Högtrycksbränslepumpen är en viktig del av dieselmotorns bränsletillförsel-system. Det kan ge tillräckligt injektionstryck för injektorn. Därför spelar arbetsprestanda för högtrycksbränslepumpen en nyckelroll i dieselmotorns bränsletillförsel-system och kan också kallas dieselmotorns hjärta. När ett fel inträffar kommer det allvarligt att hota dieselmotorns driftssäkerhet.
Den här artikeln tar högtrycksoljepumpkolvkopplingsfelet som inträffade i MAN12V32/40 fyrtakts dieselmotor med medelhastighet som ett exempel för att förklara den strukturella principen för högtrycksoljepumpen och orsakerna till kolvkoppling av fastställningsfater. För att minska förekomsten av högtrycksoljepumpskolvfel tillhandahålls effektiva lösningar och optimeringsplaner.
1, felfenomen
Ett muddringsprojektfartyg är utrustat med två MAN12V32/40 fyrtakts dieselmotorer med medelhastighet. Under en rutinmässig inspektion av huvudmotorn fann en mekaniker att gasreglaget med sex högtrycksoljepumpar fastnade och kunde inte skjutas, och båda dieselmotorerna distribuerades.
Handledaren instruerade omedelbart den onda mekanikern att kraftfullt trycka och dra gasreglaget genom en lyft- och kopparstång, men effekten var inte signifikant.
Enligt instruktionerna demonterade och inspekterade motorns personal en av högtrycksoljepumparna. Efter inspektion konstaterades att kolven och ärmen satt fast och det fanns uppenbara dragmärken på kolven, såsom visas i figur 1.
Bild 1: Diagram över dragmärket på högtrycksoljepumpkolven i ett visst ingenjörsfartygs huvudmotor
Efter att ett sådant fel inträffar är den vanliga praxis att lägga till olja i gasreglaget eller öppna kamaxelns lock för att vända cylindern, för att göra kolinmalens kolv till det nedre döda mitten och sedan trycka och dra för att aktivera det.
Om motståndet är för högt, kommer kraftfullt att trycka och dra gasreglaget att orsaka svårare belastning på kolven.
2, den strukturella principen och smörjmekanismen för högtrycksoljepumpkolven
1. Princip för kolvparstruktur
Huvudmotorn för detta fartyg antar en oljepump med högtryck, som visas i figur 2. När huvudmotorn fungerar drivs kolven 3 av högtrycksoljepumpen Cam 1 genom rullen 2.
Figur 2 Schematiskt diagram över högtrycksoljepumpstruktur med oljeåtervändningshål
CAM 1 är fixerad på kamaxeln, och när vevaxeln roterar kamaxeln genom kamaxelns transmissionsmekanism, skjuter CAM rullen enligt set -tidpunkten.
När kolven 3 rör sig uppåt och dess övre yta stänger hålet A, börjar bränslet inuti pumpkammaren komprimeras.
När bränsletrycket stiger tillräckligt för att övervinna motståndet från våren 5 öppnar Outlet Valve 4 och bränsletillförseln börjar.
När den lutande spårkanten på kolven 3 öppnar oljehålet A, återgår bränslet till inloppsutrymmet och bränsletillförseln slutar.
Bland dem består kolvenparet av en kolv och en ärm. Under driften glider kolven upp och ner i det inre hålet i hylsan och genererar därmed en pumpeffekt. Därför matchas dess arbetsyta fint, och alla mekaniska föroreningar kan få den att sylt, vilket är mycket känsligt för slipande partiklar.
2. Smörjmekanism
Arbetsmiljön för kolvkomponenter är hög temperatur, högt tryck och återgående relativ rörelse, därför krävs strikt smörjning och kylning.
Figur 3 Inlopps- och utloppsdiagram över smörjolja med ärm
Som visas i figur 3 finns det två små hål på ärmen, varav ett är oljeinloppshålet för att smörja och kyla mitten av kolven, och den andra är oljeåtervändningshålet. Det finns en tätningsring mellan de två för isolering.
Den övre delen av kolven smörjs av bränsle, och smörjoljeinlopps- och utloppshålen på hylsan är små och blockeras lätt av bränsle av låg kvalitet, vilket gör det svårt att bilda en smörjoljefilm mellan kolven och ärmen.
När smörjförhållandena för kolvkomponenterna har störts, det vill säga, om kylningen av ovannämnda delar är dålig eller det finns skalaansamling, kommer glidytan att uppleva torr friktion, värmeproduktion och så småningom fastnat fastnat
3, orsaker till blockering av kolvkomponenter
Efter en omfattande analys av mekanismen för kolvkopplingsport kan följande skäl identifieras:
1. Bränslekvalitet
Ingenjören inspekterade försiktigt bränsleinloppet och returnerade hål på hylsan och fann att det fanns många kolavlagringar på de inre väggarna och omgivningen i dessa två oljehål, som var relativt hårda i strukturen.
