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上海海事大学船用电喷柴油机培训课题组
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目前，船用柴油机的启动系统主要分为3种，即电力启动系统、高压空气启动系统和人工启动系统。船用主机功率较大，启动需要较大转矩，一般采用高压空气启动系统，而船用电站柴油机出于功率小，启动不需要很大的转矩，一般采用电力启动系统。柴油机启动困难是综合故障，需要对柴油机相关系统进行分析和判断，以排除故障。
1 故障现象
某船在备航过程中，轮机员启动2"TBD234V12电站柴油机(以下简称电站柴油机)准备向全船供电，这时发现电站柴油机在启动时，曲轴只转动而无法启动。
2 故障分析与排查
该船电站柴油机使用的是四冲程直喷式柴油机，V型夹角60°，电子调速器，12缸，缸径128 mm，废气涡轮增压，进气中间冷却，额定转速1 500r/min，启动点火转速115 r/min，功率373 kW。为保证该船能够正常航行，轮机员启动了另一台电站柴油机向全船供电，随即对2#电站柴油机进行检查，以排除无法启动故障。
2.1 故障原因分析
电站柴油机启动困难或无法启动是一个比较复杂的故障，主要与压缩终点时气缸内的压力、温度、喷油量及其雾化质量、喷油时机等压燃条件有关。影响此条件的具体原因有如下几个方面，
1)启动转速低。
如果启动转速低，活塞在气缸内的运动速度过低，则在压缩冲程时，气缸内的压缩空气泄漏量大，热损失多，使得压缩终点温度、压力低，造成喷入气缸内的柴油不能自行着火燃烧，使柴油机无法启动。
(1)启动装置动力不足。启动转速低可能是由于启动装置动力不足。电启动的柴油机动力不足可能是因为电池电量不足、线路接触不良、开关有故障等.
(2)柴油机运转阻力过大。启动转速低也可能是由于启动阻力过大，主要包括电站柴油机主体机件配合间隙小、摩擦阻力大，润滑油黏度大、流动阻力大等.
2)燃油系统故障。
(1)喷油泵不喷油或喷油量太少。主要是燃油系统的问题，可能是系统内没有油或吸入了空气，也可能是系统管路有脏堵或喷油泵齿杆卡死。
(2)喷油雾化质量差，如果喷入气缸的柴油不雾化，柴油与压缩空气混合差，自然就不容易着火燃烧
(3)喷油时机不对。即供油提前角过大或过小。
3)燃烧室故障。
燃烧室密封不良，新鲜空气泄漏多，使得压缩终点温度、压力低，达不到雾化燃油燃烧发火要求。
4)配气机构故障
配气定时不正确。即进、排气门开启和关闭角度不足，排气不干净，喷入气缸内的燃油不能着火燃烧.。
2.2 故障排查
1)检查启动转速。
再次启动柴油机，发现启动转速较高，大于启动点火转速(115 r/min)，连续操作3次，柴油机均无法启动。
2）检查燃油系统。
电站柴油机燃油系统示意图如图1所示，电站柴油机工作时，燃油箱内的柴油被吸到低压燃油输送泵，经其提压后再送到滤清器过滤，之后经超速保护电磁阀送到喷浊泵，喷油泵将一定数量的高压柴油经高压油管输送到2列气缸盖上各自对应的喷油器中，喷油器再将高压柴油成雲状均匀喷入气缸与空气混合发火燃烧。工作中为了冷却喷油泵，由低压燃油输送泵泵出的柴油要比喷射的柴油多，剩余的柴油经喷油泵上的溢流单向阀，通过回油管回到油箱内，并带走热量，喷油器处的回油则经回油管回到油箱。开机启动前，为了预先供油和排除管路中空气，安装了与输送泵并联的手动燃油预供泵。
检查燃油系统中是否进入空气，拧开燃油滤清器中放气螺塞，观察发现有气泡冒出，随即用手动燃油预供泵泵油，直到放气螺塞处无气泡冒出为止。此时，手动燃油预供泵本身有滴油现象，但一直不影响电站柴油机启动和运行，且用预供泵泵油时滤清器处能感觉到燃油压力的波动，能排除空气。排除空气后再次启动电站柴油机，柴油机仍然无法启动。
检查超速保护电磁阀是否正常，该型电站柴油机有一个超速保护电磁阀，安装在电站柴油机燃油滤清器后、喷油泵前的燃油管路上，在电站柴油机超速时，超速保护电磁阀动作断开，进入喷油泵的燃油实现紧急停车，断开的燃油经溢流阀流回油箱。检查紧急停车电磁阀，其并没有关闭油路，打开溢流阀固定螺钉，无油漏出，紧急停车电磁阀和溢流阀情况均正常。再次用手动预供泵泵油，并拧开喷油泵前燃油管路接头，有油漏出，说明燃油供到喷油泵。再次启动电站柴油机，仍然无法启动。
然后，拧开高压油管在喷油器处的接头，启动电站柴油机，曲轴转动，高压油管处无油喷出。再拧开其它高压油管接头，启动电站柴油机时均无油喷出，这说明2个问题，一是喷油泵工作正常，因为该型电站柴油机使用的是整体式喷油泵，不可能出现所有缸的高压油泵供油单元均不供油的情况:二是启动电站柴油机时该喷油泵齿条可能处于不供油位置。
3)检查电子调速器。
电站柴油机采用电子调速器，电子调速器原理示意图如图2所示，它是由转速传感器、转速控制器、电磁执行器等主要部件及控制开关和连接电缆等附件构成，该装置连接在一起能形成一个对电站柴油机进行最佳控制的完整调速系统。转速传感器装于电站柴油机飞轮齿圈部位，传感器与飞轮齿圈齿顶之间的间隙为0.4~0.8 mm[1].
