0引言
高壓共軌柴油機，較之傳統(tǒng)直噴式柴油機，將燃油蓄壓與噴射過程分開，且沖程比與壓縮比更大，柴油機設(shè)計更優(yōu)，使其能夠低負荷長時間運行，大大降低了有害氣體排放和燃油消耗。當(dāng)運行柴油機高壓共軌系統(tǒng)出現(xiàn)故障，共軌系統(tǒng)的軌壓無法正常建立和保持，柴油機的高效、穩(wěn)定運行就無法得到保障。因此，快速找到共軌系統(tǒng)故障位置并采取正確的排除辦法至關(guān)重要。1 故障現(xiàn)象
某船采用高壓共軌柴油機，在海上航行加速時，集控室值班人員從監(jiān)控電腦上發(fā)現(xiàn)左主機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，同時機艙值班人員通過機旁控制箱發(fā)現(xiàn)燃油軌道壓力沒有達到設(shè)定值、吸油閥開度大范圍波動。隨后集控室主機監(jiān)控電腦上顯示“噴油模塊1次要報警、吸油閥開度過大、燃油軌道壓力設(shè)定點未達到、左主機超載報警”等報警信息，左主機停機后，對左主機高壓共軌系統(tǒng)進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)兩臺高壓油泵柱塞磨損嚴(yán)重。2 高壓共軌柴油機簡介
2.1 高壓共軌系統(tǒng)工作原理
某船柴油機型號為MAN6L48/60CR，燃油系統(tǒng)采用高壓共軌技術(shù)。高壓系統(tǒng)主要有高壓油泵、高壓共軌、流量限制器、電控噴油器和噴油嘴組成，如圖1[1]所示。其功能是通過低壓供油部分將低壓燃油提供給高壓油泵，經(jīng)過高壓油泵加壓后的燃油被送至高壓共軌儲存，儲存后的高壓燃油再經(jīng)過電控噴油器和噴油嘴向發(fā)動機氣缸提供霧化良好的燃油供發(fā)動機燃燒，流量限制器防止噴油器可能出現(xiàn)的持續(xù)噴油現(xiàn)象，如圖2所示。2.2 高壓共軌柴油機的優(yōu)點
該柴油機由于采用了電噴燃油高壓共軌技術(shù)，與傳統(tǒng)柴油機比具有以下優(yōu)點：1）共軌系統(tǒng)中的噴油壓力可調(diào)，可根據(jù)不同工況需要確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機性能[2];2）噴油壓力的建立與柴油機轉(zhuǎn)速無關(guān)?？筛鶕?jù)柴油機工作狀態(tài)合理優(yōu)化噴油壓力、噴油持續(xù)時間以及噴油率；3）噴油定時和噴油量的控制過程不受機械因素的限制。由電磁閥控制噴油，其控制精度較高，容易實現(xiàn)較理想的噴油規(guī)律，可以降低柴油機的噪聲、顆粒和排放。3 故障原因分析
主機監(jiān)控電腦報警顯示“左主機燃油軌道吸油閥開度過大，燃油軌道壓力限制閥打開報警，壓力限制閥泄漏報警，噴油器和噴油泵泄漏報警，燃油軌道壓力設(shè)定點未達到，噴油模塊1次要報警”。根據(jù)監(jiān)控報警顯示可知，造成柴油機故障的原因主要有兩方面，一是高壓共軌無法正常建立壓力；二是高壓共軌系統(tǒng)存在泄漏。對于柴油機高壓共軌無法正常建立壓力和系統(tǒng)泄漏的主要原因有五個方面，一是燃油管路堵塞不暢或者燃油泵故障，系統(tǒng)供油不足導(dǎo)致軌壓無法建立；二是燃油軌道吸入節(jié)流閥卡阻在零開度或低開度，導(dǎo)致共軌油壓不能建立或偏低；三是高壓油泵柱塞磨損，間隙過大，泄漏量增大，無法正常建立油壓；四是蓄能器流量限制閥故障動作，導(dǎo)致其內(nèi)部油壓泄放；五是共軌吸油閥驅(qū)動器故障。4 故障排除
檢查排除故障不能只憑經(jīng)驗，必須熟悉該柴油機的工作原理特點，懂得分析故障機理，才能從源頭梳理故障原因，再理論與經(jīng)驗相結(jié)合，由簡單到復(fù)雜逐漸排除。4.1 檢查低壓燃油系統(tǒng)
低壓供油系統(tǒng)主要由燃油輸送泵、燃油濾器、輸油管路和功能閥件組成，功能是由燃油輸送泵將日用油柜的燃油輸送到高壓油泵端，提供一定量的燃油給高壓供油泵對其進行壓縮[3]。在停機狀態(tài)下啟動燃油輸送泵，檢查油泵出口壓力和燃油軌道壓力，都在正常范圍內(nèi)，燃油系統(tǒng)管路也沒有發(fā)現(xiàn)堵塞或泄漏，排除了燃油管路堵塞不暢或者燃油泵故障。4.2 傳感器誤報警
