1、大連海事大學畢 業 論 文 二一三年五月主機掃氣箱著火分析 專業班級：輪機工程2011-611501 姓 名：李 華 玲 指導教師：繼續教育學院內容摘要摘要：本文針對柴油機的掃氣箱著火原因進行分析，提出一些可能導致掃氣箱著火的因素，并提出一些相應的處理辦法以及一些預防的措施，以期減少該事故的發生，同時可供其他輪機管理人員借鑒和參考。關鍵詞： 主機 掃氣箱著火 故障分析ABSTRACT：This paper is about the cause of scavenging air box firing and the trouble being settled. The author analy

2、sis the cause of scavenging air box firing. Lessons should be drawn from this case. The author also lists some precautions about this case. The aim of the paper is to be reducing this accident.Keywords： main engine scavenging air box firing the cause of trouble目 錄內容摘要3關鍵詞3目錄4序言5正文5 1、導致掃氣箱著火的直接原因7 1

3、.1、可燃物（燃料）的來源7 1.2、高溫熱源（熱量）的來源7 2、導致掃氣箱著火的間接原因7 2.1掃氣壓力低，過量空氣系數小，造成缸內燃燒狀況的惡化7 2.2噴油系統故障，惡化了柴油機的燃燒狀況7 2.3燃油溫度低，噴油器冷卻水太冷8 3、防止掃氣箱著火的措施8 3.1切斷可燃物（燃料）的來源8 3.2切斷高溫熱源（熱量）的來源8 4、總結日常技術管理具體注意事項9 5、 參考文獻12 主機掃氣箱著火分析序言：船舶主機掃氣箱著火是一種大型低速柴油機多次發生的事故，嚴重威脅著船舶航行安全和船員的生命安全。現代船用柴油機的設計與制造工藝越來越先進、可靠性日益提高。在日常運行中，如果船員能夠進行

4、正確的操作和維護保養，諸如掃氣箱著火、曲拐箱爆炸等惡性事故本不該發生，但遺憾的是，此類惡性事故仍屢有出現，實在催人深思。相關機構曾專門進行過統計，80%-90%的海上事故是由人為因素所導致的。作者經過這段時間的實習，對于船上工作中“人”這一主體因素的作用的認識更加深刻，并且更加堅信，船員因素即“人”的因素是船舶安全運行最重要的因素，也是船舶事故最直接、最主要的導火索，本文后續對于我船事故原因的分析和日常管理的建議都著重闡述了“人”這一關鍵因素的作用。近年來，出于經濟效益考慮，船用低速柴油機大力發展推行減速運行及摻渣并進的節能措施，經濟效益較為顯著。但是，船舶主機在低速、低負荷工況下運轉，其運行

5、點偏離設計工況點較遠，如果日常技術管理中技術管理不夠系統、細致，沒能充分重視氧氣、熱量和燃料三者之間的關系，以及對減速運轉后氣缸熱負荷偏高、燃燒工況惡化等情況，則容易導掃氣箱著火這一惡性事故的發生幾率大增。日常該如何加強日常技術管理，避免掃氣箱著火事故的發生？本文對這一問題進行了分析探討。正文：關于掃氣箱著火，是二沖程柴油機一種常見的事故，它給機器造成的危害卻相當嚴重，輕則減速、停車，嚴重時造成氣缸套裂縫漏水和增壓器的損壞。作者實習的船舶4萬噸的謀輪為定速主機8缸長沖程低速柴油機，其參數如下：缸徑850mm，行程1200mm，功率20580KW（28000HP），轉速138r/min。采用了直

6、流閥式掃氣，液壓啟閥機構。自1988年裝船使用,設備趨于老化，性能達不到出廠及試航時的動力指標。目前的負荷僅為額定負荷的53%左右。多次發生掃氣箱著火事故，已經損壞了一只氣缸套和兩臺增壓器，嚴重威脅著船舶和人身的安全，已經成為船舶安全航行的一大隱患。最近一次著火事故是上月23號在大連到廣州的航次中。我當時在機艙做衛生。突然感覺主機轉速降低，增壓器發出強烈噪音（喘振）。然后發現排氣溫度升高，輸出功率減小，十字頭壓力下降，掃氣箱過熱。我幫助二管輪降速，加大著火缸的汽缸油注油量并切斷該缸的燃油供應。待半分鐘火自動熄滅。慢慢恢復正常運行。為此，保證柴油機安全運轉，須對掃氣箱著火問題進行深入的探討和研究