Efter sandpapperpolering visar oljehålet något vitaktigt smuts som fäster fast och inte kan tas bort helt med allmänna rengöringsmetoder.
Denna smuts orsakas av karbonisering av bränsle av låg kvalitet under höga temperaturer och tryckförhållanden.
Även om den marina dieselmotorn är en medelhastighetsmotor, förbränner den tung olja under normal drift, och kvaliteten på den tunga oljan påverkar direkt driften av högtrycksoljepumpen.
Tungolja med låg kvalitet innehåller hög svavel och restkol, såväl som högt vanadin- och natriuminnehåll, vilket kan öka förekomsten av lågtemperatur och högtemperaturkorrosion. Som ett resultat kommer föroreningar i den tunga oljan att kolsyras och samlas, vilket producerar kolavlagringar och slam som följer närheten av inlopps- och utloppshålen. När kolvhuvudet rör sig till denna punkt kommer kolven och ärmen att hålla fast.
På grund av det faktum att oljehålen i inloppet och utloppet är belägna på den övre delen av hylsan, efter att ha tvingat trycka och dra gasreglaget inträffade ett pull -märke -fenomen på den övre delen av kolven.
2. Operationshantering
I den dagliga driften och hanteringen av fartyg är det särskilt viktigt för marina ingenjörer att exakt förstå egenskaperna hos viktiga delar i bränslesystemet.
1) Bränsleviskositetshantering och temperaturkontroll.
Lämplig bränsleviskositet är avgörande för att säkerställa den normala driften av kolvkomponenter.
Fallfartyget använder nr 180 tung olja i daglig navigering. Enligt tillverkarens rekommenderade driftsparametrar måste bränslet vanligtvis värmas till cirka 120 grader för att upprätthålla en viskositet av 10-15 mm ²/s när man går in i motorn.
Om bränsletemperaturen minskar, kommer det att få bränslet att bli visköst, vilket lätt kan leda till bildning av slam och orsaka vidhäftning och störningsproblem mellan kolvkomponenterna.
Tvärtom, om bränslet är överdrivet uppvärmt kan det orsaka karbonisering, bilda kolavlagringar nära ärmoljehålet och kolvhuvudet, hindra smörjningseffekten och också leda till fastnat.
Även om kolven och ärmen i högtrycksoljepumpen har samma expansionskoefficient, värms kolven snabbt på grund av att den är omgiven av varm olja, medan hylsan värms upp långsamt i en normal temperaturmiljö. Det extremt lilla klyftan mellan de två kan orsaka störningar som passar på grund av olika uppvärmningshastigheter, vilket leder till fastnat.
2) Lätt konvertering av tung oljekonvertering och dess schema.
För att säkerställa att den tunga oljan i rörsystemet och utrustningen kan brännas helt innan motorn stannar, och för att undvika ökningen av viskositeten hos rest tung olja på grund av minskningen av motortemperaturen, bör fartyget byta bränsle som används från tung olja till lätt diesel innan man slutför operationen.
Tidpunkten för oljeförändring bör vara rimligt avancerad, vilket ger tillräckligt med tid för den tunga oljan i systemet att bränna helt.
Om tung olja förblir i rörsystemet och utrustningen kan det utgöra svårt att rengöra avlagringar eller slam efter kylning, vilket i hög grad kan orsaka störning av precisionens mekaniska komponenter som kolvar.
Fallfartyget bytte endast till lätt dieselolja 2 timmar i förväg innan man stoppar konstruktion och förankring, vilket inte räcker för att säkerställa fullständig förbränning av tung olja i systemet, så kolvkopplingsfelen uppstår ofta.
3. Kolven
Fluktuationer i bränsletrycket kan ha en viss inverkan på den inre ytan av hylsan och kolvhuvudet, i kombination med den sura korrosionen av själva bränslet, vilket resulterar i att korrosion av kolvhuvudet är på hylsan.
Kavitationskorrosion kan skada metallen på kolvens yta och till och med skada kolven. Kavitationskorrosion av kolven förekommer ofta över det lutande spåret och är mest allvarlig på ytan av kolven mittemot oljeåtervändningshålet under vanliga belastningar. Oregelbundna gropar kommer att visas på ytan, som är mest benägna att ackumulera föroreningar och slam, vilket leder till misslyckande av kolvmonteringen.
Även om högtrycksoljepumpen i fallet fartyget använder en isobarisk lossning av oljeutloppsventilen, vilket kan minska kavitationen, kan den inte helt eliminera kavitation.
Kavitationskorrosion spelar en främjande roll i kolvfelet för kolvkomponenter och är också en faktor som måste beaktas i den omfattande analysen av fel.
