[内容提要]
本文通过分析 WARTSILA 4R32D 型副机 高压油泵实际结构, 查找出高压油泵柱塞套筒润滑油密封失效导致副机系统滑油异常消耗的原因, 澄清以前对该型副机油泵结构的一些误解, 指出工作不可墨守成规, 要不断学习, 要有钻研精神。
关键词: 副机 滑油 漏泄 高压油泵
0 前言
WARTSILA 4R32D 副机, 系统滑油消耗异常故障时有所闻。本文介绍处理 TH 轮这一故障的前前后后, 探究相关问题。
1 处理经过
No.3 副机, 转速 720 r/min, 额定功率 1 480 kW, 燃用重质燃料油。系统滑油消耗异常的现象已持续了一 段时间, 几任轮机员都很重视, 做了不少工作。一次轮机部人员大换班后, 此事很快被摆上了部门的议事日程。经讨论决定, 检查了以下几个方面。
( 1) 检查消耗系统润滑油的几个常规渠道
停机状态 , 滑油不见减少 , 可排除滑油管路系统 相关阀件内部漏泄的可能性 ;
启用滑油分油机处理系统油一段时间, 观察到副机滑油油位未降低, 证明滑油净油系统没问题;
认真检查滑油系统各设备, 确认完好;
运行中, 打开曲拐箱透气软管检查, 油气情况和 其它副机差不多;
如果是活塞油环装反引起滑油消耗异常, 吊缸 后不久就会很快被发现并及时得到纠正, 因而可排除 油令装反导致该故障的可能性。
( 2) 观察到, 负荷越高, 滑油耗量越大。
( 3) 高压油泵 换下运行时间相对较长的 No1 和 No3 等两个缸 的高压油泵, 使用密封件全部换新的两台高压油泵, 滑 油消耗恢复正常。解体检查换下的两台高压油泵, 发现其中一台的 一道密封圈( 图中标号 165 004) 严重老化。
2 高压油泵结构简介
问题是解决了, 但为什么高压油泵密封圈老化会 影响系统滑油消耗呢? 要彻底弄清其中的奥妙, 关键在于全面了解此型 高压油泵的结构。 高压油泵的结构如图 1。
图中的油孔 A、B 和 C, 以及油槽 a、b 和 c, 是笔者为了便于说明而自行命名 的, 说明书和原结构图纸上没有这些标注。
套筒与泵壳接触的外表面, 开有 A、B、C 等三个小油孔;
套筒与柱塞接触的内表面, 开有 a、b、c 等三个环形小油槽。它们彼此一一对应, 在套筒内部, 形成 Aa、Bb、Cc 等三条油路。
( 1) A 孔和 Aa 油路 A 孔, 通低压( 相对于高压油泵喷射压力油而言) 燃油腔, 背压为 0.8MPa( 进机燃油压力) 。Aa 油路( 图 1 上没画出) , 是高压燃油泄油通道, 漏泄到 a 槽的高压燃油, 经 A 孔流回燃油低压腔室。
( 2)B 孔和 Bb 油路 B 孔, 间接通油渣柜, 背压为大气压力。Bb 油路, 是高压燃油泄油通道, 漏泄到 b 槽的高压燃油, 经 B 孔最终流到油渣柜。
( 3)C 孔和 Cc 油路 C 孔, 通 0.4 MPa 的系统滑油。Cc 油路, 使 c 槽充满 0.4 MPa 的工作滑油, 润滑柱塞和套筒, 同时阻止高压燃油漏泄到曲拐箱。这一路, 没有回油通道。高压油泵设置 C 孔和 Cc 油路, 有两个作用:
润滑配合精密并高速运动的高压油泵柱塞和套 筒。燃用柴油时, 柴油足以润滑高压油泵柱塞和套筒; 燃用重质燃料油时, 燃油粒度大, 黏度大, 不足以润滑 高压油泵柱塞和套筒, 只得引入系统润滑油。
防止燃油漏泄到凸轮箱污染滑油。
( 4) 套筒外侧 A、B、C 等三孔道的隔离 A 孔与 B 孔, 由组合密封圈 165105 和 165200 隔 离; B 孔与 C 孔, 由一道密封圈 165 004 隔离。 由以上所述的高压油泵结构可知: 密封圈 165004 失效, C 孔 0.4 MPa 的工作滑油 就会漏过密封圈, 流到背压为大气压力的 B 孔部位, 最终流到油渣柜, 导致系统滑油耗量增加。 系统滑油耗量增加幅度, 随下列因素而增大: 副 机负荷增加; 系统滑油升温, 粘度下降, 流阻减小。 这就是 WARTSILA 4R32D 副机这次系统滑油消耗异常故障的原因和机理。
