MAN B&W主機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)式排氣閥異常敲擊故障分析

朱曉亮(江蘇遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司 江蘇南京 210009 )

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MAN B&W主機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)式排氣閥異常敲擊故障分析

朱曉亮
(江蘇遠(yuǎn)洋運(yùn)輸公司 江蘇南京 210009 )

摘要：液壓驅(qū)動(dòng)、空氣彈簧式排氣閥由于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中某個(gè)部件發(fā)生故障，造成氣閥在打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，液壓活塞上方的油壓和空氣活塞內(nèi)的空氣壓力嚴(yán)重失衡，而產(chǎn)生異常金屬敲擊聲。當(dāng)聽(tīng)到敲擊聲后，要盡快采取措施處理，與駕駛臺(tái)聯(lián)系，在征得駕駛臺(tái)同意之后，主機(jī)減速，在條件允許的情況下盡早停車檢查，找出故障原因并處理。否則，長(zhǎng)時(shí)間的敲擊會(huì)帶來(lái)其他一系列的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：液壓驅(qū)動(dòng)排氣閥 敲擊聲 壓力測(cè)試

0　引言

在凸輪驅(qū)動(dòng)的MAN B&W主機(jī)中，當(dāng)液壓驅(qū)動(dòng)的排氣閥在傳動(dòng)系統(tǒng)中某個(gè)部件發(fā)生故障時(shí)，很容易發(fā)生異常敲擊聲。在工作中時(shí)常會(huì)碰到這種情況。事后分析發(fā)現(xiàn)，主要是排氣閥關(guān)閉時(shí),氣閥敲擊閥座和閥桿,與其頂部的液壓活塞產(chǎn)生敲擊，在排氣閥拆裝之后的發(fā)生概率會(huì)很高。如果在維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中把工作做得很仔細(xì)，這類故障是可以避免的。

1　傳動(dòng)原理

以MAN B&W6S50MC為例，簡(jiǎn)要分析液壓驅(qū)動(dòng)排氣閥打開(kāi)與關(guān)閉的動(dòng)力原理。具有一定壓力的凸輪油經(jīng)止回閥進(jìn)入液壓伺服油缸柱塞的上方，隨著凸輪的驅(qū)動(dòng)，柱塞上行，油壓上升，高壓油經(jīng)過(guò)高壓油管進(jìn)入氣閥桿頂部的液壓活塞上方，克服空氣彈簧的壓力及氣缸內(nèi)燃?xì)庾饔迷跉忾y底面積的壓力，打開(kāi)排氣閥；隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服油缸內(nèi)的柱塞下行，油壓下降，排氣閥在空氣彈簧壓力作用下，克服液壓活塞上方液壓油卸壓后的背壓、閥桿自重、摩擦力而關(guān)閉。

2　傳動(dòng)系統(tǒng)中部件功能分析

在排氣閥的傳動(dòng)系統(tǒng)中，有幾個(gè)重要部件，如伺服油缸、安全閥、止回閥、節(jié)流閥、高壓油管、液壓活塞、空氣彈簧室等是日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)要特別關(guān)注的，其中任何一個(gè)部件出現(xiàn)故障均會(huì)引起排氣閥不正常工作，甚至產(chǎn)生異常敲擊聲。

輪機(jī)人員要掌握整個(gè)液壓傳動(dòng)與空氣彈簧系統(tǒng)中各部件的功能，利用各種機(jī)會(huì)對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行拆檢和功能測(cè)試。

2.1液壓伺服器上主要部件的檢查

①安全閥，正常開(kāi)啟壓力30MPa，主要用來(lái)防止油壓過(guò)高，損壞高壓油管及凸輪，過(guò)高的油壓甚至?xí)屚馆喕坪屯馆嗇S損壞。如設(shè)定值過(guò)低，則會(huì)引起液壓油壓力不足，氣閥打開(kāi)緩慢，甚至打不開(kāi)排氣閥。拆檢時(shí)，可以利用船上專用的壓力測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試與調(diào)整。

②止回閥，保證進(jìn)入伺服油缸的滑油正常供應(yīng)，防止滑油回流。該閥如果不止回，會(huì)使液壓油量不足，排氣閥打開(kāi)困難，產(chǎn)生延時(shí)。

③可調(diào)節(jié)流閥，主要是用來(lái)控制液壓油的泄漏量。如果此閥開(kāi)度過(guò)大，則排氣閥關(guān)閉時(shí)油壓緩沖不夠，容易引起氣閥敲擊閥座的敲擊聲。

