上海海事大學(xué)船用電噴柴油機(jī)培訓(xùn)課題組
上海市浦東新區(qū)海港大道1550號(hào)電話：+86 13916096944（微信同號(hào)）本文通過介紹瓦錫蘭6RT-fliex 58T-D柴油機(jī)燃油的控制原理，并結(jié)合實(shí)際案例，利用柴油機(jī)監(jiān)控軟件結(jié)合故障現(xiàn)象，判斷6RT-fliex型柴油機(jī)具體故障并排除驗(yàn)證，為一線管理人員提供針對(duì)性強(qiáng)的故障處理方法。1 故障概況某遠(yuǎn)洋船舶主機(jī)型號(hào)為6RT-fliex 58T-D，某航次備車進(jìn)港時(shí)燃油噴射控制單元發(fā)生故障。主機(jī)啟動(dòng)時(shí)耗氣較大，壓縮壓力下降0.6 MPa（正常情況壓縮空氣壓力下降0.2～0.3 MPa），轉(zhuǎn)速可達(dá)發(fā)火轉(zhuǎn)速，但燃油共軌壓力升高速度較慢，無法成功點(diǎn)火；停車時(shí)燃油共軌壓力保持時(shí)間在15 s左右，時(shí)間較短；主機(jī)停車瞬間，主機(jī)2個(gè)高壓油泵齒條同時(shí)連續(xù)數(shù)次大幅度振蕩。2 6RT-fliex 58T-D主機(jī)燃油控制原理6RT-fliex 58T-D柴油機(jī)的燃油控制主要由燃油壓力調(diào)節(jié)閥、燃油噴射控制單元組成。兩者關(guān)系緊密，相互影響。分析燃油控制單元的故障通常需要分析燃油壓力的控制。2.1 燃油壓力調(diào)節(jié)閥燃油壓力調(diào)節(jié)閥（PCV，見圖1）安裝在共軌端，當(dāng)燃油蓄能器內(nèi)壓力上升到105 MPa時(shí)，超壓調(diào)節(jié)閥開啟，把燃油泄放到燃油回油管系。超壓調(diào)節(jié)閥開啟壓力在出廠前已經(jīng)設(shè)定。保證設(shè)定旋鈕（Knurled Screw）旋到正確位置，即當(dāng)旋鈕旋到底碰到墊片（Shims）時(shí)，開啟壓力即為105 MPa。最小開啟壓力，當(dāng)設(shè)定旋鈕全部旋松時(shí)，開啟壓力大概為50 MPa，這時(shí)主機(jī)仍能運(yùn)行。當(dāng)主機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過主滑油壓力保證該閥在關(guān)閉位置。2.2 噴射控制單元6RT-fliex 58T-D柴油機(jī)為智能電噴柴油機(jī)，每個(gè)缸有個(gè)相應(yīng)的噴射控制單元（ICU），見圖2和圖3。ICU控制和燃油端完全分開，每個(gè)ICU噴射控制單元3個(gè)先導(dǎo)閥（共軌閥）控制燃油從共軌管到油頭的開關(guān)。通過油量活塞測(cè)量噴油量并反饋到WESC-9520。燃油油量傳感器安裝在旁邊溫度較低的傳感器殼體內(nèi)[1]。在控制噴油時(shí)，是由控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給電磁閥，電磁閥的動(dòng)作使伺服器的油路變化，從而改變?nèi)加偷挠吐罚瓿蓢娚溥^程，燃油控制閥通過控制油閥塊內(nèi)活塞動(dòng)作。每個(gè)油頭有個(gè)相應(yīng)的控制閥。
圖1 燃油壓力調(diào)節(jié)閥
圖2 ICU整體結(jié)構(gòu) 
