浅谈轮机工程中柴油机的日常维护与故障排查

引言

在现代船舶运输及相关动力领域，轮机工程占据着举足轻重的地位。作为船舶的 “心脏”，柴油机以其热效率高、功率范围广等优势，成为轮机工程中核心的动力设备。据国际海事组织（IMO）统计，全球 90% 以上的商船均采用柴油机作为主推进动力，其运行状态直接关乎船舶航行安全、运输效率以及运营成本。然而，柴油机内部包含燃油喷射、配气、润滑等数十个精密系统，且长期处于高温、高压、高振动的恶劣环境，日均运转时长超 18 小时。在远洋运输中，因柴油机故障导致的停航事故年均占比达 35% ，单次维修成本往往高达数十万美元。因此，科学合理的日常维护与精准高效的故障排查，是确保柴油机可靠性、经济性和安全性的关键举措。本文将从柴油机的结构特性与工作原理出发，结合 ISO 8662 国际维护标准及 CCS 船级社规范，深入探讨轮机工程中柴油机日常维护与故障排查的相关技术与方法，为行业实践提供有益借鉴。同时，通过典型故障案例分析，揭示常见故障的发生机制与应对策略，助力提升轮机管理的精细化水平。

一、柴油机日常维护

（一）润滑系统维护

润滑系统是保障柴油机各运动部件正常运行的关键，犹如人体的血液循环系统，为设备注入持续的生命力。润滑油的选择需依据柴油机的工作条件、技术参数及制造商要求，综合考虑润滑油的粘度等级、抗氧化性、抗磨损性等性能指标。以船用低速柴油机为例，其长时间处于高负荷、高转速工况，需选用具有高粘度指数和优异抗磨性能的润滑油，确保在高温高压环境下仍能形成稳定油膜。合适的粘度能够在不同工况下形成稳定的油膜，既避免因粘度过大导致的能量损耗，又防止因粘度过小造成润滑不良。值得注意的是，多级润滑油因能适应较宽温度范围，在昼夜温差大的远洋航行场景中具有显著优势。

定期更换润滑油及滤芯是维持润滑系统性能的核心。润滑油在使用过程中，会因氧化、污染等因素逐渐变质，其润滑、冷却和清洁性能下降。例如，当润滑油接触空气中的氧气发生氧化反应，会生成酸性物质和油泥，不仅腐蚀金属部件，还会堵塞油路。滤芯的主要作用是过滤润滑油中的杂质，随着使用时间增加，滤芯的过滤能力减弱，若不及时更换，杂质会随润滑油进入运动部件，加剧磨损。现代柴油机多采用复合式滤清器，集成纸质滤芯和磁性滤芯，前者拦截颗粒杂质，后者吸附铁磁性金属碎屑，显著提升过滤效率。

检查润滑油油位时，需在柴油机停机且静置一段时间后，通过油标尺准确测量，确保油位处于正常范围。同时，可采用理化检测手段，如检测润滑油的酸值、水分含量、机械杂质等指标，评估润滑油品质，及时发现润滑油异常情况并进行更换。实验室常用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术，通过分析润滑油分子结构变化，精准判断其氧化程度和添加剂消耗情况。此外，在线监测系统可实时采集润滑油数据，当酸值超过设定阈值或水分含量大于 0.1% 时，自动触发报警，为预防性维护提供科学依据。

（二）燃油系统维护

燃油清洁度对柴油机的燃烧过程和性能表现有着直接影响。燃油中的杂质、水分等会导致喷油器堵塞、燃油泵磨损，进而影响燃油喷射质量和燃烧效率。根据国际海事组织（IMO）相关标准，燃油杂质粒径超过 40μm 即可能造成精密部件损坏，而水分含量超标则会引发燃油乳化现象，显著降低燃烧值。

燃油滤清器作为保障燃油清洁的首道防线，需定期检查其滤芯的堵塞情况。现代柴油机通常配备纸质或金属网式滤清器，当滤清器进出口压力差超过规定值（一般为 0.3-0.5MPa）时，表明滤芯已堵塞，应及时更换。建议采用 " 三滤" 更换制度：主滤清器每 500 工作小时更换，粗滤器每月检查清理，细滤器则需根据燃油品质动态调整更换周期，以保证燃油的顺畅流通。