2.2排氣閥頂部放氣節(jié)流閥的檢查

該節(jié)流閥的作用是在釋放液壓油內(nèi)空氣的同時(shí)不至于讓更多的油泄漏。如果該節(jié)流閥被堵了，液壓活塞向上移動(dòng)受阻，氣閥關(guān)閉阻力變大，甚至?xí)l(fā)生閥桿頂部敲擊液壓活塞而產(chǎn)生敲擊聲。F輪在試航時(shí)，主機(jī)運(yùn)行幾小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)NO.1缸排氣閥有敲擊聲，其原因就是該節(jié)流閥被堵了，停車后，拆下來(lái)此閥，將堵住的垃圾清除后裝復(fù)試車，故障消失。建議輪機(jī)人員每次拆檢排氣閥時(shí)都要檢查，確保該閥暢通。

2.3 空氣彈簧室有關(guān)部件的檢查與測(cè)試

①安全閥的檢查測(cè)試，安全閥的開(kāi)啟壓力2.1MPa。安全閥設(shè)定值過(guò)低，空氣彈簧作用減弱，會(huì)使排氣閥打開(kāi)過(guò)快，關(guān)閉過(guò)慢。如設(shè)定值過(guò)高或由于積碳卡住，當(dāng)空氣彈簧室內(nèi)由于某種原因而引起壓力過(guò)高而得不到釋放時(shí)，很容易產(chǎn)生敲擊聲。

正常情況是從排氣閥桿頂部的液壓活塞處泄漏的滑油會(huì)從泄油管回到凸輪軸油箱。然而，排氣閥由于空氣彈簧室內(nèi)的氣動(dòng)活塞的密封圈不良，滑油漏到空氣彈簧室，過(guò)多的滑油聚積在空氣室，勢(shì)必引起空氣彈簧室內(nèi)壓力升高，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定值（如2.1MPa）時(shí)，安全閥應(yīng)該打開(kāi)釋放聚積的滑油，但如果安全閥積碳而沒(méi)有打開(kāi)，此時(shí)，空氣室內(nèi)空氣容積減少，壓縮比增加，使排氣閥關(guān)閉速度過(guò)快，閥桿敲擊其頂部的液壓活塞而引起異常敲擊聲。筆者工作過(guò)的JT輪主機(jī)曾發(fā)生過(guò)此類故障，停車后逐一對(duì)懷疑的部件檢查，當(dāng)拆下空氣彈簧室的安全閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有許多油。用壓力測(cè)試工具檢查此安全閥，泵到說(shuō)明書要求的2.1MPa時(shí)沒(méi)有開(kāi)啟。拆檢安全閥，內(nèi)部積碳嚴(yán)重。清潔并重新調(diào)整設(shè)定值到2.1MPa，裝復(fù)試車正常。

②止回閥拆檢，功能測(cè)試。止回閥不止回，排氣閥打開(kāi)時(shí)，空氣室形成氣墊的作用減弱，會(huì)使排氣閥打開(kāi)過(guò)快，關(guān)閉過(guò)慢。

③空氣彈簧室的密封裝置，最易磨損的是隨活塞一起運(yùn)動(dòng)的密封環(huán)，最好按時(shí)更換?；钊r套內(nèi)表面的光潔度也要仔細(xì)檢查，還要檢查閥桿在其導(dǎo)套處的磨損情況，測(cè)量其外徑是否超標(biāo)。筆者曾碰到過(guò)這樣的故障，活塞本體上出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致空氣彈簧室不密封。

④在主機(jī)不運(yùn)行期間，可以通過(guò)以下方法來(lái)檢查空氣彈簧室的密封情況：停止滑油泵，關(guān)閉空氣供應(yīng)閥，打開(kāi)排氣閥開(kāi)關(guān)指示桿，觀察其關(guān)閉狀態(tài)的保持時(shí)間，大于15min為正常。

⑤主機(jī)運(yùn)行時(shí)，注意觀察排氣閥空氣的壓力表，如發(fā)現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，則要擇機(jī)檢查空氣彈簧室的各部件的功能。

2.4 排氣閥桿頂上液壓活塞的檢查

①活塞環(huán)的密封檢查，發(fā)現(xiàn)不正常須更換。

②當(dāng)閥座與閥桿研磨或換新后，要測(cè)量液壓活塞緩沖銷頂部所處的位置高度。其測(cè)量方法（見(jiàn)圖1，MAN B&W6S50MC），氣閥各部件清潔并組裝，上端蓋不安裝。使氣閥處于關(guān)閉位置，將上端蓋內(nèi)液壓活塞取出套在氣閥桿頂部，將標(biāo)準(zhǔn)支架支撐在空氣彈簧室本體的外臺(tái)階，測(cè)量出液壓活塞緩沖銷頂部到支架頂部的距離。這個(gè)距離的數(shù)值說(shuō)明書中是有規(guī)定的。