圖3 ICU實(shí)船拆檢 1—共軌電磁閥；2—伺服油控制閥本體；3—噴射控制活塞；4—頂桿；5—套管；6—噴射控制閥；7—油量活塞；8—油量傳感器；9—控制噴射單元本體ICU工作原理見圖4?？刂葡到y(tǒng)WESC-9520發(fā)出信號(hào)給共軌電磁閥[2]，共軌電磁閥通電工作，伺服油進(jìn)入伺服油控制閥本體，驅(qū)動(dòng)噴射控制活塞動(dòng)作，頂桿推動(dòng)噴射控制閥（兩位四通閥）工作于上位，動(dòng)力空間的燃油推動(dòng)油量活塞左移，高壓燃油經(jīng)過噴油器噴油?；钊笠茣r(shí)，油量傳感器將位移信號(hào)反饋至WECS-9520，當(dāng)活塞移動(dòng)位移達(dá)到設(shè)定值時(shí)，WECS-9520發(fā)出停止噴油信號(hào)給共軌電磁閥。噴射控制活塞、頂桿、噴射控制閥復(fù)位[3]。油量活塞左側(cè)噴油空間與燃油共軌管路接通，斷開與噴油器管路接通；動(dòng)力空間接通共軌燃油。油量活塞兩側(cè)壓差作用下復(fù)位，噴油空間充滿油，為下次噴油準(zhǔn)備，如此反復(fù)。
對(duì)本案例：若油量活塞與配合油缸的間隙過大導(dǎo)致油量活塞左右串油，噴油量會(huì)減少，可通過示功圖發(fā)現(xiàn)，但是不會(huì)引起燃油共軌壓力的下降。噴射控制閥閥芯磨損也會(huì)導(dǎo)致噴射油缸與共軌管串油，內(nèi)部之間的泄漏沒有減少燃油共軌的油量，共軌燃油壓力也不會(huì)下降。因此可能的泄漏途徑是：油通過噴射控制閥的閥芯處，沿著推桿向噴射控制活塞與套管之間的空間泄漏。泄漏的燃油及噴射控制活塞泄漏的伺服油，經(jīng)ICU內(nèi)部通道漏至外管，匯總至泄漏總管，經(jīng)過泄漏報(bào)警開關(guān)進(jìn)入溢流柜。3 故障發(fā)生及分析處理過程1）首先檢查是否有空氣泄漏：檢查缸頭啟動(dòng)閥到火焰捕捉器間的空氣管，無發(fā)熱；啟動(dòng)空氣總管的放殘閥處無漏氣。3）檢查燃油共軌壓力調(diào)節(jié)閥是否泄漏：拆檢PVC，無明顯泄漏現(xiàn)象，臨時(shí)用銅塞悶堵泄放通道。因共軌管路中進(jìn)入的空氣無法通過手動(dòng)卸油手柄放氣，只能通過啟動(dòng)伺服油泵從FLEX電腦中“venting”功能少量放氣。隨后機(jī)旁動(dòng)車實(shí)驗(yàn)，消耗0.7 MPa勉強(qiáng)啟動(dòng)，判斷不是PVC泄漏。4）檢查高壓油管：理論上高壓油管的泄漏和起車時(shí)燃油共軌壓力的建立沒有關(guān)系。因ICU的共軌閥沒有動(dòng)作前，是沒有油到高壓油管的。經(jīng)查閱紀(jì)錄及留船輪機(jī)員回憶，燃油流柜液位上升速度比之前快，但不確定何處泄漏。主機(jī)高壓油管和ICU兩端的泄漏通過同一泄漏孔泄放，流向報(bào)警裝置；查驗(yàn)報(bào)警裝置狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)泄漏警報(bào)為報(bào)警鎖閉狀態(tài)；拆檢高壓油管檢漏悶頭（見圖5），無明顯泄漏現(xiàn)象。
5)ICU泄漏：通過觀察所有缸的噴射時(shí)間、所有缸排溫，或者低負(fù)荷運(yùn)行主機(jī)（低于Slow Down Speed）逐次切斷每缸的ICU是否存在泄漏。借助Flexview中曲線圖對(duì)設(shè)備狀況和故障判斷（見圖6和圖7），圖7中共軌壓力上升曲線不如圖7中的共軌壓力上升速度快，也反映了共軌壓力建立較慢的狀況。通過燃油噴射曲線圖比較各個(gè)缸ICU的狀況，發(fā)現(xiàn)噴射曲線中，燃油噴射量指示最低的，其相應(yīng)缸ICU內(nèi)漏情況最小。
圖6 主機(jī)監(jiān)控參數(shù)曲線1
