檢查換下的噴油器發(fā)現(xiàn)前部噴油器殼體密封錐面有裂紋,如圖3所示,壓磅試驗(yàn)時超過38MPa還不噴油(說明書要求啟閥壓力30~38MPa)。 

解體發(fā)現(xiàn)針閥在關(guān)閉位置卡死在針閥體中,針閥體外表粘附油泥和顆粒狀碳渣。

油泥是冷態(tài)的燃油,碳渣則是燃燒產(chǎn)物。

因此,可以確定氣缸內(nèi)的高壓高溫燃?xì)獯┻^噴油器殼體裂紋進(jìn)入低壓燃油中,隨回油進(jìn)入集油筒中導(dǎo)致集油筒中空氣多而油位低引發(fā)報警。

剛開始發(fā)生時,裂紋較小燃?xì)庑孤渡?報警間隔長;后來隨著裂紋的擴(kuò)大,漏氣量增大,報警頻繁,同時高溫燃?xì)庖疳橀y過熱，最終卡死在針閥體內(nèi),使主機(jī)該缸噴油量減少,排溫降低,繼而主機(jī)降速。

缸蓋錐形接觸面上的溝槽是由于高溫高壓燃?xì)庑孤吨袥_刷造成的。

本次故障的根本原因是噴油器體錐面的裂紋引起,后來了解到原噴油器是國內(nèi)某柴油機(jī)廠的產(chǎn)品。

但輪機(jī)人員早期一直懷疑壓縮空氣原因,直到主機(jī)降速才確定真正原因,如果及時確認(rèn)由于燃?xì)庠斐傻膱缶?就可以及早查找主機(jī)燃油系統(tǒng)的原因,通過拆開回油管接頭是可以判斷出哪一個噴油器故障的,因此就不會造成缸蓋的破壞，以致產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)損失。

2、故障二:止回閥止推座斷裂

某日航行中,主機(jī)NO.4缸排氣溫度低,排溫偏差迅速超過60℃,主機(jī)安保裝置自動發(fā)出報警并自動降速。

慢車運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后停車,更換該缸兩個噴油器,恢復(fù)航行。

圖4 噴油器止回閥止推座斷裂

將兩個噴油器解體后,發(fā)現(xiàn)前部噴油器止回閥止推座斷裂,如圖4所示，本類型主機(jī)中止回閥的功用是可使燃油進(jìn)入噴油器內(nèi)循環(huán),正常情況下，油壓低時止回閥關(guān)閉旁通孔打開,少量燃油從旁通孔回流;壓力大于1MPa時,止回閥打開旁通孔關(guān)閉，壓力大于噴油器啟閥壓力后噴油。

當(dāng)止推座端部柱塞部位斷裂時,燃油從斷裂處大量流出，經(jīng)回油管至除氣筒,油壓不能建立,打不開針閥,噴油器停止噴油,同時另外一只噴油器也因油壓低不能噴油,進(jìn)而造成主機(jī)單缸熄火。

斷裂處位于止推座柱塞根部退刀槽處,見圖2旁通孔14上方止推座形狀變化處。 

正常情況下，止推座不會輕易折斷，斷裂的原因可能是零件材料本身的問題，也有可能是承受側(cè)推力造成。

船上無法對材料做出檢驗(yàn),只能考慮機(jī)械方面的原因到港后重新檢查了前部噴油器的緊固螺母，發(fā)現(xiàn)兩個蝶形彈簧總成中彈簧片數(shù)量不一樣,一個為12片,另一個為11片,蝶形彈簧總成的結(jié)構(gòu)如圖5所示，根據(jù)說明書要求螺母上緊后，壓緊塊和彈簧座上平面要對齊,這樣才能保證兩螺帽上緊力度一致。

圖5 噴油器蝶形彈簧

1-彈簧座；2-壓緊塊；3-彈簧片；4-止動銷

原噴油器是按照說明書上緊的，但沒有注意到蝶形彈簧總成中彈簧片數(shù)量不同，所以造成上緊力度不均，繼而使噴油器內(nèi)部部件中心線偏斜,使止推座承受較大側(cè)推力。

更換蝶形彈簧總成后沒有出現(xiàn)止推座斷裂的事故。

3、故障三:霧化嘴噴孔裂紋

某次在錨地常規(guī)拆檢主機(jī)NO.6缸噴油器,解體后部噴油器發(fā)現(xiàn)針閥體外表粘附碳渣,是燃?xì)膺M(jìn)入噴油器所致;噴油嘴噴孔附近有結(jié)碳,結(jié)碳清除后發(fā)現(xiàn)噴孔附近裂紋長約4mm。