案例說(shuō)明：T輪主機(jī)（型號(hào)：MAN B&W6S50MC），NO.6缸在一次更換排氣閥后試車時(shí)，產(chǎn)生氣閥敲擊閥座的敲擊聲。重新拆檢后發(fā)現(xiàn)，該排氣閥的閥座與閥桿是新加工件，其表面加工層比原廠標(biāo)準(zhǔn)尺寸各厚了0.5mm，這樣就影響了閥桿頂上液壓活塞的位置高度（高度下降）。以MAN B&WS50MC為例，廠家要求液壓活塞緩沖銷頂部到標(biāo)準(zhǔn)支架上邊緣的距離h值是47mm～51.2mm，而測(cè)量該氣閥h的高度為53mm,使得液壓活塞緩沖銷頂部的液壓空間變大，緩沖變?nèi)?，引起敲擊聲。解決方案：用專用工具拆下液壓活塞內(nèi)的墊塊，里面增加一片合適厚度的墊片，裝復(fù)后重新測(cè)量h值為51mm。組裝好排氣閥后，裝機(jī)試車，一切正常。

2.5 高壓油管的檢查

拆裝后，由于高壓油管接頭密封處泄漏，引起排氣閥關(guān)閉時(shí)氣閥敲擊閥座的現(xiàn)象增多。每次拆裝時(shí)都要檢查其密封表面或推力塊表面是否有磨損，檢查高壓油管未端到壓力法蘭下邊緣的距離是否符合要求，確保連接時(shí)密封面之間沒(méi)有間隙，同時(shí)安裝前確認(rèn)密封圈正常。主機(jī)運(yùn)行之前，可以通過(guò)以下方法檢查出高壓油管是否內(nèi)部泄漏，如空氣彈簧室供氣，啟動(dòng)滑油泵，盤車，打開(kāi)高壓油管外套管兩端固定法蘭的悶頭螺絲。如發(fā)現(xiàn)有油跡，則可判斷高壓油管內(nèi)部漏油。但由于高壓油管內(nèi)管破損引發(fā)液壓油泄漏也是可能的。

圖1　液壓活塞緩沖銷位置高度測(cè)量

3　維護(hù)管理要點(diǎn)

①主機(jī)運(yùn)行期間，經(jīng)常仔細(xì)傾聽(tīng)各缸排氣閥的聲音，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施。

②嚴(yán)格按照說(shuō)明書要求，定期拆檢排氣閥。每次拆檢排氣閥，是對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中各個(gè)部件全面檢查測(cè)試的最好機(jī)會(huì)，不能把目光僅僅盯在排氣閥本體上，更要關(guān)注閥桿與閥座換新件或兩者運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，要仔細(xì)測(cè)量閥桿與閥座的相關(guān)數(shù)據(jù)。

③加強(qiáng)滑油系統(tǒng)管理，保證滑油質(zhì)量，保證滑油溫度正常，過(guò)高的油溫會(huì)增加內(nèi)部泄漏；經(jīng)常清洗檢查滑油濾器，確保濾器完好，不讓雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。嚴(yán)禁空氣進(jìn)入系統(tǒng)，空氣最易進(jìn)入系統(tǒng)的地方是泵的吸口處，如軸封、濾器端蓋密封處及其上部的放氣考克。

④加強(qiáng)壓縮空氣系統(tǒng)管理，確?？諝飧蓛?，注意控制空氣的壓力在正常范圍內(nèi)（0.55 MPa ～0.7MPa）。

⑤認(rèn)真做好每個(gè)排氣閥閥桿和閥座（尤其是加工件）的時(shí)間統(tǒng)計(jì)、磨損情況的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析工作。目前，各大船東都在大力提倡節(jié)本增效，通過(guò)各種易磨損件的時(shí)間統(tǒng)計(jì)與磨損程度分析，可以進(jìn)行同類船舶的橫向比較和本船的縱向比較，幫助輪機(jī)管理者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)工作思路，提高管理水平，最終達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，節(jié)約成本的目的。

4　結(jié)束語(yǔ)

主機(jī)排氣閥工作環(huán)境惡劣，除了加強(qiáng)其本身的維護(hù)保養(yǎng)之外，輪機(jī)人員還要加強(qiáng)燃油、供油系統(tǒng)、掃氣系統(tǒng)等柴油機(jī)的綜合管理，使各缸的燃燒工況盡可能完善，延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的使用壽命。本文簡(jiǎn)單地介紹了MAN主機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)式排氣閥的工作原理，多數(shù)故障案例的引用是筆者親身經(jīng)歷的，不恰當(dāng)?shù)牡胤剑瑲g迎大家批評(píng)指正。