4, optimeringsmått och verifiering
Baserat på analysen av ovanstående skäl, föreslå optimeringsåtgärder och genomföra verklig fartygsverifiering på fallet.
1) Under beredningsperioden för förankring och dockning av fartyget förläng konverteringstiden mellan lätt och tung olja i fartygets dieselmotor för att säkerställa fullständig förbränning av tungt bränsle i bränslesystemet.
Genom att observera den faktiska effekten av att förlänga tidsperioden för att konvertera ljus och tung olja på fodralet, konstaterades det att efter 10 gånger lätt och tung oljeomvandling, processtiden för konvertering av tungt bränsle till lätt bränsle förlängdes från den ursprungliga inställningen till 4 timmar, och förekomsten av fastighetsläget för fastställningsfelet för högtrycksoljepumpen pumparkopplingen av Dieselen.
Specifikt, före tidsjusteringen av omvandlingsprocessen, fanns det i genomsnitt 4 instanser av högtrycksoljepumpkolvkoppling av störningsfel per 10 lätta tunga oljebytesverksamheter, med en felfrekvens på 40%.
Efter att ha förlängt omvandlingstiden observerades emellertid att endast ett sådant fel inträffade, med en felfrekvens på 10%.
Detta resultat indikerar att förlängning av tiden för tungt bränsle att byta till lätt bränsle kan bidra till att minska frekvensen av kolvfel i högtrycksbränslepumpar.
Därför kan förändringshastigheten i bränslekvalitet under omvandlingsprocessen vara en av de viktiga faktorerna som påverkar arbetstillståndet för högtrycksbränslepumpkopplingen.
Framtida forskning kan ytterligare undersöka effekterna av lämplig lätt oljekonverteringstid på utrustningens prestanda och tillförlitlighet och undersöka möjligheten att optimera bränsleomvandlingsstrategier för att minska felfrekvensen.
2) Kontrollera strikt temperaturförändringshastigheten för det marina dieselmotorns bränslesystem.
Tullingenjören måste se till att det automatiska styrsystemet för bränsletillförselenheten fungerar korrekt och måste strikt kontrollera temperaturförändringshastigheten för att upprätthålla bränsleviskositeten inom ett rimligt intervall.
Enligt de tekniska specifikationerna från tillverkaren gjordes flera optimeringsförsök för att justera temperaturförändringshastigheten för bränslesystemet genom en serie experiment.
Efter varje justering gjordes detaljerade poster och analys på arbetsstatusen för kolvkomponenterna.
Resultaten visar att bränslet vid en uppvärmning eller kylningshastighet på högst 2 grader /min kan upprätthålla ett relativt idealiskt viskositetsområde, vilket minskar den mekaniska spänningen orsakad av överhettning eller underkylning av kolvkomponenterna, undvika olämpligt friktion mellan metalldelar och minskar möjligheten att överdrifta högtrycksbränslepumpens pump.
Dessutom är det lika viktigt att upprätthålla en stabil temperaturförändring för att skydda andra komponenter i hela bränsleförsörjningssystemet.
I framtida utforskningar bör motorhanteringspersonal fortsätta att undersöka den optimala temperaturkontrollstrategin och överväga att införa mer avancerad sensorteknologi och intelligenta kontrollsystem för att uppnå mer exakt temperaturhantering, vilket kan ge solid teknisk stöd för att förbättra den totala prestandan hos skeppsmaktsystem.
3) Förbättra rengöringsmetoden för högtrycksoljepumpskolvkomponenter.
Vid underhåll av marina dieselmotorer är renligheten för högtrycksoljepumpskolvkomponenter avgörande för att säkerställa deras normala drift.
På grund av påverkan av arbetsmiljö och bränslekvalitet är oljespåret i kolvenheten benägen att ackumulera smuts som är svårt att ta bort helt, vilket inte bara påverkar injektionsnoggrannheten för bränsle, utan ökar också risken för att fastna fel.
Den konventionella metoden för rengöring av dieselskum är för tidskrävande och kan inte rengöras noggrant. För att effektivt lösa detta problem kan kolvkomponenterna skickas till en kvalificerad institution för ultraljudsbehandling.
Ultrasonic rengöringsteknik använder kavitationseffekten som genereras av högfrekventa vibrationer för att ta bort smuts, som kan tränga in i små luckor som är svåra att nå med traditionella metoder och därmed uppnå omfattande rengöring av det inre av oljetanken.
Denna metod kan inte bara förbättra rengöringseffekten avsevärt, utan också minska mekaniska skador på ytan på precisionskomponenter och upprätthålla den ursprungliga noggrannheten för kolvkomponenter.
Genom att förbättra rengöringsprocessen kan inte bara förekomsten av störningsfel orsakade av smuts minskas, utan det hjälper också till att förlänga utrustningens livslängd och säkerställa motorns stabilitet och tillförlitlighet.