3 问题的延伸
套筒内的 Aa、Bb 和 Cc 等三油道, 任何一条油 道的堵塞, 都会减弱防止高压燃油漏泄的作用。而三油 道狭窄, 油泵本体温度又高, 燃油和滑油极易在油道内 结碳, 造成油道堵塞。
Cc 油路堵塞, 不仅因 B 孔空间失去 C 孔空间的 背压而漏入凸轮箱, 还可能因失去润滑、环形油槽内结 碳等导致套筒与柱塞咬死。
组合密封圈 165 105+165 200 失效时, A、B 两孔 相通, 0.8 MPa 的低压燃油就会直接流到油渣柜, 引起 副机燃油耗量增加。实 际 运 行 , 经 常 发 生 组 合 密 封 圈 165 105 + 165 200 和密封圈 165 004 同时失效, 而 B 口出口管 路又不畅的情况, 此时 0.8 MPa 的低压燃油通过 C 孔 直接进入滑油系统, 造成滑油污染, 曲拐箱油位升高, 后果严重。
4 长期未能消除故障的原因期未能消除这一故障, 关键在于对 B 孔的认识 错误。
( 1) 客观上, 说明书和图纸表达不清晰、不全面: B 孔的功能, 说明书上没提及, 从图纸上也很难 看出; B 和 C 两个小孔各自延伸的接口, 在高压油泵 的本体上紧挨在一起, 图上表示得不够清楚, 易混淆; B 孔的出口管, 从外观上看, 极像是直接通到曲拐箱, 易误当作工作滑油的出口。这样, 不易怀疑高压油泵会引起滑油超耗。
( 2) 主观上, 学习中钻研精神不足。前述“B 孔的出口管, 从外观上看极像是直接通到曲拐箱, 易误当作工作滑油的出口”,“极像”和“误当 作”都是没有认真研读说明书, 缺少钻研精神所致: 首先, 工作滑油不必要( 实际也没有) 出口, 况且 即使工作滑油有回油, 也是就近回到凸轮箱, 不会舍近 求远“直接通到曲拐箱”。其次, 只有认真查过管路, 才能知道 B 孔出口管实际走向, 但有些人往往不查管路。何况, 柴油机操作和维修保养说明书的第 16 章 “Injection System”一节 , Fig16- 1 有高压油泵 结构 彩 图, 其中的 Bb 油路用的是燃油填充色。笔者就是据此 察出了端倪, 继而寻根求源地探究。此外, 不排除某些轮机员墨守成规, 考虑滑油超耗 时, 甚至根本就没想到还用高压油泵润滑这一路。
5 调整高压油泵维修保养的有关规定 针对该型副机高压油泵增加系统滑油润滑, 需相应调整副机维修保养程序的高压油泵部分。
( 1) 调整高压油泵解体检修周期解体检修周期, 没有系统滑油润滑的高压油泵一 般是 10000 运转小时, 而 WARTSILA 4R32D 副机说 明书规定是 8 000 小时。考虑 WARTSILA 4R32D 副机 高压油泵采用系统滑油润滑柱塞和套筒的特殊情况, 应严格遵照说明书的规定。
( 2) 换新全部密封圈 高压油泵密封圈, 承受高压和高温, 密封效果与使 用时间密切相关。超时使用, 密封效果会大打折扣。所以, 每次解体高压油泵, 全部密封圈都应换新。密封圈是嵌入在泵壳内的, 安装套筒时稍不留神, 就会损坏密封圈, 且不易被发觉。安装时, 应: 将泵壳垂直放置, 套筒和密封圈的表面涂以足够的滑油, 密封圈沿槽四周均匀布置, 套筒对正泵壳, 轻轻压入, 切不可用力敲进。
( 3) 清通所有油路 解体高压油泵时, 应清通所有油路, 尤其是 Aa、Bb 和 Cc 等三油道。清通 Aa、Bb 和 Cc 油路, 需: 拆除套筒底部的压盖, 松掉封堵加工孔的内六角螺丝, 用铁丝等工具清除油道内的结碳, 用压缩空气吹净。
6 相应的日常运行管理
WARTSILA 4R32D 副机日常运行中, 应经常打开高压油泵检查 B 孔出口管, 一旦发现异常漏泄, 尽快解体高压油泵, 更换密封圈。若曲拐箱滑油含有燃油成分, 十有八九是高压油 泵套筒的密封不良, 需解体高压油泵查实。
以下为历史经典文章合集链接，需要自取：
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