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船舶柴油機燃油系統故障分析及排除

時間:2018/3/6 12:08:32 點擊:

  內容提示:船舶柴油機的故障主要表現為燃油系統的故障,燃油系統故障占總故障的百分之六十以上,比例最大;而在造成船舶柴油機停機故障的各種原因中,燃油系統的故障所占比例也是最大的,約占總故障的百分之二十七。因此,探討和研究船舶柴油機燃油系統的故障分析及排除方法具有極為重要的現實意義。 ...
船舶柴油機為船舶提供電力和推進動力,所以也稱為船舶的動力裝置,它是保證船舶安全航行、作業和停泊所必需的動力機械設備。燃油系統被稱為船舶柴油機的血脈和心臟,燃油系統故障將直接影響船舶航行安全,對船舶柴油機的可靠性、動力性、經濟性和使用壽命等性能產生重要影響。 

英國柴油機工程師和用戶協會曾作過專門的調查研究,研究結果顯示,船舶柴油機的故障主要表現為燃油系統的故障,燃油系統故障占總故障的百分之六十以上,比例最大;而在造成船舶柴油機停機故障的各種原因中,燃油系統的故障所占比例也是最大的,約占總故障的百分之二十七。因此,探討和研究船舶柴油機燃油系統的故障分析及排除方法具有極為重要的現實意義。 

一、常見船舶柴油機燃油系統的組成
    常見的多缸船舶柴油機的燃油系統主要組成部件:燃油箱、輸油泵、低壓油路、噴油泵、高壓油路、燃油濾清器、傳感器、噴油器、電子控制單元等。其中,低壓油路燃油壓力相對較低,它的主要目的是將燃油輸送到噴油泵;高壓油路燃油壓力較高,它的主要作用是將燃油以高壓通過噴油器后噴入燃燒室,經燃燒后產生的廢氣從船舶柴油機的排氣管排出。如圖所示。 
船舶柴油機燃油系統故障分析及排除
1―油箱;2―高壓油泵;3―濾清器;4―傳感器;5―電子控制單元;6―噴油器;7―限壓閥;8―共軌管;9―壓力傳感器 
船舶柴油機燃油系統主要組成單元由燃油供給和調速兩部分構成,工作時,輸油泵從油箱吸取柴油,送至柴油濾清器,經濾去雜質后進入噴油泵。柴油經過噴油泵作用后,壓力被提高到10MPa以上,再根據柴油機的工作情況,改變噴油量,通過噴油器噴入氣缸燃燒室內,并在很短時間內與壓縮后的高溫空氣混合,形成可燃混合氣。 
由于輸油泵的供油量比噴油泵供油量大很多(約為噴油泵標定工況下最大供油量的2~3倍),輸油泵供應的多余柴油經噴油器回油管和限壓閥(溢流閥)流回到輸油泵進口或直接流回油箱。 
調速系統通過一套與調速器相聯接的機械傳動機構直接移動噴油泵調節齒條來實現調節船舶柴油機轉速,以防止船舶柴油機發生飛車事故。 
當外負荷增加,柴油機轉速過低時,調速器就利用操縱桿拉動噴油泵調節齒條向增加供油量方向移動,使噴油泵噴油量增加,從而提高轉速;反之,則減少噴油量進而降低轉速,最終達到穩定船舶柴油機轉速的目的。 

二、船舶柴油機燃油系統常見故障分析及排除方法 
當船舶柴油機在運行過程中發生故障時,輪機工程技術人員應保持沉著、冷靜,結合工作實踐經驗和相關專業知識,仔細檢查,及時對故障的特征進行認真分析,并透過現象看清本質故障,對故障產生的根源作出準確判斷。在實際工作中,應采取“觀看”、“傾聽”、“觸摸”、“嗅聞”等綜合方法確定船舶柴油機哪一個系統或哪一個部件發生了故障,然后“對癥下藥”,及時排除故障: 
“觀察”:觀察現象。觀察船舶柴油機排氣煙色、各儀表的讀數,以及油、水等溫度、壓力的變化情況; 
“傾聽”:傾聽聲音。用細長的螺絲刀或其它金屬棒作為輔助工具,輕觸船舶柴油機表面,診斷運動部件所產生的聲音是否正常; 
“觸摸”:觸摸溫度和振動情況。依靠手掌感覺檢查判斷船舶柴油機運動部件、配氣機構等的工作情況和船舶柴油機運轉時振動情況; 
“嗅聞”:嗅聞氣味。依靠感官鼻子的嗅覺功能,辨別判斷船舶柴油機各部位是否產生異常氣味。 
必要時,應配合拆檢查找故障原因。