噴孔裂紋使缸內(nèi)高壓高溫燃?xì)膺M(jìn)入噴油器會導(dǎo)致噴油器過熱而損壞。

幸虧發(fā)現(xiàn)及時, 避免了在航行中停車更換。

用原廠改進(jìn)型噴油器更換,使用之后未發(fā)生故障。

從以上事故案例可以看出故障的主要原因是噴油器質(zhì)量問題，當(dāng)然也有管理經(jīng)驗(yàn)不足的原因。

如果柴油機(jī)燃燒工況不正常時，大部分情況下是由于噴油器引起的,所以首先要對噴油器做仔細(xì)拆檢,然后再查找其他設(shè)備。

三、故障處理對策

1、管理上的對策;

針對上述故障,機(jī)艙和機(jī)務(wù)管理人員主要應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行避免:

1)應(yīng)盡量保持柴油機(jī)在較高負(fù)荷的工況下運(yùn)行,避免長時間低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),此時噴油量小，霧化質(zhì)量差，從而造成油嘴積炭,噴孔堵塞。

2)應(yīng)注意噴油器回油的工作狀況,保證噴油器回油管路的止回閥正常開關(guān),確保燃油經(jīng)過噴油器循環(huán)對其冷卻,防止過熱。

3)維持燃油凈化設(shè)備正常運(yùn)行，保證油質(zhì)清潔,防止燃油中的固體顆粒造成止回閥和針閥運(yùn)動阻力增大甚至卡死。

4) 拆裝時要嚴(yán)格按照說明書要求，對于該型號噴油器,需要注意以下幾點(diǎn):

第一，安裝噴油器時,上緊螺母時應(yīng)使壓緊塊頂面與彈簧座頂面齊平,偏差不大于0.2mm,如圖6所示。

圖6 噴油器在缸蓋上的安裝

因?yàn)榈螐椈傻膹椓Q定了噴油器與氣缸蓋間的正確壓緊以及噴油器內(nèi)部部件的正確壓緊。

第二,注意蝶形彈簧總成中彈簧片的數(shù)量和朝向。

彈簧片12塊，分為四組排列,每組三塊彈簧片為同一朝向,上面一組與壓塊為外接觸。

正確的裝配才能保證噴油器有合適的預(yù)緊力。

第三, 徹底清潔氣缸蓋上的噴油器孔,仔細(xì)檢查孔座有否傷痕,必要時使用滲透探傷。如果有傷痕必須修復(fù)。

5)針對上述故障主要出在同種型號的國內(nèi)生產(chǎn)的船舶柴油機(jī),國內(nèi)材料質(zhì)量和技術(shù)相對落后，船東在船舶建造時可以考慮要求采用同種型號國外產(chǎn)柴油機(jī)或國產(chǎn)機(jī)配國外噴油機(jī)備件,從而降低故障發(fā)生的概率。

2、設(shè)計上的對策

該噴油機(jī)的故障主要是材料的裂紋和斷裂造成的,因此也可以從設(shè)計的角度進(jìn)行改進(jìn)，從而避免或減少故障的發(fā)生。

1)噴油器在缸蓋安裝后,與缸蓋接觸部位承受較大的機(jī)械應(yīng)力,該處形狀變化大,應(yīng)力比較集中;同時位置靠近燃燒室,溫度較高,承受較大的熱應(yīng)力和熱負(fù)荷。

因此在選用噴油器體的材料時要采用具有較好的機(jī)械性能和耐高溫性能的材料。

2)優(yōu)化噴油器部件的結(jié)構(gòu),改善其冷卻效果和工作性能,比如最新型噴油器噴油嘴采用燃油切斷桿的形狀,減少燃油的滴漏,可避免噴油嘴過熱。

3)噴油器針閥和止回閥屬于精密偶件,要保證良好的加工精度和合適的表面處理，以保證其耐磨性、耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性。

四、結(jié)論

ME柴油機(jī)噴油器噴射壓力較高,工作條件比MC機(jī)型苛刻,對其管理應(yīng)引起輪機(jī)管理人員和設(shè)計者的高度重視輪機(jī)人員要對噴射系統(tǒng)工作原理熟練掌握,發(fā)生故障時采取正確的處理措施,避免事故擴(kuò)大;船員在拆檢噴油設(shè)備時要嚴(yán)格遵守說明書操作規(guī)程,杜絕違規(guī)操作和使用;船東和機(jī)務(wù)人員務(wù)必選擇原廠生產(chǎn)的噴油器,以避免航行中的停車修理,影響船期和航行安全。

噴油器制造時要選用合適材料和制造工藝,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足噴油器惡劣環(huán)境下的要求，從而保證主機(jī)系統(tǒng)可靠工作。

本文原創(chuàng)作者系：

青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院機(jī)電系  

張運(yùn)秋  李博洋