從監(jiān)測系統(tǒng)上可以看出，主機各缸排溫等參數(shù)正常，可排除噴射單元模塊故障；燃油軌道壓力限制閥打開報警、打開降負荷報警、泄漏報警是通過溫度傳感器（1TE5081）溫差報警監(jiān)測，噴油器和噴油泵泄漏報警是通過磁浮球開關(guān)（1LS5080）監(jiān)測。每一共軌存儲單元擁有四顆檢測螺栓。每兩顆檢測螺栓都從上方擰入至一個分配閥支架中。這兩顆檢測螺栓中的一顆顯示出燃油噴射管的泄漏情況，另一顆檢測螺栓顯示出高壓燃油管或沖洗模式止回閥的泄漏情況。4.3 檢查柴油機運行記錄
查看各項參數(shù)（油溫、水溫、各缸排溫、軸承溫度、油霧探測）正常，拆開主機側(cè)面導(dǎo)門蓋，檢查曲軸、軸瓦、搖臂等沒有異常磨損，排除曲軸箱內(nèi)部異常磨損，盤車正常，吹車出現(xiàn)有規(guī)律的干磨響聲，推測高壓油泵柱塞有磨損，導(dǎo)致油泵工作過程中內(nèi)部漏泄嚴(yán)重。4.4 檢查高壓油泵泄漏情況
當(dāng)主機轉(zhuǎn)速由0～300r/min時，軌道壓力最高升至186.7 MPa，而后軌道壓力變?yōu)?7.7 MPa，管路有泄壓聲音，而且伴隨有干磨響聲，并伴有監(jiān)控電腦報警，報警內(nèi)容與前面一致。通過檢查發(fā)現(xiàn)，輸出端和自由端的兩臺高壓油泵泄漏大，軌道壓力限制閥和蓄能器流量限制閥正常。由此可以確定，主要原因是高壓油泵內(nèi)部存在泄漏。4.5 檢查高壓油泵內(nèi)部情況
首先拆檢主機兩臺高壓油泵，發(fā)現(xiàn)兩臺高壓油泵柱塞磨損嚴(yán)重，更換兩臺新高壓油泵；其次是分析柱塞磨損嚴(yán)重的原因，檢查燃油過濾系統(tǒng)。對燃油雙聯(lián)過濾器進行拆檢，發(fā)現(xiàn)濾芯與濾器筒體間密封橡膠圈破損，更換密封橡膠圈破損后，啟動燃油泵輸送泵進行串油，檢查燃油系統(tǒng)無泄漏和系統(tǒng)放氣，運行參數(shù)正常。綜上所述，故障原因是兩臺高壓油泵柱塞磨損嚴(yán)重，更換兩臺新高壓油泵，各系統(tǒng)備便后，啟動主機轉(zhuǎn)速300r/min運行10min，轉(zhuǎn)速增加到350r/min運行15min。檢查控制面板，軌壓建立正常，無任何異響，各項參數(shù)正常，監(jiān)測電腦報警現(xiàn)象消除，高壓油泵失壓泄漏故障排除。5 故障啟示與預(yù)防
當(dāng)高壓油泵出現(xiàn)故障后，要重視故障診斷與處理，防止故障擴大，確保柴油機安全。5.1 故障啟示
1）規(guī)范高壓油泵檢修保養(yǎng)方法。按照柴油機維護保養(yǎng)等級，高壓油泵、各類燃油濾器應(yīng)當(dāng)對其進行檢查保養(yǎng)。檢修保養(yǎng)主要存在四個不足，一是沒有按時間要求進行等級保養(yǎng)高壓油泵；二是拆檢高壓泵后沒有按要求對密封墊等進行更換；三是沒有對閥體的閥面進行研磨與檢查；四是回裝高壓油后沒有按要求擰緊螺母；2）通過故障前兆的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)故障。柴油機運行時，值班人員加強對各運行參數(shù)進行對比分析，通過參數(shù)、運行工況等發(fā)現(xiàn)故障隱患。高壓油泵柱塞磨損故障，前期會有前兆或各種不正常癥狀，根據(jù)故障征兆，及時地進行檢查與修理，避免故障的發(fā)生；3）在排除故障過程中善于分析和觀察，快速找到故障原因。輪機管理人員平時要對故障現(xiàn)象進行分析總結(jié)，采用由表及里的方法分析排除。當(dāng)故障發(fā)生后，要盡快確定故障出自哪個系統(tǒng)、哪個部件。對于高壓油泵柱塞磨損故障來說，主要是高壓油泵本身故障和燃油系統(tǒng)問題，在柴油機使用過程中對燃油系統(tǒng)的管理是非常重要的。5.2 故障預(yù)防