5, dagliga ledningsförslag
Marinmotorhanteringspersonal bör fästa stor betydelse för den dagliga inspektionen och underhåll av dieselmotor högtrycksoljepumpar, säkerställa strikt efterlevnad av vetenskapliga och standardiserade metoder för att hantera sådana fel i praktiken och aktivt implementera effektiva förebyggande åtgärder.
För att effektivt förhindra och lösa blockeringsfelet för kolvkomponenter måste turbinhanteringspersonalen ägna särskild uppmärksamhet åt följande punkter för att säkerställa en säker och pålitlig drift av utrustningen.
1) Undvik bränsleblandning.
Som segelfartyg är det nödvändigt att möta verkligheten, det vill säga att få bränsle från olika regioner. Förutom att noggrant provtagning och strikt kontrollera kvaliteten och korrekt lagring av bränsle är det också nödvändigt att minimera blandningen av olika kvalitetsbränsle så mycket som möjligt. Innan installationen bör bränsletanken tömmas så mycket som möjligt för att undvika bränsleblandning.
2) Se till en effektiv drift av bränslereningssystemet.
Filtrering och rening av bränsle är också mycket viktig. Det är nödvändigt att rengöra separationsplattan för oljeseparatorn ofta. Överdriven slam på separationsplattan kommer att minska separationseffekten kraftigt. Det rekommenderas att registrera den regelbundna demontering och rengöringstid för oljeseparatorn och göra en regelbunden underhållsplan för att säkerställa effektiviteten hos oljeavskiljningsutrustningen.
3) Vetenskapligt och effektivt lösa problemet med kolvkoppling.
När gasreglaget med högtrycksoljepumpen har visat sig fastna, är det förbjudet att köra bilen för att förhindra att kolven lossnar och faller av från det fastna läget efter att huvudmotorn har gått, och rullen och kamaxeln kommer att kollidera direkt och skadar kamaxeln.
Du kan inte omedelbart trycka eller dra gasreglaget. Du kan ta bort returröret och injicera ljusdieselolja i pumpen för att smörja den. Tryck sedan och dra gasreglaget in och ut och gör ett verktyg för att dra ut gasreglaget i förväg. Denna metod kan användas för nödåtgärder.
4) Ingenjören ska hålla underhållsregister för högtrycksoljepumpen.
Kontrollera och rengöra regelbundet högtrycksoljepumpen för att undvika överdriven oljeslamansamling inuti pumpen och registrera inspektionsresultaten i detalj i reservdelarna underhållspost.
Instruktionshandboken anger inte en tydlig tidsfrist, och demonterings- och inspektionstiden är endast baserad på observation, som ibland är vag. Mitt personliga förslag är att bedöma om oljepumpen måste demonteras och inspekteras genom att manuellt trycka och dra gasreglaget efter att bilen är klar, känner graden av blockering.
5) Konverteringsprogrammet för lätt och tungt bränsle måste strikt följa vetenskapliga driftsförfaranden.
Under driften av växling från lätt olja till tung olja måste operatören strikt följa oljebytesförfarandet, manuellt justera öppningen av inlopps- och utloppsventilerna och förbikopplingsventilerna på plattkylaren, styra uppvärmningen av lätt olja till cirka 85 grader och byt sedan till tung olja. Under denna operation måste dessutom belastningen på huvudmotorn reduceras till högst 70%.
Dessa kan effektivt minska den stora temperaturskillnaden som genererats under oljeförändringsprocessen och därmed minska risken för blockering av kolvkomponenter orsakade av överdriven temperaturskillnad.
6, slutsats
När man hanterar orsaken till blockering av högtrycksoljepumpskolvkomponenter, bör motorhanteringspersonalen följa en systematisk felanalysprocess.
Med tanke på att fenomenet av blockering orsakas av olika faktorer, inklusive men inte begränsat till bränslekvalitet, felaktig temperaturkontroll, mekaniskt slitage, etc., bör analysen kombineras noggrant med den faktiska situationen på plats, från de mest grundläggande och enkla att inspektera aspekter, gradvis screening och bestämma de specifika faktorerna som orsakar blockering och sedan ta riktade åtgärder för att hantera dem.
Som marin motorchef är det viktigt att ha en djup förståelse för utrustningens arbetsprinciper.
Detta kräver inte bara solid teoretisk kunskap, utan också ansamlingen av rik erfarenhet i praktiken, för att exakt identifiera och lösa komplexa fel.
Baserat på principen om att kombinera teori med praktik utförs en detaljerad analys på alla problem som uppstår, och lösningar optimeras kontinuerligt för att säkerställa att fartygsdieselmotorer alltid är i ett säkert och pålitligt driftstillstånd.