圖7 主機(jī)監(jiān)控參數(shù)曲線24 故障排除拆掉檢漏悶堵啟動(dòng)主機(jī)檢查試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)主機(jī)有4個(gè)ICU泄漏嚴(yán)重。更換ICU備件后試車，主機(jī)正常啟動(dòng)，多次試驗(yàn)成功，耗氣1.5～2.0 kg左右；主機(jī)停車時(shí)，燃油共軌壓力從65 MPa降低到0的時(shí)間是5 min，故障發(fā)生時(shí)共軌壓力只能維持15 s，表明換新ICU前存在嚴(yán)重的泄漏；換新ICU后，高壓油泵齒條在停車瞬間數(shù)次大幅度振蕩現(xiàn)象消除，故障排除。5 故障原因解析當(dāng)因泄漏而燃油共軌壓力較低時(shí)，柴油機(jī)啟動(dòng)過程中WECS-9520給高壓油泵驅(qū)動(dòng)器一個(gè)大的齒條開度信號(hào)，同時(shí)WECS-9520為使主機(jī)成功啟動(dòng)，需要消耗更多的空氣。若燃油共軌壓力足夠，WECS-9520給高壓油泵驅(qū)動(dòng)器較小的齒條開度信號(hào)，消耗空氣較少就能達(dá)到發(fā)火轉(zhuǎn)速，這是WECS-9520控制相互影響的過程。工作中，燃油共軌壓力信號(hào)會(huì)適時(shí)傳遞給WECS-9520，若壓力下降過快，實(shí)際壓力值與設(shè)定值偏差太大，WECS-9520發(fā)出指令驅(qū)使高壓油泵驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)，最終經(jīng)過數(shù)次振蕩調(diào)節(jié)趨于穩(wěn)定。
檢查解體換下的ICU（見圖8），可見噴射控制活塞與套管之間燃油較多，噴射控制活塞較臟，部分結(jié)炭。對(duì)于更換下來ICU清潔保養(yǎng)后，發(fā)廠商維保中心并注明泄漏原因。在后繼航次中，經(jīng)過廠家矯正的ICU送船（經(jīng)公司郵件獲知廠家的更換部件主要為噴射控制活塞和套管及組件）。此次ICU泄漏故障徹底排除、清理。6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)1)ICU的泄漏發(fā)生是一個(gè)漸進(jìn)的過程，當(dāng)啟動(dòng)困難時(shí)，泄漏已很嚴(yán)重。在管理過程中，主管人員應(yīng)密切注意監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)變化，充分利用Flexview軟件，觀察參數(shù)（如噴射時(shí)間、噴油定時(shí)等），定期截取柴油機(jī)不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷下的油量活塞行程曲線圖和噴油數(shù)據(jù)圖，以備查找故障對(duì)比之需。這需要主管人員充分掌握ICU的工作原理和Flexview軟件的使用。2)ICU泄漏主要原因是燃油品質(zhì)低、顆粒雜質(zhì)較多，磨損導(dǎo)致間隙變大。因此，應(yīng)確保燃油分離凈化設(shè)備良好運(yùn)轉(zhuǎn)，燃油處理均質(zhì)機(jī)正常使用。3）及時(shí)保養(yǎng)ICU，避免因ICU故障致使柴油機(jī)無法啟動(dòng)。參考文獻(xiàn)：
[1]王連海,馬強(qiáng),朱峰.瓦錫蘭6RT-flex 58T-D柴油機(jī)燃油噴射控制單元故障分析及處理[J].航海技術(shù),2022,No.253(01):52-54. 作者簡(jiǎn)介： 王連海，輪機(jī)長(zhǎng)，山東交通學(xué)院
|