1、各缸供油量不均勻故障分析及排除方法
當船舶柴油機的各缸供油量不均勻,偏離一定范圍(在標定工況下超過百分之三,部分負荷時超過百分之十,怠速工況超過百分之十五)時,船舶柴油機就會出現工作粗暴、運轉不穩、缸內積炭、排氣冒煙、油耗增加和功率降低等現象。 
(1)個別缸噴油器的噴孔因積炭或磨損,導致噴孔面積縮小或擴大。當噴孔面積縮小時,供油量則減少;噴孔面積擴大時,供油量增加。要按要求定期清除噴油器、噴孔積炭。 
噴油嘴等精密偶件具有很高的表面光潔度、嚴格的幾何形狀和嚴密的配合關系,正常使用壽命一般為2500h以上,但據調查,除制造質量和保管欠妥等原因之外,由于亂拆亂卸、清洗不當、裝配調整不當、使用劣質燃油等原因,很少噴油嘴偶件使用壽命超過1500h,一般多在500h左右,有的甚至更短。如檢查發現,噴油嘴的精密偶件需要進行更換,必須清楚噴油嘴偶件在設計和制造過程中是按實際測量的流量值和技術精度誤差段進行分組的,同一船舶柴油機一定要根據具體要求選取同一組的噴油嘴偶件,不能隨意取用。 
(2)各缸的柱塞偶件磨損程度會出現差別,個別缸的磨損相對較多,造成密封性能變差,導致該缸的供油量減少。因此,出現各缸供油量不均勻時應對柱塞偶件進行密封性能檢查,對磨損嚴重,已超過允許范圍時,必須對偶件進行更換,待噴油泵各偶件重新安裝后,應拿到試驗臺上進行調試校驗,使噴油器的開啟壓力與標準噴油器要求的開啟壓力一致,以保證各缸供油量均勻。 
(3)油量調節機構的齒條與輪齒之間、調節叉與柱塞調節臂之間,由于磨損程度不同會造成固定螺釘松動,配合位置出現改變,導致柱塞斜槽與回油孔相對位置發生不同的變化,造成柱塞的有效行程出現差異,導致各缸的供油量不均勻。 
當齒條與輪齒磨損嚴重,配合間隙超過規定值要求時,應進行更換;當調節叉與柱塞調節臂磨損嚴重,配合間隙超過規定值要求時,也必須進行維護或更換處理,否則會出現噴油泵供油不均勻或斷油時刻不一致,供油間隔角度不一致,導致柴油機運轉不穩定。 
(4)若某缸出油閥彈簧彈力減弱,會使該缸的出油閥開啟壓力降低;若某缸出油閥配合不嚴密,該缸供油量就會減少。檢查方法:先拆開高壓油管,然后用手搖油泵泵油,如發現有柴油從出油閥螺母接頭處冒出,可判斷該缸出油閥彈簧彈力減弱或出油閥密封配合不嚴密。 
(5)船舶柴油機正時齒輪直接驅動噴油泵,若正時齒輪出現磨損嚴重的現象,凸輪軸軸向間隙就會變大,導致聯接花鍵或聯軸節與凸輪軸軸承配合松動等原因,都會影響各缸的供油均勻度;在船舶柴油機運行過程中,應加強對噴油泵的聯接件、正時齒輪、凸輪軸和軸承等傳動件進行檢查和維護,如出現磨損嚴重,間隙過大且超過允許值時,必須對該部件進行維理或更換,否則易造成船舶柴油機運轉不平穩。