7、，消除掃氣箱著火的原因，杜絕著火事故的發生。掃氣箱著火的基本條件是掃氣箱中存有厚厚的積油。正常情況下，從缸壁刮下的氣缸油經污油排出管排至放殘柜，由于排污管通徑太細，經常臟堵，使活塞下部空間的污油越積越多，當活塞環與氣缸壁密封不良時，缸內燃氣下竄或當活塞下行打開掃氣口時，缸內燃氣倒沖，點燃掃氣箱中的積油，導致掃氣箱內著火、爆燃。著火后換氣質量惡化，排氣溫度升高，輸出功率減小，十字頭壓力下降，掃氣箱過熱，機器轉速降低，由于該主機采用定速調速器，瞬間使各缸供油量大幅增加，更進一步加劇了燃燒的惡化。著火嚴重時會使增壓器吸口冒出黑煙，并伴有砰砰的響聲，導致增壓器喘振和損壞。當發現掃氣箱著火后，減速航行，

8、停止著火缸的燃油供應，適當加大著火缸的氣缸注油量，以保證缸內充分潤滑，必要時可用蒸汽或二氧化碳滅火，等掃氣箱內火焰熄滅后，逐漸慢速停車，等冷卻后打開掃氣箱蓋，盤車檢查氣缸、活塞組件，看活塞環是否折斷，活塞環搭口是否轉到上、下同一位置，看氣缸套壁面是否有拉傷現象，氣缸套水封圈是否漏水等。通過上述檢查，未發現異常情況，再次起運主機，繼續正常航行。我們都知道火的燃燒需要三個條件：可燃物（燃料），助燃物（氧氣）和高溫熱源（熱量）。缺一不可。如圖所示圖1然而想要防止掃氣箱著火事故的發生只要切斷一個條件事故就不會發生。而在運行中的柴油機掃氣箱中必須隨時提供大量的新鮮的掃氣空氣(氧氣)。所以查找掃氣箱著火的

9、原因，提出預防事故發生的措施就只能從可燃物（燃料）和高溫熱源（熱量）的來源查起，并提出預防措施。針對此次事故，我請教了大管輪。就船舶掃氣箱著火的原因及預防措施進行深入綜合分析得出以下結論：1、導致掃氣箱著火的直接原因1.1 可燃物（燃料）的來源事后我發現著火缸的掃氣箱放殘管被沉積物堵住。無法及時排出掃氣箱內的可燃物是導致此次事故的最直接原因。活塞下部空間積油太多由于該機型設計的放殘管通徑太細，加之燃燒不良時，燃燒產物的漏入，使放殘管經常臟堵，污油越積越多，奠定了掃氣箱著火的物質基礎，也帶來了事故隱患。1.2 高溫熱源（熱量）的來源主機超速超負荷運行是著火原因之一，因為已脫離了機器設計的最佳狀態

10、，處在邊界狀態下工作，使柴油機燃燒惡化、潤滑不良、排氣溫度高、冒黑煙，輕則會對排氣系統造成污染，嚴重時會使活塞缸套的熱負荷和機械負荷加劇，造成拉缸、抱缸事故。由于缸內爆壓劇增，也加劇了燃氣倒沖現象，也會引起掃氣箱著火。活塞下部空間積油太多導致排氣背壓升高，渦輪轉速下降，增壓壓力降低，當活塞下行露出掃氣口時，氣缸內廢氣壓力高于掃氣壓力，造成燃氣倒沖，導致掃氣箱著火。該主機排氣閥的開啟時刻為上死點后112，掃氣口開啟時刻為上死點后134，當掃氣口開啟時，氣缸內壓力仍稍高于掃氣壓力，但因掃氣口的節流和排氣的流動慣性，一般不會發生倒沖現象。但當主機長時間超負荷運轉或由于噴油設備的技術狀態不良，造成缸內

11、燃燒惡化，未完全燃燒的碳粒造成排氣系統的嚴重臟污，使排氣背壓升高，就會導致排氣終了的燃氣倒沖現象，最終導致了此次的掃氣箱著火。另外，液壓啟閥系統故障也會導致事故的發生。當液壓伺服泵定時滯后時, 排氣門會滯后打開, 影響氣缸內的廢氣順利排出。當伺服泵的安全溢流閥發生故障溢流時, 會導致排氣門打不開,使氣缸內的燃氣倒沖回掃氣箱, 造成掃氣箱著火。高溫熱源（熱量）的來源較多，這就要求輪機員細心觀察，精心管理，勤于維護保養。從而切斷高溫熱源（熱量）的來源。2、導致掃氣箱著火的間接原因2.1掃氣壓力低，過量空氣系數小，造成缸內燃燒狀況的惡化由于增壓器效率的降低，吸入濾網和空冷器的臟堵，造成掃氣壓力低，缸

