船舶主發(fā)電機(jī)的Cummins 柴油機(jī)典型故障淺析

摘? 要：本文簡要論述Cummins柴油機(jī)具有PT燃油系統(tǒng)的原理、組成和PT泵的結(jié)構(gòu)，分析Cummins柴油機(jī)產(chǎn)生兩類典型故障的起因，提出日常管理中的幾點(diǎn)建議，供探討。

關(guān)鍵詞：船舶發(fā)電機(jī);Cummins柴油機(jī);轉(zhuǎn)速;負(fù)荷

1 PT燃油系統(tǒng)的原理、組成

Cummins柴油機(jī)具有PT燃油系統(tǒng)，PT是pressure-time的縮寫，P代表壓力（pressure），T代表PT噴油器控制燃油進(jìn)入的計(jì)量時(shí)間time。PT燃油系統(tǒng)通過壓力和時(shí)間的協(xié)調(diào)配合，使燃油的供給計(jì)量和定時(shí)噴射等方面達(dá)到柴油機(jī)的最佳工況。

PT燃油系統(tǒng)采用液壓原理工作，在充滿燃油（液體）的系統(tǒng)中，任何壓力的變化會(huì)立即等量地傳到整個(gè)柴油機(jī)PT燃油系統(tǒng)。流體通過某一通道的流量與流體的壓力，允許通過的時(shí)間以及通過的截面積成正比。

Cummins柴油機(jī)每個(gè)噴油器進(jìn)油口處的量孔斷面尺寸，一旦經(jīng)過選定就不再改變，雖然噴入每缸柴油的計(jì)量時(shí)間隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，但在每一個(gè)既定轉(zhuǎn)速下也是相對(duì)固定的，此時(shí)只要改變Cummins柴油機(jī)噴油器進(jìn)口處的柴油壓力（即相應(yīng)改變PT燃油泵的出口燃油壓力）就可以調(diào)節(jié)噴油量。

Cummins柴油機(jī)PT燃油系統(tǒng)由浮子油箱、柴油濾器、PT（G）型燃油泵、PT（D）型噴油器、搖臂、推桿、凸輪軸和油管等部件組成。

PT（G）型燃油泵的基本功能：將燃油從油箱輸送至Cummins柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，為PT噴油器提供規(guī)定流量和壓力的燃油，控制和調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及工況。圖1是PT（G）燃油泵的結(jié)構(gòu)和燃油流向圖。

PT（G）型泵“G”的含義是調(diào)速器-控制（Governor-controlled），它表示這類泵裝有一個(gè)由飛塊離心力控制的機(jī)構(gòu)的機(jī)械調(diào)速器;PT（G）調(diào)速器屬機(jī)械離心式或雙速調(diào)速器;Cummins柴油機(jī)調(diào)速器套筒上有3排油孔，與齒輪泵相通的是進(jìn)油口，與怠速油道、主油道相通的是出油孔，主油道上有一節(jié)流閥。

PT（D）型噴油器根據(jù)燃油泵的柴油輸出壓力對(duì)噴油進(jìn)行計(jì)量，然后依靠噴油器柱塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在規(guī)定的時(shí)刻對(duì)柴油加壓并噴入燃燒室，剩余的柴油經(jīng)回油管返回浮子油箱。

每一個(gè)噴油器都承受PT泵供給的油壓，燃油經(jīng)噴油器進(jìn)口濾網(wǎng)、進(jìn)油量孔、內(nèi)部油道和止回球閥等直至噴嘴頭。由于柱塞的運(yùn)動(dòng)是Cummins柴油機(jī)自身帶動(dòng)的，因此柱塞上升燃油進(jìn)入噴嘴頭計(jì)量的時(shí)間是隨Cummins柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化的，轉(zhuǎn)速高則進(jìn)油時(shí)間短，轉(zhuǎn)速低則進(jìn)油時(shí)間長。

根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作特性，柴油的燃油量，隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率的變化而相應(yīng)變化，從而保持其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（即發(fā)電機(jī)頻率穩(wěn)定），以適應(yīng)負(fù)載的不斷變化。

1. 轉(zhuǎn)速表傳動(dòng)軸2. 濾器3.燃油流向PT噴油器4.截流閥5.齒輪泵6.止回閥7.油箱（濾器口來油）8.減震器9.節(jié)流軸10.怠速調(diào)整螺釘11.高速調(diào)速彈簧12.怠速彈簧13.調(diào)速燃油進(jìn)油通道14.調(diào)速器主排油通道15.調(diào)速器怠速排油通道16.調(diào)速器柱塞17.調(diào)速器飛塊支架總成18.轉(zhuǎn)矩彈簧19.飛塊輔助柱塞20.飛塊輔助彈簧21.燃油泵驅(qū)動(dòng)軸

1. WOODWARD調(diào)速器 2.旋轉(zhuǎn)滑塊 3.螺釘4.螺釘5.螺釘6.螺釘7.連接塊8.調(diào)速器軸承座9.推力墊片10.驅(qū)動(dòng)齒輪11.鍵12.卡簧13.驅(qū)動(dòng)軸14.肘型接頭15.密封墊16.密封墊17.墊片18.油位尺19.調(diào)速器驅(qū)動(dòng)外殼20.調(diào)速器控制桿21.調(diào)速桿22.鎖緊墊圈23. 鎖緊墊圈24.鎖緊墊圈25.螺母26.螺母27.開口銷28.悶頭29.透氣管30. 彈簧保持器32.控制桿33.螺母34.螺母35.連接頭36.連接頭37.螺絲38.燃油拉復(fù)位彈簧39.螺栓40.調(diào)速器供油管41.墊片