2、供油提前角不準確的故障分析及排除方法 
供油過遲(提前角過小),船舶柴油機易產生后燃,啟動困難,燃燒不完全,排氣冒煙,溫度過高,功率不足;供油太早(提前角過大),船舶柴油機工作時會發生敲缸現象,工作粗暴,易損壞零件,也會導致船舶柴油機功率降低。 
(1)噴油泵出油閥彈簧的彈力會影響出油閥啟閉壓力,彈力不足或過大,會導致噴油泵供油提前角增大或減小,改變出油閥的開啟時間,從而影響噴油量。檢查出油閥彈簧的彈力,如彈力不足,應予以更換。 
(2)出油閥偶件、柱塞偶件磨損嚴重,導致偶件配合間隙增大,造成船舶柴油機工作過程中柴油回漏嚴重,導致供油提前角變小,應更換磨損嚴重的出油閥偶件或柱塞偶件。 

3、噴油泵安裝不當的故障分析及排除方法 
(1)噴油泵被動盤錯裝半圈:這是一個針對采用十字形聯軸器聯接的噴油泵會出現的問題,由于安裝不當,在安裝被動盤時錯裝了半圈(180°),導致發生船舶柴油機無法正常啟動和排氣管無煙排出的故障;就算船舶柴油機在強力帶動作用下著火,依然會發生排氣管嚴重冒煙、聲音異常現象,導致船舶柴油機無法正常工作。發生這種情況時,應先把聯軸器的聯接螺釘拆下,然后將噴油泵凸輪轉動半圈后重新正確安裝,最后還要檢查并調整好船舶柴油機噴油泵的供油正時。 
(2)噴油泵半圓鍵安裝不正確:這是針對采用法蘭盤聯接的噴油泵而言,當船舶柴油機發生供油正時不準確,導致發動機出現啟動困難、水溫過高和冒煙嚴重等異常現象時,原因大多是由于供油提前角自動調節器與供油正時齒輪和噴油泵凸輪軸之間的半圓鍵安裝位置不對造成,這時可通過噴油泵法蘭盤上的弧形孔無法進行有效調整,先拆下噴油泵,可看到半圓鍵上出現有較明顯的壓痕,然后重新進行正確安裝即可。 

4、船舶柴油機無法正常、回油管無回油的故障分析及排除方法 
(1)檢查燃油管路接頭是否松動,燃油系統中是否有空氣。若船舶柴油機燃油系統中有空氣,應予以排除:擰松位于燃油濾清器和噴油泵上的專用放氣螺釘,然后用手搖油泵連續進行泵油,待燃油系統中氣泡冒盡,再擰緊專用放氣螺釘重新進行泵油;當回油管路中有回油時,再將手搖油泵擰緊;最后,擰開位于高壓油管上靠噴油器側的螺母,用螺絲刀等工具撬起噴油泵內的柱塞彈簧座,待氣泡冒盡后,再擰緊螺母并再撬動幾下,按此方法逐缸進行檢測,使每個噴油器均充滿燃油。 
(2)對輸油泵進油管和接頭處濾網進行檢查:看看是否存在漏氣或堵塞故障;如對上述故障排除后還是無法供油,再對輸油泵等進行排查。 
(3)啟動船舶柴油機時,應將噴油泵機械調速器的操縱手柄推至空載位置,檢查機械調速器的操縱手柄位置是否正確。 
(4)濾清器阻塞:清洗濾清器或更換濾芯。

5、低壓油路故障分析及排除方法 
若船舶柴油機低壓油路中的油管、墊圈或接頭由于老化、磨損等原因而出現燃油滲漏現象時,外面的空氣將會進入低壓油路從而形成氣阻,引起供油不暢,導致船舶柴油機加速遲緩或啟動困難,甚至會出現起動一會后或稍加負荷就自動熄火的現象。所謂低壓油路,是指由油箱至噴油泵進油腔之間的進油和回油管路。當油管由于燃油臟污堵塞進油濾網和柴油濾芯,或由于變形、老化或雜質堵塞致使油管的通油截面積減小時,船舶柴油機將會產生供油量不足、啟動困難和發動機功率下降的故障,該故障的排查可直接就車完成,無須進廠維修。

