【船机帮】ME-B 型船用柴油机喷油器切断阀断裂原因分析

船机故障心莫慌，遇事不决船机帮

导读

本文描述 MAN B&W 6S46ME-B8.2 型船用二冲程主柴油机在不同工况下，喷油器切断阀断裂的表象，分析了切断阀断裂故障原因，并阐述了防止切断阀断裂的管理措施。

一

故障简介

某轮 MAN B&W 6S46ME-B8.2 型主柴油机，在一次航行途中，因喷油器故障，停车四次，更换喷油器。

故障发生的时间节点分别是：

①定速航行期间；

②机动操作期间；

③SECA 区域，换用低硫轻油期间。

故障发生时，主要主机表现如下：

①气缸排气温度突然下降，机舱报警系统显示某一缸 “主机气缸排气温度低”、“主机气缸排气温度偏差大”、“主机自动降速”；

②主机主控制系统（MOP 系统）显示燃油泵齿条刻度均在正常范围内，机旁检查主机燃油齿条及其燃油量控制机构未发现异常状况；

③柴油机监控系统示功图显示各缸压缩压力值（Pcomp）正常，但是发生报警的气缸 最高爆发压力值（Pmax）和平均指示压力值（Pi）低（如图 1、图 2 所示）；

图1 MAN B&W 6S46ME-B8.2 型主机

P-V 示功图

图2 MAN B&W 6S46ME-B8.2 型主机

矩形示功图

④开启该缸的示功考克，能够看到该缸仍然发火燃烧。

据此，轮机人员判断喷油器故障。

更换故障气缸的两只喷油器以后，主机排气温度、压缩压力爆压、平均指示压力恢复到正常状态。

拆检喷油器，发现其中一只喷油器切断阀（Cut-off shaft）断裂（如图 3 所示），断裂部分掉入喷油器喷嘴内部通道，挡住喷油孔，导致喷油器无法喷油。

图3 喷油器切断阀（Cut-off shaft）断裂位置图

二

故障分析

1.喷油器结构与原理

MAN B&W 6S46ME-B8.2 型主柴油机喷油器结构如(图4) 所示。

图4 MAN B&W 6S46ME-B8.2 型主机

喷油器结构图

喷油器的工作原理如下：

当高压燃油泵处于非有效行程时，来自高压油管的燃油由喷油器顶部进口到达止回针阀（Non-return-valve）的密封面上部环形空间，对止回针阀产生一个向上的作用力。

当作用力小于止回针阀弹簧（Pressure spring）向下的预紧力时，副针阀关闭，燃油从止回阀体上的回油孔到达喷油器回油口，进入燃油系统，实现燃油的循环。

当高压喷油泵上行进入有效行程后，喷油器中的燃油压力迅速攀升，当燃油压力超过止回针阀弹簧的预紧力时，止回针阀向上升起，阀体回油孔被止回针阀关闭，燃油循环切断，燃油经止回针阀座流至喷油器切断阀（Cut-off shaft）阀座上部的环形空间，当燃油压力上升到大于喷油器切断阀（Cut-off shaft）上部的主弹簧的预紧力时，切断阀向上升起。

燃油经喷油器切断阀阀座和喷嘴孔喷入气缸。

2.切断阀断裂原因分析

由喷油器工作原理可知，主机运行期间，喷油器切断阀在引导阀总成（Spindle guide，complete）内部作往复运动。

切断阀下部的圆管型导杆插在喷嘴（Nozzle）内部圆柱形通道内，对切断阀运动起导向作用。

切断阀导杆运动受到阻碍，而承受较大侧向力时，就会发生断裂。

根据上述断裂时机和喷油器工作原理分析，导致切断阀导杆运动受到阻碍而断裂的原因如下：

(1)喷嘴内部积碳、脏污

喷油器工作时，在燃烧室高温作用下，燃油在喷嘴内部通道内易形成积碳燃；燃油中细小的杂质会残留在喷嘴内部；燃油系统由重油切换轻油时，结焦在燃油管壁的积碳等物质在轻油冲刷作用下脱落，形成杂质进入喷油嘴，这些都是导致喷油器切断阀卡阻因素。

(2)燃油粘度过低

主机燃用轻柴油时，由于轻柴油粘度低，润滑性能差，可能会导致切断阀运动阻力增加。

(3)油温突变 

主机燃油系统在重油与轻油切换的过程中，操作不当，燃油温度变化过快，可能会引起切断阀与喷嘴之间因热膨胀系数不一致而卡住。

(4)频繁机动操车

机动操车时，如果频繁的大跨度推油门杆，主机供油量和供油压力会剧烈波动，会导致切断阀产生剧烈的震荡。

(5)结构设计不合理

从喷油器切断阀的结构来看，其导杆是一段空心的薄壁圆柱管。圆柱管的壁面上相隔120°的位置开有三个长方形油孔（如图5所示），使得导杆上形成应力集中，增加了断裂的风险。

图 5 不同结构的切断阀（Cut-off shaft）

三

预防喷油器切断阀断裂的措施

针对引起喷油器切断阀断裂的各种原因，为防止喷油器切断阀断裂，轮机人员在日常工作中，必须注意以下几点：

1.做好燃油系统管理工作

首先，在燃油的使用过程中应密切关注燃油分油机的工况，及时清洗燃油滤器，保持燃油系统清洁，确保燃油净化效果；

其次，燃油系统切换燃油的过程中应将油温变化控制在 2℃/min 以内，防止油温突变；

再次，燃用轻柴油时应将燃油粘度控制在 2cst 以上（说明书的规定），必要时使用增粘剂，对有冷却系统的燃油系统，可对燃油进行冷却处理。

2.定期维护保养喷油器

严格按照柴油机说明书的规定，及时保养喷油器，适时更换备件，彻底清除污垢，应特别注意用专用工具对切断阀和喷嘴进行拆检清洁保养，避免伤害零件表面。

3.平稳操车

机动航行期间操纵主机时，应注意启动供油量不可过大，变速时，油量拉杆应缓慢推动，确保供油量平缓增减，以免油压剧烈波动。

4.保证备件质量

轮机人员在拆检喷油器的过程中，发现喷油器切断阀导杆上的油孔有两种结构：

一种是长方形开口，一种是圆孔形开口（如图 5 所示）。

考虑到长方形孔的应力集中比圆形孔大，在申请备件时，应要求制造商提供切断阀导杆开有圆形油孔的喷油器备件。

四

结束语

根据主机运行参数，主机喷油器切断阀断裂故障，能够被及时发现。

轮机人员必须加强管理，注意检查，做好喷油器及相关设备系统的维护和检修工作，防止喷油器发生故障，确保船舶安全。

本文原创作者系：

江苏海事职业技术学院   汤明

END

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