(修机)柴油机冷却水外溢的原因分析与对策思考.docx

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1、2台大修竣工后的康明斯柴油机在试机中均出现冷却水外溢故障。第一台启动后，在机油压力0.4MPa、水温73状态下，当转速达到IlOOrmin以上时，水散热器内的冷却水开始高速外溢；第二台在启动一段时间后，在机油压力和水温都正常的情况下，水散热器向外溢水，加速后尤为明显。1 .冷却水外溢的原因分析认为，冷却水外溢的原因主要有：由于空压机缸盖、汽缸盖或缸体有裂纹，汽缸盖螺栓松动及汽缸垫损坏，导致气、水窜通；节温器失效；水泵损坏，风扇胶带过松；柴油机过热；冷却系堵塞。此外，如果误将石油产品混入防冻液，将使防冻液中添加剂失效，产生大量气泡，影响散热效能，严重时将导致防冻液从水散热器盖溢出。2 .故障排查

2、根据第一台柴油机故障现象，初步判定有气体从冷却系管路窜进水散热器，原因可能是汽缸垫破损或缸体有裂纹。检查发现汽缸体无裂缝，空压机缸盖也无裂缝。拆掉节温器，启动柴油机，水散热器溢水故障没有出现，怀疑故障原因是节温器失效。分析认为，康明斯B系列柴油机冷却温度是由蜡式节温器和风扇进行调节的,其开启温度在70C左右，当水温达到85时全开。故障柴油机在低速7501100rmin时，水泵转速慢，冷却液流速低，冷却系统处于小循环(冷却液不经过水散热器)。此时冷却液可以顺畅流动，柴油机工作正常。当转速提升至11()()r/min以上时，冷却液流速加快，由于节温器失效不能打开，冷却液只能进行小循环。此时由于节温

3、器阀门过流面积较小，冷却液在小循环流动时受阻，从而造成水散热器溢水。柴油机转速越高，溢水就越严重。开始也怀疑第二台柴油机出现的故障是节温器失效引起的。将节温器拆掉，启动柴油机，发现柴油机在怠速和中高速状态下都溢水，且转速越高，溢水现象越严重，因此排除了节温器存在故障的可能性。经询问维修人员得知，该机汽缸盖为新换的，汽缸盖拧紧力矩也符合标准数据。仔细检查汽缸体和空压机，也未发现任何问题，由此排除了汽缸垫、缸体和空压机损坏的可能。再仔细检查整个冷却系统，发现水散热器排气管内有赃物，遂怀疑故障是气阻造成的。清除水散热器排气管内的赃物，试机故障消失。康明斯水散热器排气管口径与回水管口径匹配很重要。分析

4、认为，由于排气管内有赃物，导致排气流量减小，部分气体或水蒸气因无法排出而在使冷却系产生气阻，最终导致水散热器向外溢水。3 .预防措施为防止柴油机水散热器溢水，可采取以下预防措施：在解体柴油机后，一定要仔细观察汽缸体、汽缸盖和和空压机缸盖有无裂缝、砂眼、腐蚀孔、暗伤或微小裂纹等缺陷。如有缺陷，需进行修理或更换配件。在安装汽缸盖时一定要按标准力矩值拧紧，以防汽缸垫损坏。试机前仔细检查柴油机冷却系统，以防由于水散热器或管路堵塞等引发溢水。水冷发动机在使用过程中常出现发动机冷却水箱往外溢水的故障。主要原因有以下几方面。气缸因老化而破损气缸垫在燃烧室附近有微小伤痕时，溢水情况没有气缸垫被冲坏时那么严重和

5、明显；同时，气缸垫被冲坏后不但水箱会溢水而且机油也会因为进水而变质；两者比较好判断；气缸垫轻微损伤后只有在该缸工作时产生强劲的爆发力，使高压燃气渗入水道，而进气时所造成的负压不足以将水从水道中吸入气缸，所以此时仅会出现水箱溢水而没有明显的机油变质的现象。喷油器阻水套封闭不严或有裂纹该系列发动机上喷油器与缸盖之间有一阻水套，阻水套四周与水道相通且用橡胶密封圈密封，长期使用后的缸盖会因老化在水套及缸盖接缝部位产生微小裂纹，或因橡胶老化而密封不良，燃烧后的混合气便经此微小裂缝渗透到水道，从而使水箱内的水出现溢出现象。节温器失效水冷式发动机上的冷却水有大循环和小循环之分，在发动机启动初期和水温低于90