燃油管路的检查与保养同样不容忽视。燃油管路需定期检查是否存在老化、破损、渗漏等问题。对于橡胶材质的管路，长期受燃油腐蚀和高温作用，易出现老化变硬、龟裂等现象，建议每 2-3 年或累计运行 8000 小时后进行更换。金属管路则需重点检查法兰接口、焊接部位的密封性，可采用肥皂水涂抹检测法排查泄漏点，必要时更换密封垫片或进行补焊处理。

此外，还需定期对燃油箱进行清理。清理周期应结合船舶航行区域、燃油品质综合确定，远洋船舶建议每季度进行一次开盖检查。清理时需彻底清除箱底沉积的油泥、铁锈及水分，可采用专用燃油箱清洗设备配合清洗剂进行循环冲洗。同时，应注意检查油箱呼吸阀的畅通性，避免因压力失衡导致的燃油供给异常，全方位保障燃油系统的清洁度，确保柴油机稳定高效运行。

（三）冷却系统维护

冷却系统的主要功能是控制柴油机的工作温度，确保其在适宜的温度范围内运行。冷却液的选用应根据柴油机的工作环境和要求，选择具有合适冰点、沸点及防腐性能的冷却液。不同地区的气候条件差异较大，需根据实际情况选择相应冰点的冷却液，防止冷却液在低温环境下结冰，损坏冷却系统部件。

定期更换冷却液是维持冷却系统性能的重要措施。冷却液在使用过程中，其防腐、防垢等添加剂会逐渐消耗，性能下降。冷却系统压力检测能够及时发现系统中的泄漏问题，通过压力测试设备对冷却系统施加一定压力，观察压力变化情况，若压力下降过快，则表明系统存在泄漏点，需进行排查和修复。管路泄漏排查可采用目视检查、打压测试等方法，重点检查管路接口、散热器等部位。同时，定期对散热器进行清洁，清除表面的灰尘、杂物，保证散热器的散热效果，避免因散热不良导致柴油机过热。

（四）其他部件维护

空气滤清器的作用是过滤进入柴油机的空气中的杂质，保证进入气缸的空气清洁。若空气滤清器堵塞，会导致进气量不足，影响柴油机的燃烧过程，降低功率输出，增加燃油消耗。因此，需定期检查空气滤清器滤芯的清洁程度，及时清理或更换滤芯。

气门间隙的大小对柴油机的配气相位和燃烧过程有着重要影响。气门间隙过大，会导致气门开启延迟、关闭提前，进气不足、排气不净；气门间隙过小，则会使气门关闭不严，造成漏气、功率下降等问题。所以，应按照柴油机的技术要求，定期检查和调整气门间隙。

皮带在柴油机传动系统中起着传递动力的作用。长期使用后，皮带会出现磨损、老化、松弛等问题，影响传动效率，甚至导致皮带断裂。因此，需定期检查皮带的磨损情况和张紧度，及时更换磨损严重的皮带，并调整皮带张紧度至合适状态。

二、柴油机故障排查

（一）故障排查原则

在柴油机故障排查过程中，遵循科学合理的原则能够提高排查效率和准确性。由简到繁原则要求从简单、易检查的部位和因素开始排查，逐步深入到复杂的系统和部件。例如，当柴油机出现启动困难故障时，首先检查电池电量、启动开关等简单部件，若未发现问题，再进一步检查燃油系统、启动电机等复杂系统。

由表及里原则强调先检查柴油机外部可见的部件和系统，如管路连接、传感器安装等，若外部检查无异常，再深入检查内部部件，如气缸、活塞等。先外后内原则与由表及里原则类似，先排除外部因素对故障的影响，再排查内部故障原因。通过遵循这些原则，能够有条不紊地进行故障排查，避免盲目拆卸和不必要的工作，提高故障排查的效率和准确性。

（二）常见故障类型及排查方法

动力不足故障：柴油机动力不足可能由多种原因导致。从进气方面来看，空气滤清器堵塞、进气管道漏气、增压器故障等会使进气量不足，影响燃烧过程。排查时，先检查空气滤清器是否堵塞，若堵塞则进行清理或更换；再检查进气管道是否存在破损、漏气现象，可通过涂抹肥皂水等方法检测漏气点；对于增压器，检查其转子转动是否灵活、是否存在异响等。

燃油系统问题也是导致动力不足的常见原因。喷油器雾化不良、喷油压力不足、燃油滤清器堵塞、燃油管路泄漏等都会影响燃油喷射质量和供应量。排查时，检查喷油器的喷油情况，可通过专业设备检测喷油器的喷油压力和雾化效果；检查燃油滤清器是否堵塞，必要时进行更换；检查燃油管路是否泄漏，确保燃油能够正常供应到气缸。

