【船机帮】船用柴油机高压油泵的故障分析管理与维护
船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
导读
喷油系统是柴油机运转的重要环节，高压油泵又是喷油系统的主要部件，它的状况直接影响着燃油的雾化质量，其设计和制造要求最高。
它如同人的心脏动作原理，在柴油机运转时，燃油通过吸油阀进入泵腔，又被上行的柱塞加压，直至达到喷油器的启阀压力，雾状的燃油由喷油器的雾化头喷入燃烧室，在短时间内与空气充分混合，燃油的雾化质量 和空气的混合比决定了柴油机的功率，燃烧的效率和噪声。
目前船用柴油机大量使用粘度 380cst（摄氏 50℃）重质燃油，并正在向使用粘度 500cst（摄氏 50℃）重质燃油过渡。
因此高压油泵的工作环境越来越恶劣，对高压油泵的细心管理和正确维护就显得越来越重要了。
高压油泵能可靠的工作取决于柱塞和导套的配合间隙，通常柱塞和导套这一偶件间的径向间隙只有几微米，间隙过大，就会导致燃油的过量泄漏。
造成柴油机发火燃烧不正常， 甚至引发起动困难。
案例一
WCB 轮为巴拿马型散装船，主机型号为MITSUBISHI UEC45LA，最高转速158 转/min，指示功率 5,295kw，主机总运行时间有63,800 多小时，高压油泵也有 20,000 多小时没做检修保养。
当船抵达美国波特兰港前，主机减速进行试验时，结果发现各缸排气温度差别很大， 转速波动明显。
主机停车，船速降下后，再次启动主机，可是在集控室操纵难以启动，紧急转换到机旁操车，并加大油门才能启动，维持机旁操纵，直到抛好锚。
在机动用车期间，通过检查确认有两个缸的高压油管脉冲变弱明显；
高压油泵本体底部观察孔处泄漏量增多。
为什么所有的高压油泵柱塞和导套磨损会如此快？
分析判断很可能与在美国旧金山港加装的 650吨（380cst 在摄氏50℃）燃油有关（后据化验室光谱分析，认为该种燃油的光谱特性曲线不是燃油，很像是液压油成分），含有大量液压油的燃油，加热到 130℃左右时，润滑性能很差，所以连续使用该燃油才不足二十天，就造成了高压油泵的柱塞和导套偶件不同程度的快速磨损。
解体高压油泵发现柱塞表面大部分已变成黑色（正常应为光亮），径向间隙也超过极限值。
不得不将所有的高压油泵柱塞偶件换新，换新后虽然启动困难的故障解决了，但是主机在低速运行时，转速波动依然较大。
这个问题持续了半年多。
我们查阅了检修高压油泵的所有记录，校正了各缸高压油泵的供油定时，核准油门齿条刻度大小，又将各缸的喷油器拆下泵压试验、检查等等，可问题仍然存在。
最后决定对高压油泵的密封情况再次全面检查，结果发现在未关闭高压油泵进回油阀时，拆下高压油管有大量的燃油溢出，这就表明高压油泵出油阀不能密封而导致泄漏。
因为在主机停车时，高压油泵柱塞不动作，泵腔内压力下降，出油阀在弹簧压力作用下应能自行关闭，状况良好的出油阀不会泄漏。
该高压油泵出油阀的阀芯与阀座为锥面密封，关闭密封是靠阀体顶部的弹簧作用，由于长期运行，反复撞击，在阀芯的锥形表 面上磨出了糟痕，这就造成了高压油泵内漏。
尤其是低速时内漏更甚，供油量不同，各缸负荷输出不均，转速波动大，各缸排气温度差别也大。
更换了四个缸的出油阀或弹簧后， 主机运行正常了。
所以在日常管理中，仔细观察高压油泵的性能变化，就能够发现其引发故障的征兆：
（1）高压油泵效率的变化：
性能好的高压油泵，一般单缸齿条调整1~2 格，气缸内的爆炸压力、排气温度都会明显变化。
否则就应考虑高压油泵的柱塞、导套是否磨损，出油阀是否泄漏。
（2）从操纵台总油门操纵手柄刻度处观察在相同的转速下，油门刻度大小的变化，考虑到高压油泵供油量的不同，从而掌握高压油泵的工作效率。
（3）从高压油泵本体底部观察孔（管）可观察漏油量的变化，进一步判断高压油泵柱塞偶件的密封状况。
（4）低速运行时，更能检验柴油机的工作效率，在低速运行时测量和记录各缸参数的变化，若内漏，爆炸压力降低，而压缩压力不变。
（5）在柴油机运行时，手摸高压油管感到脉冲较弱，说明内漏严重。
（6）在柴油机运行时，高压油泵体发热，可听到泵内部噪声偏大，说明内漏严重。
（7）在吊缸时会发现活塞顶、气缸套上部燃烧室处结碳严重，在排除喷油器的原因外，说明内漏严重，影响了燃油的雾化。
对 MAN-B&W MC、MCE、MCS 等机型的高压油泵进油阀为锥形密封设计，进油阀阀壳内置一个自动滑阀，随着泵内油压升高开启，当压力下降时在弹簧作用下关闭、密封， 但是长期的往复动作就会使得滑阀与阀座间磨损，滑阀的动作行程变大（行程极限值一般要求在 0.5mm 左右），间隙过 大必须换新。
如 MAN-B&W MC 机型，把进油阀和泄通阀 （puncture valve）组合在了一起，当主机要求停车时，泄通阀在安全空气的作用下，向下推压小活塞使进油阀打开，高压油泵内的柱塞虽然上下动作，但高压油泵内油压达不到喷油器的启阀压力，其旁通作用而不把燃油喷入气缸，起到及时停车的作用。