6、C以下时，节温器处于关闭状态，一旦温度超过设定温度则节温器打开,使水路同时经过两条循环水路进行循环，即随着温度的不同节温器的开启程度也不同，从而使水通过的流量也不同。当两只节温器由于长时间使用而锈死后，使大循环水路完全敞开；又由于小循环水路的截面积较小，使水流阻力较大，致使大部分水经过大循环水路（猛加油门后，这种现象更加明显），从而使水从水箱中溢出。这种现象在国产机中非常少见，而且国产机在夏季为防止机温过高有时还人为地将节温器取下，这时就不会出现水箱溢水现象。打气泵缸盖有裂纹该系列发动机打气泵的缸体是水冷型的。如果缸盖有暗伤或微小裂纹，则在打气泵工作时压缩空气便从裂纹处进入水道,继而从水箱中溢

7、出；猛加油门时,此现象更加明显，有一种水箱开锅的假象。机油散热器有故障在机油散热器处，机油压力是高于水压的。机油散热器有故障可能有两种情况，一是散热器芯有裂纹或砂眼；一是散热器芯与缸体油道接口处的密封胶圈密封不严。从而出现机油进入水里的情况，过多的机油进入水里后便从水箱中溢出（这种情况比较好判断，因为有机油夹带着水从水箱中溢出，而且机油仅仅会变少而不会变质）。水箱污垢太多水箱的上、下水室是由若干只分水管连接的，如果使用不注意而使水箱中积累的税后较多后，容易造成分水管堵塞；当发动机高速运转时，水流经水泵后一部分进入小循环，另一部分进入水箱上水室，但由于分水管不畅通，水便从上水室溢出。此时，当用手

8、分别触摸水箱的上部和下部时，会发现由明显的温差。排除时，只要拆解水箱、疏通下分水管即可；冷却水系统的防腐保护柴油机的冷却水必须仔细处理、保存和监测，以避免腐蚀或形成沉淀，从而使传热效率降低。因此很有必要对冷却水进行处理。建议按下列步骤进行处理：1 .清洗冷却水系统2 .注满带防腐剂的无离子水或蒸馈水（来自淡水发生器的水）。3 .对冷却水系统和冷却水状况进行定期检查。遵守这些预防规定，确保系统排泄良好，就会使由冷却水引起的故障降至最低。冷却水系统的清洁处理在防腐处理之前，必须除去系统中的石灰沉积层，铁锈和油泥。以改善热传导和确保防腐剂对表面进行保护的均匀性。清洁处理应包括除油泥，酸洗除锈和清除水

9、垢。为了清洁冷却水系统而特制的预混合清洗剂可以从专门的制造厂购得，这些公司在主要端口提供帮助及处理控制方法,在附带的清单上已列出了一些清洁剂厂商。应该指出，必须严格遵守他们给出的指导方针。更重要的是清洁之后对系统的彻底清洗水乳化清洁剂和弱碱性清洁剂一样可以用于除油污过程。不得使用含有易燃物的预混合清洁剂。用酸除锈时，推荐采用以氨基硫酸、柠檬酸、酒石酸为基础的专门产品，这些酸通常固态易溶于水且不会散发出有毒的蒸汽。清洁剂不应直接混合，而应溶解于水后再加入到冷却水系统中。清洁时一般不必拆卸柴油机零件，水在柴油机中循环才能达到最佳的效果。清洁可使不良配合的结合处或有缺陷的垫片部位渗漏更明显，因此在净

10、化过程中应进行检查。在清洁后的24小时要检查滑油系统的含酸量。冷却水及防腐剂为防止已净化过的表面上形成锈，必须在净化后立即注满加有防腐剂的冷却水。未净化的水在缸套表面及缸盖上形成的水垢将降低热传导，形成材料无法接受的高温。因此，建议使用无离子水或蒸馈水（如由淡水发生器产生的水）作为冷却水。由于硬度较低，这种水还具有相当的腐蚀性，应不断加入防腐剂。如果没有无离子水或蒸锵水，特殊情况下可使用饮用水。但是水的总硬度不得超过TdH（德国硬度级）。要检查水中氯化物、氯、硫酸盐、硅酸盐的含量。它们不能超过下列值：氯化物50ppm（50毫克/升）氯IoPPm（IO毫克/升）硫酸盐IOoPPm（100毫克/升

11、）硅酸盐150PPm（150毫克/升）水中不得含有硫化物和氨。绝对不能使用雨水，因为雨水可能已被严重污染。应该注意的是，对水的软化处理不会降低硫酸盐和硅酸盐的含量。防腐剂为了防止船用柴油机的淡水冷却系统被腐蚀，可以使用各种各样的防腐剂。通常仅推荐使用亚硝酸盐硼酸盐基的防腐剂。由主要公司销售的许多产品都列在附带的清单上，其中也包括必要的剂量和混合程序，建议严格遵守这些指导说明。不推荐用防腐油处理冷却水。因为这种油粘在传热表面是危险的。格酸盐防腐剂不能用于与淡水发生器相连的设备里可以用不加防腐剂的水补充蒸发掉的冷却水。而由于泄漏失去的冷却水要用加防腐剂的水来补充。当检修单个气缸时，工作结束后如果有