本调速器的工作电压为直流24 V，经检査，电瓶电量充足，电源及接线正常，无断路及接反情况，满足调速器运行要求。电站柴油机正常启动时，转速控制器向执行器发出启动指令，通过控制电流控制执行器带动喷油泵齿条向加油方向运动，使喷油泵齿条处于供油位置，便于电站柴油机启动。电子调速器内部设有安全保护电路，可以保证由于电缆破坏等原因而导致的转速反馈及
设定信号中断或调速器失电等意外情况下，能够自动将电站柴油机供油杆调整至零供油位置，实现停车保护。检查转速传感器与电缆，观察转速反馈信号是否中断。经检査，转速传感器线路正常无损坏，传感器与与飞轮齿圈的安装距离均正常，其速度信号传送正常。检查调速器在柴油机启动时是否正常工作，打开调速器转速控制器面板，内有2个试验接线脚，将其短接。同时打开执行器观察孔盖，观察执行器是否有加油动作，有动作则表示电调接线正常，如果无动作，则可能是控制模块至执行器电缆断线或接触不良，转速控制器故障。
经检查发现，在短接试验接线脚时，执行器有加油动作，且喷油泵齿条运动良好无卡滞。鉴于此，再次按下启动按钮启动柴油机，同时观察执行器内部，有加油动作，表明在电站柴油机启动时调速器能正常控制喷油泵供油。
4)再次检查燃油系统。
经过上述检查，发现电站柴油机燃油已经供到喷油泵，且在电站柴油机启动时，喷油泵齿条在电子调速器控制下处于正常供油位置，只是喷油泵的燃油未喷出、未送到喷油器，说明还是燃油系统存在故障，影响柴油机正常启动。综合以上检査情况，初步判断燃油系统燃油滤清器、喷油泵等主要部件工作正常，但有2个现象引起轮机员的注意，一个是用手动燃油预供泵泵油排除空气时，燃油滤清器放气孔处有气排出，且排完空气后流出的燃油有波动，但较以往波动幅度小，说明手动燃油预供泵泵油压力下降;另一个是手动燃油预供泵在泵油时其本身有滴油现象，虽然滴油现象己有1年左右，但现在滴油现象更加严重了。
检查手动燃油预供泵，其作用是在电站柴油机启动前向燃油系统预供燃油、排除空气，以保证电站柴油机顺序启动，手动燃油预供泵与安装在喷油泵上的低压燃油输送泵并联，柴油机启动后由低压燃油输送泵给柴油机自动供油，因它们均具有止回单向阀，燃油只出不回，所以不会相互影响，也不会影响燃油的流向。手动燃油预供泵原理示意图如图3所示，该泵由压盖、弹簧、柱塞体、泵体、单向阀、隔罩等组成。当用手压下压盖时，腔室内容积变小、压力变大，单向阀2压紧右边把进油口密封，单向阀1被顶开，内部的空气或燃油从左边的出油口排出;当手松开压盖时，在弹簧弹力作用下，压盖上移，腔室内容积变大、压力下降，形成一定真空度，单问阀1右移压紧，出油口被密封，单向阀2被方移吸开，燃油从进油管路中被吸入。如此往复，燃油不断被吸入和排出。仔细观露发现漏油位置在挡圈处，说明密封圈失效、密封不严，同时空气也会不断进入手动预供泵体内部，造成燃油管系内部空气刚被排除，又不断进入空气，空气一直排除不干净的情况。拆下燃油手动预供泵分解进行检査，发现单向阀1和单向阀2上有生料带线缠绕，使单向阀1和单向阀2均关闭不严，造成泵出口压力下降，手动燃油预供泵故障分解检查如图4所示。
3 故障排除
因手动燃油预供泵密封圈失效、密封不严，滴油严重，燃油系统内不断有空气进入，造成空气始终排除不净。同时手动燃油预供泵内部2个单向阀均有生料带线缠绕，密封不严，造成预供燃油压力下降，2个原因叠加在一起造成柴油机无法启动!2]。手动燃油预供泵密封圈失效、密封不严已有1年左右，但前期柴油机能启动而现在不能启动的原因是密封圈老化磨损，失效程度增大，漏油量增多空气漏入到燃油管路内的量足够多，以致柴油机无法启动。鉴于此，决定采取更换手动燃油预供泵的措施来排除柴油机无法启动故障，更换完毕后，泵油排除空气，燃油滤清器处空气排除完毕后流出的燃油压力较大，新燃油手动预供泵泵油效果良好，再次按下启动按钮，柴油机正常启动，至此故障排除。
4结束语
本文所述的手动燃油预供泵虽然有泵油作用，但滴油、密封不严易被忽视，因此在排除故障过程中，要从故障现象着手，认真分析故障原因，逐一排查，准确定位和判断故障点，避免盲目拆换部件使故障范围扩大。
参考文献：
[1]郑发彬,邢宪锋,邹恺恺.TBD234V12电站柴油机启动困难故障分析与排除[J].中国修船,2024,37(05):14-17.
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