為了避免故障的發(fā)生，防止危及船舶的安全，在故障預(yù)防和維護保養(yǎng)中，建議從以下六個方面預(yù)防管理。1）科學(xué)操縱船舶。船舶操縱員應(yīng)掌握主機運行參數(shù)，盡量避免主機超負荷或惡劣海況下頻繁改變車令運行。本型共軌柴油機不同于傳統(tǒng)柴油機，它是集監(jiān)控電腦控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)以及燃油共軌技術(shù)于一體的高效能柴油機，反應(yīng)速度快，在額定工況下，可長時間穩(wěn)定運行。輪機員要避免過分相信進口主機可靠性極高的想法，要科學(xué)運用管裝，主機加載時應(yīng)緩慢進行，盡量不要高負載長期運行。主機工作時，優(yōu)先使用恒轉(zhuǎn)速模式，聯(lián)控模式作為備用操縱；2）重視共軌系統(tǒng)檢查管理。要保證低壓燃油管路暢通，管路上各閥門都應(yīng)當(dāng)在全開位置，經(jīng)過燃油冷卻器的燃油，在使用過程中要注意回油冷卻器的溫度。尤其是要定期檢查回油限壓閥，保證油路暢通，高壓油泵柱塞是依靠燃油本身潤滑的，燃油溫度過高，粘度下降，高負荷下，高壓油泵柱塞摩擦加劇，容易導(dǎo)致故障頻發(fā)；3）確保燃油的清潔度。高壓油泵出了故障后，不能只從高壓油泵本身查找故障，應(yīng)從外部因素找原因。本船燃油系統(tǒng)由燃油沉淀柜、燃油分油機、燃油日用油柜、燃油分水過濾器、油泵、燃油雙聯(lián)過濾器、回油冷卻器等設(shè)備組成。主機使用時全程使用分油機分油外，在使用過程中一定要保證油柜的液位高度不低于70%以上。故在使用過程中也要特別注意日用油柜的油位高度，每一更次注意檢查，通常日用油柜高度為2m，油位高度不能低于1.4m。一方面確保燃油進機溫度不超40℃，另一方面也能保證燃油中雜質(zhì)濃度較低；4）落實檢查保養(yǎng)制度。一是每天檢查燃油系統(tǒng)，檢查油泵、蓄能器、控制閥、電磁閥組、管路接頭等是否漏泄；二是注意對傳感器的檢查，避免因受到振動、噪音的干擾而引起設(shè)備故障[5]；三是對各類油水位的檢查，如滑油油位、日用油柜油位，不足時及時補充。四是按要求對柴油機各部位進行檢查保養(yǎng)。每周、每月需檢查、測量、更換的部件不能不作，如每月對燃油分水濾器、燃油自清濾器、燃油雙聯(lián)濾器進行清洗，必要時更換備件，放出油水分離器中的水分，每年對日用油柜、燃油沉淀艙進行清艙清洗，清除柜內(nèi)油渣和油泥等雜物；5）重視科學(xué)管裝。一是動態(tài)管理。對運行柴油機進行梳理排查，堅持“動中查、動中測”，重點對機座、機體、缸頭等部位進行內(nèi)部和外部進行振動測量、紅外熱成像等動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。二是加強設(shè)備靜態(tài)診斷?？茖W(xué)制定保養(yǎng)方案，開展靜態(tài)檢測，對電氣設(shè)備監(jiān)測、油水取樣分析、系統(tǒng)檢查、部件測量及更換等手段，采集、比對各類參數(shù)，確保及時掌握裝備運行狀態(tài)和技術(shù)戰(zhàn)術(shù)性能，為修理和保養(yǎng)工作提供針對性依據(jù)，確保設(shè)備技術(shù)狀態(tài)保持良好。6 結(jié)束語
對于船舶高壓油泵的故障必須重視，因其會對船舶的正常航行帶來不同程度的影響。如此推論，對船舶設(shè)備正確的使用與精心維護，是杜絕或避免一切設(shè)備故障發(fā)生的保障。當(dāng)船舶設(shè)備發(fā)生故障時，首先應(yīng)該弄清故障現(xiàn)象，結(jié)合設(shè)備現(xiàn)象并根據(jù)設(shè)備原理分析其故障的原因及可能存在的部位，然后采取適當(dāng)?shù)姆椒▽ふ夜收喜课?。設(shè)備故障的部位找到后，需要根據(jù)具體情況采取切實可行的排故方法，就能快速排除故障，保證船舶的正常航行。參考文獻：
[1]翦華軍,周永欣.柴油機高壓共軌油泵故障處置與啟示[J].天津航海,2021,No.161(04):31-33.
作者簡介：翦華軍 ，高級工程師，海軍91999部隊
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