MEC主機排氣閥敲擊的原因分析與管理對策

賀孝明

我司“松”字號系列船舶主機為MANB&W.MEC;6S50MEC電噴柴油機，在運行中排氣閥曾發(fā)生嚴重的敲擊聲，后來在機務管理人員，MAN廠家，船員的共同努力下，將這一問題予以解決，在此將這一故障產生的原因，解決的過程，以及管理的對策進行總結，以便和同行們一起探討與學習。

MEC主機采用的是目前最先進的電噴共軌技術，對柴油機燃油的噴射，氣閥的啟閉，換向啟動操作都由電控單元ECU控制完成，并且主機運行的各參數都可通過CoCoS－EDS系統進行實時在線監(jiān)測，因此排氣閥的開啟定時，閥桿的開啟行程，關閉延遲時間都可進行在線監(jiān)測。

1.故障現象

首先在主機MOP電腦上發(fā)出ExhaustValveClosingTooSlow報警，查看CoCoS－EDS主機在線監(jiān)測系統，發(fā)現排氣閥的關閉延遲時間（ExhaustValveCloseDelay）為95msec.左右，并且逐步變大，當延遲時間達到105msec.左右時便發(fā)出巨大的敲擊聲，主機減速運行后，敲擊聲又會消失。當發(fā)生敲擊聲時，觀察該缸的運行參數，排煙溫度，缸套冷卻水出口溫度，活塞冷卻油溫度都沒有明顯的變化。

2.故障的原因分析

從主機的運行參數與監(jiān)測報警來看，就只有排氣閥關閉太慢（ExhaustValveClosingTooSlow）報警，關閉延遲時間增加，其它的參數都正常，所以也就是排氣閥關閉太慢，當該缸達到發(fā)火時間時，排氣閥還沒有完全關閉落座，此時氣缸內燃燒壓力急劇增大，強大的燃燒壓力頂起排氣閥桿，迫使該閥急速落座，排氣閥桿與閥座發(fā)生強烈撞擊，而發(fā)出巨大的敲擊聲。從主機各缸的排煙溫度，冷卻水溫度，油門負荷沒發(fā)生明顯變化的情況來看，也排除燃燒敲缸的可能性。當發(fā)生敲擊時，打開該缸的示功考克，發(fā)出敲擊聲的時刻，示功考克有火舌冒出，這也更證明敲擊聲是該缸發(fā)火時，燃氣迫使該閥急速落座發(fā)生的。對發(fā)生過敲擊的排氣閥進行更換檢修，從檢修的情況看，排氣閥桿與閥桿導套結碳較多，但并沒有卡死，執(zhí)行液壓活塞，阻尼活塞，空氣活塞等各運動部件之間并沒有發(fā)現明顯的撞擊痕跡，這從側面說明排氣閥的敲擊聲也就是閥桿與閥座相撞擊發(fā)出的。

3.導致排氣閥關閉延遲的因素與管理對策

3.1空氣彈簧氣缸內空氣壓力不足

排氣閥的開啟是由液壓驅動執(zhí)行活塞，將排氣閥打開，而排氣閥的關閉是由空氣彈簧受壓后的膨脹力將閥關閉，如果空氣壓力不足就會導致排氣閥的關閉延遲。導致空氣氣缸內空氣壓力不足的因素有以下幾方面：

（1）空氣氣缸的密封令失效，導致空氣漏泄嚴重。空氣氣缸的密封令很多，有油缸與氣缸分隔法蘭上面的三道密封令，空氣活塞上面的四道密封令，其中最關鍵的一道是排氣閥導套內的密封令，這也是MEC機與MCC機排氣閥不同的地方，MCC機排氣閥導套與閥桿之間采用的是多道氣封環(huán)，而MEC機排氣閥對此進行了改進，采用了油封方式，就只有一道密封令，因此這道密封令的作用很關鍵，檢修時需予以關注。

（2）密封油控制單元（SealOilControlUnit）失效。采用密封油控制單元，向排氣閥桿與閥桿導套之間定時定量注入少量機油，對其進行潤滑與密封。這是MEC機排氣閥設計改良的一大特點，其密封與潤滑原理見上圖。

按照設計要求，每個排氣閥的密封油控制單元往空氣彈簧氣缸底部的導套注油量為每天1Lit左右，這樣就能對閥桿與導套之間形成有效油封，并且進行潤滑。同時耗油量少，達到了經濟有效的目的。如果密封油控制單元功能異常，若注油量太大，不但亂費機油，而且會導致排氣閥桿與導套之間結碳嚴重，增大閥桿與閥桿導套的磨擦阻力，進而會加劇排氣閥關閉的延遲程度；如果注油量太小，則不能形成有效油封，空氣漏泄增加，會導致空氣彈簧壓力下降，導致排氣閥關閉延遲而發(fā)生敲擊。所以平時需加強對密封油控制單元的檢查，主機運行時確認注油閥桿左右運動自如，拆開注油接頭，檢查排氣閥每次啟閉時，是否有少量的機油注出。按說明書的要求定期對各部件進行拆檢，對注油通道與節(jié)流孔進行檢查清通，確保其工作正常。

