【船机帮】船用柴油机液压气阀敲击故障的分析与排除

船机故障心莫慌，遇事不决船机帮

导读

“天禧”轮主机型号B＆W－6L90 GBE，6 缸 直列2冲程柴油机，排气阀采用液压气阀机构，气阀开启受驱动液压油控制，气阀关闭由空气弹簧装置控制。

一

故障现象

航行中主机 2# 缸排气阀发出敲击声，并伴随排气阀液压驱动油管脉动强烈。

观察发现，2# 缸气 阀敲击的发生与主机负荷有关联，顺风航行时，主机转速增加到 84r/min 后出现敲击，而在逆风时72 r/min 就会出现敲击。

为判定气阀敲击的位置，轮机员双手摸该缸燃油高压油管和气阀液压驱动油管，并倾听气阀敲击声音。

由于喷油与气阀开关的顺序为喷油→排气阀开→排气阀关→喷油，发现敲击与排气阀关闭时的油管脉动同步，因此判断为落座敲击。

二

故障分析与排除

引起排气阀敲击的原因通常包括3个方面:

①排气阀液压驱动油路故障，驱动液压油压力偏低，造成气阀落座时缓冲作用减弱或消失，气阀与阀座产生过大撞击，典型故障包括驱动液压油路泄漏，液压油系统混入空气，液压油路节流阀开度过大等;

②排气阀空气弹簧装置故障，例如空气弹簧腔压力过高，关阀力量过大，造成气阀与阀座撞击力增加;

③柴油机燃烧粗暴，缸内燃烧速度过快，引 起燃烧室部件包括排气阀产生激振，出现敲击。

船上针对排气阀液压驱动油路故障的可能性，对液压驱动油路进行细致排查。

调节节流阀开度，然而即使在节流阀全关的情况下，排气阀仍然出现敲击，因此排除节流阀开度的可能;

将 4# 缸液压驱动油路部件换装到 2#缸，4# 缸换用备用设备。

结果，2# 缸气阀仍然敲击，而 4# 缸未出现敲击，可以排除驱动液压油路泄漏或混入空气的可能。

针对排气阀空气弹簧腔压力过高的问题，检查发现气阀敲击时空气弹簧腔的压力有0.05 MPa 的压力波动 ( 正常值 0.6 MPa) ，但不存在过大的空气压力峰值，因此可排除由于空气弹簧腔压力过高造成气阀落座敲击的可能性。

为判断是否因燃烧粗暴引起的气阀敲击，在发生敲击时采用单缸停油措施，结果2# 缸停油时气阀敲击有所减弱，空气弹簧腔的压力波动也趋于平缓。

在征得轮机长同意后，对主机各缸分别测取示功图，同时记录各缸对应工况的排气温度和油门刻度。

测试结果，2# 缸爆发压力偏高，排气温度偏低，通过增加 2# 缸喷油泵套筒下方垫片 3片以减小喷油提前角，调整后测量示功图表明，爆发压力有所下降，排温升高到与其它各缸相近，但2#缸的敲击仍然出现且有所加重，只得降速才能消除敲击声，反复试验发现，只要2# 缸排温升高，敲击就会出现，降低2# 缸排温则敲击就会减轻直至消 失，这与2# 缸单缸停油的效果虽然一样，但产生的原因显然不是由燃烧粗暴引起的，由此将怀疑的重点放在2# 缸排气阀上，在对2# 缸排气阀解体发现，闭阀空气弹簧腔的活塞环有较多积碳，进行气密性试验，结果排气阀 0.5 h 落下，小于正常值 (1h) ，说明闭阀空气弹簧腔存在一定程度的泄漏。

同时发现该缸排气阀阀盘存在严重烧蚀，阀盘有2道贯穿性裂纹。

更换排气阀，清洁闭阀空气弹簧腔并更换腔内活塞环，再试车无论是在高负荷状态还 是快速降速状态再未出现气阀敲击现象，至此，这一故障彻底消除。

分析认为，由于2#缸喷油定时早，造成缸内燃烧温度上升，排气阀高温持续一段时间后出现烧蚀直至裂穿。

初期2#缸闭阀空气弹簧腔内活塞环未出现明显积碳和泄漏，敲击不明显。

随后在减小喷油定时及排气阀烧蚀裂穿的情况下，该缸排气温度上升，引起闭阀空气弹簧腔温度上升，空气弹簧腔内活塞环表面积碳逐渐增加，空气弹簧腔漏气严重，最终导致闭阀空气压力下降，排气阀关闭不实。

当缸内燃烧时燃气压力波作用到阀盘上，使气阀与阀座产生落座撞击。

在主机负荷降低排温下降时，闭阀空气弹簧腔漏气相应减少，关阀的力量较强，能保证气阀与阀座紧密接触，因此每次降负荷都能减弱敲击。

三

结论

在本次船用柴油机液压气阀敲击事故的排查中，出现两次主观判断失误:

一是由于初期采用单缸停油法有效，教条地认为是由于燃烧敲缸造成的，判断失误;

另外，通常认为闭阀空气压力高是造成落座敲击的常见原因，忽视了闭阀空气压力降低的可能性。

由此说明液压气阀故障排查应注重细节，杜绝主观臆断。

籍此修理实例，希望能够为同行们在此类故障的修理中提供一点技术参考。

本文原创作者系：

天津理工大学海运学院   张德福，孙文广

中海油油建渤海装备技术服务分公司    沈国华

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