船厂刚修的主机...断续6次单缸排温低故障...迷惑又磨人...折磨2个多月...满满经验教训!

学术   2024-11-11 18:31   广东  

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一、故障概况

某轮自2024.7.16号出厂后,主机运行半个月首次出现NO1 排气温度低报警,当时我在集控室观察主机负荷和转速波动大且负荷到达极限,停车更换油头以后正常运行无异常发现。正常运行大约一个月以后,主机在机动航行加车至全速时再次出现NO.1缸排温偏低的现象,更换吸油阀和刺破阀以后,主机再次恢复正常。但不久又出现NO.1缸排温低故障,这次检查时打开示功阀发现无任何气体喷出。随后更换高压油泵偶件密封圈,安装完毕动车NO.1缸发火正常,就这样正常运行了一个多航次。

好景不长,回国航行期间又再次出现NO.1缸排温低故障,我们再次检查高压油泵发现没什么异常,决定更换一个状况较好的备件。装复后主机动车检查NO.1 缸居然没有发火,且无任何气体喷出。这下问题集中到了排气阀,非常不凑巧这条老龄船没有排气阀指示杆。

合上阀位指示器,检查主机在正常运行时排气阀的启闭状况,这时指示器的杆与下部的空气活塞接触,很容易可以看出阀的启闭状态。主机在运转时排气阀也会作相应的转动,在排气阀的空气活塞上开有一凹槽,凹槽的深度为6mn。排气阀杆每转动一圈该凹槽便经过阀位指示器一次,因此可以从阀位指示器位置的高低上观察出排气阀是否旋转。排气阀的旋转速度与主机的转速及负荷有关,负荷及转速越高,排气阀的旋转速度也越快,一般情况下其旋转速度在0.5~5.0转/分左右。

到集控室把情况告诉轮机长以后,决定这个时候更换排气阀空气弹簧,同时主机NO.1/3缸是船厂维修过的。

当我们解体的时候已经发现排气阀处于全部打开的位置,进一步和现象吻合。换了备用的好的空气活塞总成以后主机恢复,后面陆续检查了其他缸的空气活塞也部分更换了,最后排气阀油泵波动频率范围也变小了两格。

二、故障机理分析

从7月17号出厂到9月30号本轮主机NO.1缸排气温度低,且断断续续6次故障,经历2个多月时间总算彻底解决,本次故障点较为隐蔽且具有断续性,加上没有阀杆指示器给解决问题带来一定阻力,谈谈个人理解和总结。

最后一次故障时间点9月30号主机启动以后低速时候没有发火(以前数次都是可以发火的)且示功阀没有气体喷出,突然很兴奋的感觉是排气阀没有关闭导致无法压缩燃烧。因为前期我们基本就燃油系统这边怀疑的环节都排查了个遍,基本也就剩下排气阀这个环节了。

结合拆解的排气阀杆下部密封圈来看(如上图),船厂没有用船供的备件是导致本轮主机断断续续故障的直接原因。船厂用的密封圈不仅较为薄且无台阶密封,肉眼可见密封圈表面都是部分燃烧废气经过此处留下的痕迹。因此空气弹簧内空气大量从阀杆处泄漏进入排烟管从而无法为关闭阀门提供动力,进而排气阀保持开启或半开状态无法压缩燃烧发火。另外空气止回阀是正常的,记得值班加油告诉过控制空气压力也比以前低了点,各种现象和细节都浮现出来。

我们知道排气阀的关闭,主要靠空气弹簧在排气阀开启过程储存在空气气缸内部的压力约为17-18BAR。随着排气阀逐渐关闭,空气弹簧压力逐渐降低到气源压力7BAR,气源开始向空气弹簧补充并保持这个压力到排气阀完全关闭。因本轮出厂以后NO.1缸密封圈虽然不是原厂件但是勉强能使用,随着主机运行时间推移,高温燃气和颗粒物加上阀杆往复运动磨损密封圈表面,久而久之断断续续出现我们遇到的数次排温低故障,直到最后达到密封圈磨损极限再也无力关闭阀门
三、聊聊排气阀日常管理

1.排气阀主要结构和原理

●空气室,上部是空气活塞,下部有排气阀杆穿过处的空气密封(密封空气从空气室的节流小孔引来),排气阀杆贯穿其中。   
●空气活塞,固定在排气阀杆上随同作往复运动,与空气室之间有密封件。(图中无)   
●空气弹簧的气源,来自主机控制空气,通过一只截止止回阀进入,一般0.7MPa。
排气阀作用原理是通过一止回阀由凸轮轴油泵向各缸液压驱动机构供油,当排气凸轮由基圆向凸轮运动时产生高油压作用于启阀活塞使气阀迅速开启,同时缓冲空气腔内的空气被压缩(此时空气弹簧的供气单向阀关闭)以减缓气阀的开启速度,减少噪音;当排气凸轮由凸轮向基圆运行时,启阀活塞上部油压逐渐消失,排气阀在空气弹簧作用下逐渐关闭。
2.安装阀杆密封环时注意环的切口方向,上部环向上,下部环向下。安装空气活塞外部密封环前,先将密封环放在100℃热水中加热5分钟,安装时涂抹润滑油,以避免损坏密封表面而使空气弹簧空气向上漏泄,使气阀关闭滞后或关闭不严。

3.在排气阀空气气缸的左侧下部,有一铜质的检验考克,在主机运行时打开该考克可检验排气阀杆和导套的密封性。正常情况下该考克处不漏气或只有少量漏气,若打开考克有大量的滑油及空气的混合物漏出,说明缓冲空气腔漏气,阀杆与导套的上部密封圈需换新;如果有大量的烟气漏出,说明阀杆及导套的下部密封不良,下次解体时需检查测量杆导套的磨损情况,视情况更换导套和下部密封圈。

4.运行中排气阀空气压力表和凸轮轴油压表稳定性检查。    

如油压表波动且其波动频率和柴油机转速一致,说明可能至少有一个缸排气阀滑油系统有问题。判断方法:a)运行中松开排气阀回油管接头,收集回油量应少于40 l/h,否则启阀活塞失密,可能是活塞环不好或油缸磨损太大;b)如图六所示,排气阀高压油管由内外管所组成,如果排气阀接头处Disc外侧密封圈良好,而接头又漏油,则压力油将通过内处管空间回流至排气阀驱动机构进油端。故运行中可松开接头处闷头(Plug)检查是否有油漏出,如有说明油管接头密封面失密;C)如果没有以上两种情况,则可能某缸驱动机构供油止回阀不好、柱塞活塞环不好或油缸磨损太大 
5.如空气压力表有波动且其波动频率和柴油机转速一致,说明可能至少有一个缸排气阀缓冲空气腔失密。判断方法:可在停车状态合上阀位指示器,供给缓冲空气使阀关闭后再切断缓冲空气,如某个缸气阀很快又打开则该缸漏气。

本文作者:大管轮肖斌

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