判斷油路究竟是進了空氣還是堵塞的方法:可用手搖油泵泵油使油路內油壓達到一定壓力,然后擰開接頭處的專用放氣螺釘,若發現氣泡無法冒盡,那就證明低壓油路密封不好,有進空氣情況;如發現根本沒有氣泡從專用放氣螺釘處冒出,而只有柴油冒出,但柴油冒出無力,那就證明油路由于變形、老化或雜質等原因被堵塞了;正常的現象應是稍為擰松專用放氣螺釘,就馬上看到有油柱以較高的壓力噴射出來。

排除上述故障的方法:更換已老化或磨損的油管、墊圈和接頭,預防上述故障的方法:按要求經常對柴油濾芯和進油濾網進行檢查、清洗,防止堵塞;經常對管路進行檢查,若發現有漏氣等隱患時馬上進行有效處理。 

6、高壓油路故障分析及排除方法 

平時要注意經常查看高壓油管端頭密封面接頭密封面和油管外貌等,如某缸高壓油管由于變形、老化或雜質等原因而出現堵塞現象時,啟動柴油機后在高壓油管部位處會發出較響的敲擊聲,而且因為該缸無法正常進行工作而引起柴油機功率降低。

檢查上述故障的方法:用板手把位于高壓油管進油側的螺母逐缸擰松,注意傾聽聲音,如發現擰松某缸螺母后敲擊聲即刻消失,可判定該缸即為故障缸,對該缸高壓油管進行更換,便可排除故障,同時注意:若只是更換單根高壓油管,應先擰緊噴油器端再擰緊噴油泵端。 

7、輸油泵止回閥密封不良故障分析及排除方法 

船舶柴油機啟動后工作平穩正常,但熄火停車一定時間后發現啟動困難,擰松放氣螺釘有氣泡冒出,需排放干凈空氣后才能重新啟動,這種故障大多是由于輸油泵止回閥密封不良引起。

檢查方法:拆下輸油泵出油側的螺釘,用手搖油泵泵油至出油接頭油腔內充滿燃油,停止泵油,若發現接頭油腔內油面下降較快,則說明輸油泵止回閥密封不嚴。用工具把輸油泵止回閥拆下,檢查其密封性能是否完好,密封接觸座面上是否存在雜質顆粒,止回閥彈簧是否變形或折斷,然后根據具體情況可分別采取研磨密封面、清理密封座面、甚至更換止回閥彈簧或止回閥等措施排除故障。平時觀察到的正常現象應為接頭油腔內燃油油面至少在3min內不發生降低,用手搖油泵泵油時會發現有較高壓力的燃油油柱從出油接頭處噴射出來。

8、輸油泵活塞彈簧折斷故障分析及排除方法 

船舶柴油機在運行中突然熄火,無法啟動。用工具擰開噴油泵的專用放氣螺釘,如發現低壓油腔內沒有燃油或只有少量燃油,用手搖油泵泵油使燃油充滿整個低壓油腔,待排盡空氣后重新啟動柴油機,如柴油機能夠工作,但運行一定時間后又出現突然熄火停機現象,原因一般是由于輸油泵活塞彈簧折斷或失效所引起的故障。拆下螺釘,更換折斷的彈簧即可排除故障。

船舶柴油機燃油系統的發生故障異常的情況在實際生產中千變萬化,在對船舶柴油機燃油系統進行故障診斷前,一定要對燃油系統方面的相關知識熟練掌握,針對船舶柴油機發生的故障與檢測結果,進行綜合分析研究,作出準確的判斷,以最簡捷有效、最科學合理的措施進行故障排除。

作者:不詳 來源:網絡

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