（3）空氣彈簧的補氣不暢。正常情況下，排氣閥在工作時會產生空氣消耗，消耗的空氣由排氣閥控制空氣及時進行補充，保持空氣彈簧的工作壓力不變。但是如果補充氣路不暢通，補充空氣管徑太小，流阻大，空氣壓力損失大，空氣中的水分油泥多，造成管路與閥件部分堵塞，單向閥的性能不好，造成節(jié)流與壓力損失，導致排氣閥空氣氣缸內實際工作壓力不足，使排氣閥關閉延遲過大。從本船的這次故障來看，位于空氣氣缸下部的補氣單向閥的性能不好，是導致排氣閥敲擊的主要因素之一。起初使用的是國產單向閥，排氣閥時有敲擊，后來換用MAN廠家原裝單向閥，在空氣彈簧壓力相同的情況下，發(fā)現排氣閥的關閉延遲時間縮短了15mSec.左右，對兩種單向閥進行拆檢對比發(fā)現二者存在如下不同之處：（1）國產單向閥的閥芯直徑為8mm，原廠閥芯為10mm。（2）國產閥的彈簧粗硬，原廠閥的彈簧比較柔軟。從二者的對比結果分析得出，國產單向閥的閥芯小，彈簧粗硬，從而其啟閥壓力較大，流通面積小，補氣時形成節(jié)流，壓力損失大，造成補氣不足，空氣彈簧的實際工作壓力降低?，F在為節(jié)約成本，降低備件費用，公司號召使用國產備件，所以以后在使用這種國產閥時，要特別留意，將彈簧改換成尺寸相當，彈性系數較小的彈簧，同時在使用中進行跟蹤觀察。為防止故障的發(fā)生，保證補氣暢通，從日常維護方面應做好以下工作：（1）經常泄放控制空氣中的殘水，防止空氣管路中的水分油泥太多而產生堵塞。（2）檢查保持空氣彈簧的工作壓力正常，一般為0.7MPa，經常對控制空氣系統進行查漏，防止空氣漏泄。（3）定期對控制空氣減壓閥進行拆檢，對其濾塞進行清潔，保證其工作正常。（4）如果補氣管徑太小，可以考慮將各缸的供氣總管改成較大一號的尺寸，以減小流阻損失，保證各缸的供氣壓力一致，同時較大尺寸的總管也可以起到一個氣容穩(wěn)壓的作用。（5）定期拆檢單向閥，保證其開啟自如，關閉嚴密。

3.2排氣閥油腔上部積存有空氣

當排氣閥油腔頂部積存有空氣時，就相當于在執(zhí)行活塞上部形成一個空氣彈簧，影響著排氣閥的開啟與關閉?？諝廨^多時，會使排氣閥關閉延遲時間增加，產生敲擊。為減少空氣的積存，需加強機油的管理，減小機油中的含氣量。加強機油的循環(huán)分離，降低機油中的水分含量，因為水分在壓力變化時容易產生水汽氣泡。保持主機循環(huán)柜為較高的油位，防止機油泵吸空的可能，將空氣帶入機油工作系統中。保證主機循環(huán)柜透氣管的暢通，以提高油氣的分離效果。加強主機高壓油泵燃油與機油泄放管路的檢查，防止燃油對機油造成污染。如發(fā)現泄漏，及時對高壓油泵進行拆檢，更換密封原件，因為在高壓油泵柱塞下部是燃油與機油的共同泄放區(qū)，如果同時發(fā)生機油與燃油泄漏，這說明高壓油泵頂蓋的U型密封令失效，同時液壓柱塞的密封令失效，這樣燃油與機油就在此相匯，燃油就有可能漏入機油中，對機油造成污染，嚴重時會影響到整個主機電噴系統的正常工作，同時也會降低機油的閃點，使機油容易揮發(fā)出油汽，在排氣閥頂部形成氣容。

3.3電控元件的故障

FIVA閥泄油滯后，排氣閥行程監(jiān)測探頭失常，傳感器電纜接頭松動都可導致排氣閥故障，不過電控元件的故障在MOP電腦上均會有報警，通過FunctionTest模塊對故障通道進行功能測試，都能有助于故障的排除。平時通過CoCoS－EDS系統了解主機的各運行參數，以及各參數的變化趨勢，了解主機的運行工況與各電控元件功能狀況，以便及時發(fā)現問題。利用停車機會，及時對各傳感器電纜接頭與接頭插針進行檢查緊固，以防松動。[科]