然而由于泄通阀不是经常动作，再加上燃油的粘性作用，经常会出现泄通阀内小活塞卡滞，造成打不开或关不严的现象。
所以必须在停车状态下关闭安全空气，拆下上部端盖使用专用丝杆旋进上下活络，或定期拆出用煤油清洗干净，并检查各道密封圈状况。
再者进油阀阀头（valve spindle）与阀座的长期磨损也会造成进油阀阀头上部与泄油 阀内柱塞始终接触，致使泄放阀一直打开，燃油就不能通过喷油器喷入气缸。
所以阀头上部与柱塞间必须留有间隙值（大于0.1mm），若小于极限值就必须换新。
案例二
OCEAN C 轮主机型号为MAN-B&W 6L50MC，在机动运行时一直有单缸经常会不发火，那时手摸高压油管无脉动，该缸排气温度很低（相比正常的工作缸）， 显示该高压油泵没有喷油。
拆检高压油泵上部的泄放阀，泄油阀工作正常，当转速增加时，该缸高压油管又有脉动，该缸排气温度也上升。
多次拆检，此故障依然存在，给船舶的安全运行带来隐患。
为此我们将高压油泵彻底解体，从原来曾未更换的部件逐一检查，测量、比较。
最终判断问题就是吸油阀的故障，从外观上看吸油阀的阀头和阀座接触面、弹簧虽然完好，没有损坏现象，但比较吸油阀的弹簧，发现该吸油阀的弹簧比新的吸油阀的弹簧软，根据该吸油阀的工作原理，当高压油泵的柱塞上行时产生油压和弹簧的张力使吸油阀关闭，燃油通过泄油阀、高压油管、喷油器喷入汽缸。
而当吸油阀的弹簧张力不足时，高压油泵柱塞上行时，吸油阀不能关闭，燃油又通过吸油阀回到高压油泵的进油管，燃油不能产生高压克服喷油器的启阀压力喷入汽缸，也就引起单缸经常会不发火。
依据上述情况，我们又逐个拆检了高压油泵吸油阀，更换了不良的吸油阀内的弹簧，主机终于恢复了正常运行。
因此对于此类型的高压油泵的柱塞和导套偶件、泄油阀和进油阀整体件应定期拆检和清洗，确保高压油泵的正常工作。
关于回油阀式的高压油泵结构就更复杂，管理上应有更高的要求。
如某轮主机为 SULZER RTA68 型，高压油泵为回油阀始终点调节式，当总运行时间为 40,000 多小时，就发现主机低速运行时工况变差，在对高压油泵进行检查调整时，发现个别缸出油阀（delivery valve）和泄油阀（spill valve）有异常；
阀座和阀承压面上有磨损；
阀座周向颈环上和阀座表面有腐蚀麻点；
上部压力套有松动。
于是将所有磨损件换新并重新调整，原来进出港主机低速运行时，该缸排气温度较低，各缸温差大，转速波动的问题排除了。
又测取示功图与检修前的参数做进一步的比较分析，发现爆炸压力升高了，发火点也稍有变化，主机工况大大好转。
为了避免上述故障的发生，在日常管理工作中应做好以下几个方面：
（1）定期检查部件，根据不同类型的高压油泵的检修周期（厂家推荐的），应逐步实施检修，对老旧船的柴油机应适当缩短检查间隔（8,000h 为宜）。
（2）保持适当的燃油进机压力、温度和一定的回油背压。
（3）加强燃油净化分离，减少燃油中磨料性金属和水分，以免造成穴蚀。
（4）对高压油泵齿条和齿圈需润滑油连续注油润滑的，要调整适当的滑油量，不能断油。
（5）换用轻油时要触摸高压油泵泵体，检查温度的变化；尤其在低速时倾听声音。
（6）应特别注意高压油泵内部运动部件的磨合状况，对柴油机停车时间较长，启动前要盘车，使高压油泵内和其驱动装置运动部件全面润滑。
（7）尤其是机动状态时仍使用重油的主机（不进行轻重油转换操作），在停车时应保持燃油增压泵和循环油泵在适宜的压力下运转，手摸高压油泵泵体是否足够热，以便了解泵内各阀件状态和燃油循环状况。
（8）保持燃油管路和泵体有良好的伴热，有效的保温隔热材料包裹，以及避免通风口直吹造成油温下降。
（9）对检修后的高压油泵要手动泵压充油驱气，否则在缺油状况下短时间的运行就会使高压油泵干磨报废。
（10）对装有VIT 可变定时机构的高压油泵，VIT 机构有总调和单调两种方式，通过单缸调节以保持在负荷变化时，各缸适当的爆炸压力；
经常清洗VIT 齿条，防止因柱塞与导套间的漏油造成卡滞，从而使VIT 机构失去作用。
（11）高压油泵的缓冲器经常会因SEAL-RING 磨损而漏油，在检查中发现检漏孔（管）有油漏出，就要及时拆检更换 SEAL-RING。
（12）高压油泵上、下部的检漏孔（管）有油漏出时，说明高压油泵内套筒上的O型圈已损坏也要及时更换。
总之，在平时的管理中我们要多检查，尽早发现、及时处理问题，做到用心、细心、尽心。
使高压油泵在最佳状态下工作，才能确保柴油机的正常运行。
本文原创作者系：
青岛远洋运输有限公司 任宝坤
END
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