12、必要立即添加新剂量的防腐剂。检修期间冷却水系统和冷却水的检查如果冷却水受到污染在检修期间就可能发现形成的油泥和沉积物。冷却水状况不佳，特别是不使用无离子水和蒸偏水的更应该定期检查。如果冷却腔出现沉积物，必要时应对整个冷却系统进行清洁处理。根据经验，即使冷却水己得到适当的防腐处理，淡水冷却系统中镀锌层也很容易受腐蚀，形成严重的油泥。初次酸洗除锈已在很大程度上去除镀层。因此淡水系统不要使用镀锌管。冷却水质量也应定期检查，最好每周一次，基本上，防腐剂浓度、PH值和氯化物浓度都应符合防腐剂制造厂提供的限值。为此厂商通常会提供简易的测试工具。作为常用参考值,在20测量时PH值为7-10,。氯化物浓度不能

13、超过50ppm（50毫克/升）。测试用的水应取自循环系统中，而不该取自膨胀水箱或通向它的管道。防腐剂浓度绝不能低于厂家推荐的值，否则将会增加腐蚀的风险。每次测试结果都应保留一份清楚的记录。这样才有可能确定和评估实际的状况和系统的趋势。冷却水中氯化物含量的突然增加或逐渐增加都表明海水有泄漏，应寻找并修理泄漏处。特殊情况下，冷却水系统氯化物含量可以超过50ppm,但不能超过各个防腐剂生产厂规定的上限。PH值的突然或逐渐减少或硫酸含量的增加表明有排气泄漏。加入防腐剂可以增加PH值。但如果需要量很大，则应更换冷却水。每隔三个月将冷却水样送到岸上，做化验分析。特别要确定防腐剂、硫、铁的含量以及水的总盐度

14、。清洗及防腐步骤在清洁过程中柴油机不得运转，否则排水时可能引起过热。除油污加满清洁的自来水，原有的不含防腐剂的水也可以使用。将水加热到60C在柴油机中连续循环。将膨胀水箱放水至最低水位。加入制造厂规定的除油化学制剂的剂量，最好从淡水泵的吸入端加入。此后立即再将膨胀水箱放水至最低水位。按制造厂规定的周期循环清洁化学制剂。冷却水系统必须在无压力状态下检查并排除任何泄漏。放掉系统中的水，再加满清洁的自来水（有可能的话，让膨胀水箱溢流，以清除最后的油脂）。将水循环两小时后放掉。酸洗除锈充满干净的自来水并加热至70-75。在干净的铁筒中用热水溶解一定剂量的酸。将水加至铁筒的一半后慢慢加入酸液，充分搅拌，

15、再加满热水搅拌。（例如，使用蒸汽管）。注意一使用防护眼睛和手套对于试航前己经得到处理的柴油机，一般应保持制造厂规定的最低浓度。对于未处理的柴油机,一般有必要使用较高的浓度，取决于冷却系统的状况。从系统中排出一些水，通过膨胀水箱加入酸性溶液。冷却水系统必须在无压力状态下保持水温在70-75C之间不间断地循环。持续处理的时间取决于污染程度。对于试航前已经处理过的柴油机，通常制造厂推荐的最短时间就足够了。对未经处理的柴油机必须要用较长的时间来处理。每小时检查一次，例如用PH试纸，溶液中的酸成分不能耗尽。许多除锈剂都含有色彩指示剂，它能显示出酸溶液的状态。如果酸成分已耗尽，就要加入新的酸溶液，这时应使用所推荐的最低浓度。酸在水中的溶解度是有一定限度的。在例外情况下，如果需要大量溶液，除锈可以分两个阶段进行，使用新的酸洗液和清洁水，通常制造厂会给出最大溶解度。除锈完成后，排空系统并用清水冲洗，可以使用每吨含10千克苏打的干净自来水中和残余的酸，让混合液循环30分钟后然后排空并用水冲洗系统。冷却水系统必须在无压力状态下持续地用水清洗至流出来的水成中性（PH值近似7）。添加防腐剂用蒸锵水注入冷却水系统至膨胀水箱的最低水位。称出制造厂的规定的防腐剂剂量，将其放在一个干净的铁筒中，用热的蒸储水将其溶解。通过膨胀水箱将溶液加入系统，然后将蒸你水加至正常水位。允许柴油机至少运行24小时，以确