此外，柴油机的配气相位不正确、气缸压缩压力不足等也会导致动力不足。对于配气相位，需检查正时齿轮的安装是否正确，气门的开启和关闭时间是否符合技术要求；对于气缸压缩压力，使用气缸压力表检测各气缸的压缩压力，若压力不足，需进一步检查活塞环、气门密封等部件是否存在问题。

异常振动故障：柴油机异常振动可能由机械部件故障、平衡问题等引起。机械部件故障方面，如曲轴弯曲、连杆变形、活塞磨损不均匀等，会导致柴油机工作时受力不均，产生振动。排查时，检查曲轴的直线度，可通过专业的检测设备进行测量；检查连杆是否存在变形，可采用对比法或专业的测量工具；检查活塞的磨损情况，观察活塞与气缸壁的间隙是否在正常范围内。

平衡问题也是导致异常振动的重要原因。柴油机的旋转部件和往复运动部件若不平衡，会在运转过程中产生离心力和惯性力，引起振动。对于旋转部件，如曲轴、飞轮等，需进行动平衡检测和调整；对于往复运动部件，如活塞、连杆组件等，需保证其质量分布均匀，必要时进行重量调配。此外，柴油机的安装基础不牢固、固定螺栓松动等也会导致振动，排查时需检查安装基础是否平整、牢固，固定螺栓是否拧紧。

漏油漏水故障：漏油漏水故障不仅会造成燃油、润滑油和冷却液的浪费，还可能影响柴油机的正常运行和安全。对于漏油故障，常见的泄漏点包括燃油管路接口、润滑油管路接口、密封垫片等部位。排查时，仔细检查各管路接口处是否有油渍，可采用擦拭干净后观察的方法，若发现有新的油渍出现，则表明存在泄漏点；对于密封垫片，检查其是否老化、破损，若存在问题则及时更换。

漏水故障的泄漏点主要集中在冷却水管路接口、散热器、水泵密封处等。检查冷却水管路接口是否松动、老化，可通过紧固接口或更换管路来解决问题；对于散热器，检查其表面是否有裂纹、漏水痕迹，若存在问题可采用焊接或更换散热器的方法修复；检查水泵密封处是否漏水，若密封件损坏则需更换密封件。

启动困难故障：柴油机启动困难可能与启动系统、燃油系统、进气系统等多个方面有关。启动系统方面，电池电量不足、启动电机故障、启动线路接触不良等都会导致启动困难。检查电池电量，可使用万用表测量电池电压，若电压过低则需进行充电或更换电池；检查启动电机是否正常运转，可通过短接启动电机接线柱的方法进行测试；检查启动线路是否存在断路、短路或接触不良现象，修复或更换有问题的线路。

燃油系统方面，燃油管路堵塞、喷油器不工作、燃油压力不足等会影响燃油的供应和喷射。排查时，检查燃油管路是否畅通，可采用分段检查的方法确定堵塞部位并进行清理；检查喷油器是否通电工作，可通过测量喷油器电阻值和观察喷油器喷油情况来判断；检查燃油压力是否正常，使用燃油压力表检测燃油系统压力，若压力不足则需检查燃油泵、燃油滤清器等部件。

进气系统方面，空气滤清器堵塞、进气管道不畅等会导致进气量不足，影响燃烧。检查空气滤清器是否堵塞，清理或更换滤芯；检查进气管道是否存在异物堵塞或变形，确保进气畅通。此外，柴油机的压缩比不足、气缸密封性差等也会导致启动困难，需检查活塞环、气门密封等部件，修复或更换有问题的部件，提高气缸压缩压力。

三、结语

随着科技的不断发展，轮机工程中柴油机的维护与故障排查技术也将迎来新的变革。智能化、自动化技术将更多地应用于柴油机维护领域，例如利用传感器和监测系统实时采集柴油机运行数据，通过大数据分析和人工智能算法实现故障的早期预警和精准诊断。同时，新型材料和制造工艺的应用将提高柴油机部件的性能和可靠性，降低维护频率和难度。未来，柴油机维护与故障排查将朝着更加高效、精准、智能化的方向发展，为轮机工程领域的发展提供更强有力的支持。

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作者简介：赵昆（1987.11）男，汉族，湖南衡山，本科，工程师，从事船舶工程与水运技术的管理工作