆發(fā)壓力和壓縮壓力等。從而可以根據(jù)示功圖對(duì)主機(jī)汽缸內(nèi)的整個(gè)燃燒工作過(guò)程進(jìn)行分析（見(jiàn)圖2)。根據(jù)示功圖可將柴油機(jī)燃燒過(guò)程分為四個(gè)階段。一、滯燃階段滯燃階段又稱(chēng)為著火延遲期，是指從燃油開(kāi)始噴入汽缸的α點(diǎn)到燃油自行著火的b點(diǎn)（即汽缸內(nèi)壓力開(kāi)始離開(kāi)壓縮曲線而急劇上升點(diǎn))。燃油從a點(diǎn)噴入汽缸,這時(shí)雖然汽缸中空氣的溫度一般高于當(dāng)時(shí)壓力下燃油的燃點(diǎn)，但燃油并不能立刻燃燒。在滯燃期階段，主要進(jìn)行燃油受熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散、與空氣混合等一系列燃燒前物理上的準(zhǔn)備。當(dāng)發(fā)火燃燒時(shí)，在滯燃階段內(nèi)噴入的燃油就會(huì)立即燃燒，使汽缸內(nèi)的壓力急劇增高到最大燃燒壓力而離開(kāi)了純壓縮線。若滯燃期過(guò)長(zhǎng)，積累的燃油就過(guò)多，一旦發(fā)生燃燒，其壓力就會(huì)突然增高，使柴油機(jī)工作粗暴，表現(xiàn)在燃燒曲線上壓力的上升過(guò)于陡峭，最大燃燒壓力過(guò)高。如果在發(fā)火前燃油積累過(guò)多，混合氣的初步化學(xué)反應(yīng)比較充分，這時(shí)一旦發(fā)火燃燒，柴油機(jī)就會(huì)發(fā)生敲缸現(xiàn)象。二、速燃階段從著火點(diǎn)（c點(diǎn)）開(kāi)始到缸內(nèi)氣體壓力最高點(diǎn)(y點(diǎn))為止，稱(chēng)為速燃期，此階段亦稱(chēng)預(yù)混合燃燒階段。這一燃燒時(shí)期的特點(diǎn)是汽缸中的壓力迅速上升至最大爆發(fā)壓力Pz。壓力之所以迅速上升，一是由于燃燒急劇進(jìn)行，二是由于活塞的位移極微。在速燃期中，不但燒掉了滯燃期形成的可燃混合氣，還燒掉了速燃期內(nèi)噴入汽缸并已完成了燃燒準(zhǔn)備的部分燃油，燃燒近乎在等容狀態(tài)下進(jìn)行。速燃期的燃燒速率很難直接用控制該燃燒期燃油與空氣混合速度的辦法來(lái)加以控制，故亦稱(chēng)不可控燃燒期。由于速燃期的可燃混合氣主要是滯燃期內(nèi)噴入汽缸的燃油所準(zhǔn)備的，為了使柴油機(jī)工作平穩(wěn)，應(yīng)通過(guò)滯燃期來(lái)影響速燃期，力求縮短滯燃期、減少滯燃量、控制可燃混合氣的形成量。滯燃期對(duì)燃燒質(zhì)量起決定作用，因此控制滯燃期是影響燃燒過(guò)程的重要手段。三、緩燃階段從缸內(nèi)氣體壓力最高點(diǎn)（y點(diǎn)）到缸內(nèi)氣體溫度最高點(diǎn)(z點(diǎn))為止，稱(chēng)為緩燃期。在緩燃期中，由于燃燒室內(nèi)已充滿(mǎn)燃燒產(chǎn)物和正在燃燒的火焰，溫度很高，燃油噴入汽缸即蒸發(fā)燃燒。到緩燃期結(jié)束時(shí)，放熱量可達(dá)循環(huán)總放熱量的70%~80%，溫度迅速上升至最高溫度。但此時(shí)由于活塞已離開(kāi)上止點(diǎn)下行，汽缸容積迅速擴(kuò)大，故燃油雖多，而缸內(nèi)壓力卻緩慢下降。一般認(rèn)為溫度最高點(diǎn)（d點(diǎn)）即是燃燒結(jié)束點(diǎn)。四、后燃階段缸內(nèi)氣體溫度最高點(diǎn)（d點(diǎn))以后發(fā)生的燃燒過(guò)程，稱(chēng)為后燃期。后燃是燃燒過(guò)程在膨脹行程中的繼續(xù)。其原因有二:一是在緩燃期中難免有一部分燃油因遇不到足夠的氧分子而來(lái)不及燃燒或燃燒不完全;二是部分燃燒產(chǎn)物在高溫下發(fā)生逆化學(xué)反應(yīng)，這些燃燒產(chǎn)物只能在活塞下行、汽缸內(nèi)溫度下降后才能重新燃燒。后燃期因汽缸內(nèi)溫度開(kāi)始下降，活塞下行，工質(zhì)膨脹比減小，致使燃油的熱效率較低。后燃期的存在使排氣溫度提高并由此使柴油機(jī)機(jī)件的熱負(fù)荷增加。因此后燃期愈短愈好。通過(guò)測(cè)繪柴油機(jī)各缸的示功圖可以清晰的看出每個(gè)缸各階段燃燒情況，從而判斷各缸燃燒所存在的問(wèn)題。根據(jù)主機(jī)的功率和國(guó)際海事組織相應(yīng)的調(diào)整，示功圖曲線可在兩種情況下變化，見(jiàn)圖3。五、常見(jiàn)異常示功圖1、最大爆發(fā)壓力值高于正常值，壓縮壓力值正常。引起最大爆發(fā)壓力大于正常值的原因?yàn)閲娪投〞r(shí)過(guò)早引起的,見(jiàn)圖4。2、最大爆發(fā)壓力值低于正常值,壓縮壓力值正常。引起最大爆發(fā)壓力小于正常值的原因?yàn)閲娪投〞r(shí)過(guò)晚、噴油器堵塞、損壞引起的，見(jiàn)圖5。3、壓縮壓力值與最大爆發(fā)壓力值均小于正常值,見(jiàn)圖6。引起壓縮壓力值與最大爆發(fā)壓力值均小于正常值的原因?yàn)閷?shí)際負(fù)荷小于設(shè)定負(fù)荷、排氣閥泄漏、空冷器和增壓器工作不正常引起的進(jìn)氣溫高、掃氣壓力低等原因造成的。4、壓縮壓力值與最大爆發(fā)壓力值均大于正常值，見(jiàn)圖7。引起壓縮壓力和最大爆發(fā)壓力均大于正常值主要是由于主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的。通過(guò)以上針對(duì)示功圖的分析不難看出，影響最大爆發(fā)壓力的因素很多，如:噴油泵、噴油器技術(shù)狀態(tài)、壓縮終點(diǎn)壓力的高低、供油量的大小、噴油定時(shí)的早晚等等。而造成排氣溫度過(guò)高的原因主要有:噴油定時(shí)過(guò)晚，后燃嚴(yán)重、燃油霧化質(zhì)量差，滯燃期過(guò)長(zhǎng)、排氣閥開(kāi)得過(guò)早或漏氣、中冷器堵塞、掃氣壓力低、供油量太多、柴油機(jī)超負(fù)荷、柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速大負(fù)荷下運(yùn)行等。在本產(chǎn)品各缸同時(shí)出現(xiàn)了最大爆發(fā)壓力小和排氣溫度高而其它參