12、內燃燒不良，進而使排氣系統造成污染，增壓器轉速下降，熱負荷增加，熱效率降低，形成惡性循環。若冷卻水溫度太低，會使氣缸內壓縮終了的溫度和壓力偏低，則將延長燃油燃燒前的物理、化學準備，使燃燒過程后移，造成后燃。2.2噴油系統故障，惡化了柴油機的燃燒狀況。噴油系統是柴油機的關鍵系統，它的技術狀況如何將直接影響著柴油機的燃燒質量。若供油正時太晚，延遲到上死點才開始噴油，由于此時活塞已開始下行，氣缸內的溫度和壓力已開始下降，結果使滯燃期延長，燃燒過程后移，將引起嚴重的后燃。若噴油器在使用過程中霧化不良，會導致油氣混合變差，油粒外圍接觸空氣，而油粒中心則由于無法與氧結合，而無法完全燃燒，造成后燃嚴重，排溫

13、升高，碳粒增加，加劇活塞與氣缸套的磨損，同時對進、排氣系統造成嚴重的污染。從工作實踐來看，凡是著火缸的活塞下部空間都聚集著大量未完全燃燒的碳粒，這些碳粒說明該缸不僅燃燒狀況惡化，而且還存在著較嚴重的燃氣倒沖和活塞環泄漏現象，隨著量的積累，燃燒的不斷惡化，最終導致掃氣箱著火。2.3燃油溫度低，噴油器冷卻水太冷。因燃油粘度與溫度成反比，當燃油粘度增加時，由于流動性差，分裂較困難，造成噴入缸內的燃油霧化不良，油氣混合不佳，燃燒質量變差，加劇了缸內活塞頭的結碳。冷卻水溫度太低，會使氣缸內壓縮終了的溫度和壓力偏低，則將延長燃油燃燒前的物理、化學準備，使燃燒過程后移，造成后燃。明確了掃氣箱著火的原因，我們

14、綜合分析提出以下預防其著火的措施：3、防止掃氣箱著火的措施3.1切斷可燃物（燃料）的來源主要是改進柴油機的結構設計。通過這次事故我認為針對這臺柴油機應改進放殘系統的結構，加粗放殘管通徑，把放殘柜與掃氣箱設計成一個聯通的封閉空間，而不是定時放殘，確保活塞下部空間的污油能順利、不斷地流出掃氣箱，盡量減少活塞下部空間的積油存在，消除掃氣箱著火的物質條件。這是查找到的具體的故障原因并采取的最實際的措施來解決掃氣箱著火問題。3.2切斷高溫熱源（熱量）的來源由于該機型原配增壓器增壓余量偏小，再加上長期使用，運行效率降低，就不能滿足需要，長期在一個空燃比偏小，排溫偏高的工況下運行，造成缸內燃燒狀況的惡化，應

15、選擇大一號的增壓器，以改良工況，提高柴油機的運行效率。提高液壓啟閥系統閥件的密封質量，對液壓伺服泵高壓溢流閥的溢流壓力應能方便地監測，確保排氣閥開啟的有效性，以防排氣閥打不開，使滿腔燃氣倒沖回掃氣箱，導致掃氣箱著火，定期檢查液壓伺服泵的幾何定時，確保排氣閥開啟的準確性。定期清潔壓氣機濾網，空冷器和廢氣鍋爐盤管，保持良好的技術狀態。使壓氣機濾網負壓不超過0.98KPa，空冷器壓差不超過1.96KPa，渦輪出口背壓不超過1.96KPa，提高增壓壓力，改善換氣質量，控制掃氣溫度不超過150，消除掃箱內的燃氣倒沖現象。保證活塞環與氣缸壁之間的良好密封性。在吊缸檢修時，要認真檢查氣缸套的錐度和橢圓度以及

16、壁面的拉傷情況，若磨損超限應及時換新。活塞環裝入氣缸時，應做漏光檢查，每處漏光弧長不得超過30，同根活塞環，漏光弧長總和不得超過90，搭口間隙要符合說明書要求，上、下環搭口應錯開120，開口左、右30范圍內不得漏光，確保活塞環外園工作表面與氣缸壁的良好密封，一方面可提高缸內壓縮終了的溫度和壓力，以利發火，改善燃燒；另一方面可防止燃燒產物的下竄。在平時檢查時，應注意氣缸油的注油情況，氣缸套是否有拉傷現象。盤車檢查活塞環是否有折斷粘住等情況。各道環搭口是否有重合現象發生，一經發現，必須及時吊缸解決，以免高溫燃氣下竄，導致掃箱著火。定期檢查和正確調整高壓燃油泵的供油提前角，及時校驗和更換不合格的噴油

17、器，確保供油準確，霧化良好，有效提高缸內燃燒質量，控制廢氣對排氣系統的污染。若遇大風浪天氣，應該減速運行避免負荷突變范圍過大。定期測取示功圖，根據缸內工作情況，認真均衡各缸負荷，檢查各油泵齒條與總加油桿的彈性連接情況是否正常，確保其供油同步，運動自如，避免個別缸出現超負荷運行。在工作實踐中，若認真落實以上措施，發現問題，對癥施治，將會對防止柴油機掃氣箱著火，提高柴油機工作質量，降低耗油率，減輕排煙對大氣的污染具有十分重要的意義。自從我們及時實施了以上措施，已經初見成效。到現在再沒有發生著火的事故。以后，我們仍要繼續細心觀察，爭取徹底解決此類事故的發生。4、總結日常技術管理具體注意事項 綜上分析

18、可知，造成掃氣箱著火的原因主要是由于管理不當和設備老化引起的，尤其是采用減速航行，更增加了管理的困難。下面結合作者在船實習期間的實踐，以及日常觀察到的本船在技術管理中的不足，對預防掃氣箱著火的日常技術管理措施加以分析。4.1開航前用蒸汽進行充分暖缸，使之縮短自行發火的滯燃期，這一點本船做的較好，每次完車后都會馬上停掉主海水冷卻泵，并開啟缸套水加熱器的蒸汽閥對缸套水進行加熱保溫，使缸套水溫度保持在75左右，這不僅利于縮短燃油自行發火的滯燃期，也避免因熱脹冷縮而使缸套和缸頭、密封圈之間產生漏水。4.2主機動車前應開動鼓風機增加風源，掃除氣缸內殘余廢油氣。這點，本船并沒有執行，只是每次動車前用啟動空

19、氣沖車，掃除氣缸內殘余廢油氣，在機動操車及微速、慢速航行時將輔助鼓風機控制開關打至“自動”，由主機自動控制程序自動啟、停輔助鼓風機。4.3定期清洗增壓器吸口濾網，定期調整噴油泵的噴油定時。4.4勤檢查活塞桿填料面磨損程度，防止曲柄箱中的滑油泄漏到掃氣箱中。4.5定時測取氣缸壓縮壓力和最高燃燒壓力，根據示功圖判斷氣缸燃燒情況，同時了解噴霧質量，并判斷活塞環密封程度。4.6勤檢查掃氣箱內部，若發現掃氣箱內有較多聚集樹脂漆狀碳粒，應檢查該缸的噴油提前角及油頭噴霧質量。定時去除油污。4.7掃氣箱及各缸的掃氣室放殘閥，每兩小時至少打開一次，進行放殘，直至放出積存的油污為止。該項在本船的執行非常不好，主要

20、是個人責任心的問題，另外也與交接班時的溝通有關。關于責任心，根據作者的實習經歷，不同輪機員之間的差別的確很大，有些輪機員在一個班次會嚴格執行，每班至少放殘兩次，但也有輪機員每班只放殘一次，更有甚者，有時夜間值班，較疲乏或者與值班機工聊天，一個班次中根本不放殘。此外，兩個輪機員在交接班時，交班輪機員應將上次放殘的具體時間告知接班者。比如本船，作者在跟班過程中發現，新任三管輪習慣在接班時放殘一次，之后就不再放殘，而接班二管輪往往習慣在自己交班時放殘一次，這樣，兩次間隔近8個小時之多，帶來了極大的事故隱患。此外，每次放殘的時間，不同輪機員之間差別也較大，有時并不能確保殘油及污水泄放徹底。4.8控制適

21、當的掃氣溫度。該項本船執行情況也較好，大管輪會根據外界溫度的變化情況及時調整主機冷卻海水的流量，保持適當的掃氣溫度。4.9低負荷運轉時，適當減少氣缸油的注油量。4.10定期檢查活塞、活塞環及環槽的技術狀態，不合要求時及時更換或修復；定期檢查氣缸套的磨損、圓度及圓柱度情況，超過極限時應及時更換或修復。對于該項，本船基本是在吊缸時進行檢查，平時并沒有為了防止掃氣箱著火而對其進行檢修。4.11掃氣系統放殘管路的暢通尤為重要，這是掃氣筒及各缸掃氣室中的油水殘物能夠順利放出的前提。日常技術管理中，應定期或視情對各缸掃氣室連接到橫向總管之間的管路、橫向總管、掃氣筒的放殘管路、連接泄放柜的泄放總管進行清通。例如橫向總管，可拆開兩側的悶板進行清通-用手工機械、壓縮空氣、熱水或蒸汽清通沖洗。這一點，在本船好像也沒有得到充分重視。另外，本船每次備車時，從不用盤車機對主機盤車及手動注入氣缸油對活塞環和缸套進行預潤滑，這也是一個事故隱患，這樣容易使活塞環和缸套產生異常磨損，容易造成燃氣下泄，甚至發生“拉缸”事故。此外，本船燃油輔鍋爐不運行而使用廢氣燃油組合鍋爐，且用廢氣加熱時，當外部氣溫又較低時，此時所產生的蒸汽往往不太夠用，此時需要對控制燃油進機溫度的蒸汽閥的開度進行調節以保持足夠的燃油溫度，當進港卸油前，燃油輔鍋爐