2 兩類典型故障的起因

對(duì)船舶發(fā)電用柴油機(jī)的要求是：在外界負(fù)荷（用電量）變化時(shí)能保持恒定的轉(zhuǎn)速，以保證發(fā)電機(jī)的電壓和頻率恒定，保證負(fù)荷變化時(shí)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變;而作為發(fā)電用的Cummins柴油機(jī)，如某船舶發(fā)電用的Cummins柴油機(jī)（type：NT-855-G2.HP355.四沖程.1 800 rpm）;主發(fā)電機(jī)型號(hào)：SIEMENS IFFS. 450V 60Hz， 功率215 kW，在日常使用管理中會(huì)發(fā)生典型的故障是轉(zhuǎn)速變化（波動(dòng)）大或有時(shí)不能承載（指承受不了大負(fù)荷），且這兩種現(xiàn)象會(huì)有同時(shí)交替發(fā)生的可能，一旦發(fā)生這種故障柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性就受到影響;同時(shí)對(duì)用電設(shè)備如空壓機(jī)、水泵等產(chǎn)生不穩(wěn)定并造成磨損增大的概率;將影響電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性、正確性和壽命;對(duì)配⑤電并車操作帶來困難，造成在操作時(shí)發(fā)生失電的風(fēng)險(xiǎn)。

本文針對(duì)WOODWARD液壓調(diào)速器討論，而電子調(diào)速系統(tǒng)的EFC本文不作討論。

2.1 轉(zhuǎn)速波動(dòng)的原因

（1）不能滿足工況變化所需的流量：

①濾器堵塞;

②燃油系統(tǒng)管線閥件阻尼引起供油量減小;

③柴油系統(tǒng)進(jìn)入空氣或油氣混合;

④PT泵輸送效率變差;

⑤噴油器噴嘴堵塞或偶件損壞和本體裂縫、泄漏等。

（2）液壓調(diào)速器：

①液壓調(diào)速器的液壓系統(tǒng)油質(zhì)變差或混入其他油種;

②沒按說明書要求使用規(guī)定的油種;

③液壓管線及接頭有異物堵住，如香煙頭的過濾嘴產(chǎn)生似通非通的現(xiàn)象如圖2-40、14;

④液壓調(diào)速器傳動(dòng)齒輪磨損或齒牙損壞，如圖2-10的齒輪;

⑤液壓調(diào)速器本身的補(bǔ)償針閥或速度降的設(shè)定調(diào)整不當(dāng);

液壓調(diào)速器的輸出軸花鍵磨損、松動(dòng)、打滑。

（3）空氣系統(tǒng)中濾器堵塞或增壓器排氣側(cè)背壓過大等。

2.2 不能承載或承受不了大負(fù)荷的原因

①油質(zhì)差，或不同品種的燃油混合在一起;

②柴油濾器堵塞或?yàn)V器替代品目數(shù)小;

③柴油系統(tǒng)混入空氣;

④浮子油箱的呼吸器不通暢，使油氣混入柴油系統(tǒng);

⑤空氣系統(tǒng)進(jìn)口濾網(wǎng)濾器臟堵;增壓器與柴油機(jī)之間的空氣管路泄漏;增壓器廢氣端臟引起能量轉(zhuǎn)換差及廢氣背壓高等，都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)柴油機(jī)的新風(fēng)量減少。

⑥液壓調(diào)速器與PT（G）泵裝配不匹配;

⑦油門桿連接件花鍵松動(dòng)、打滑;

⑧燃油系統(tǒng)中噴油器噴嘴堵塞或密封圈損壞等因素;

⑨PT燃油泵磨損效率變差;PT泵節(jié)流軸如圖1-9泄漏量增大;PT泵燃油校驗(yàn)不準(zhǔn)確;PT燃油泵內(nèi)置濾器如圖1-2臟堵等。

⑩調(diào)速器高速設(shè)定值太低，進(jìn)入噴油器流量不正確;

噴油器行程調(diào)節(jié)過大或過小，引起負(fù)荷減少;

操作使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于怠速運(yùn)行（不帶載運(yùn)行時(shí)間太長）;

滑油系統(tǒng)中的油位太高。

3 維護(hù)管理中的幾點(diǎn)建議

根據(jù)對(duì)上述兩種典型故障引起原因的分析中可見，在柴油機(jī)管理中對(duì)二油系統(tǒng)（燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)）和二氣系統(tǒng)（進(jìn)排氣系統(tǒng)）進(jìn)行有效管理，可減少故障的發(fā)生。

（1）嚴(yán)格地按說明書的要求調(diào)整噴油器，調(diào)整之前首先要確認(rèn)搖臂室是鐵制還是鋁制;

（2）嚴(yán)格地按說明書的要求調(diào)節(jié)噴油器行程，不能調(diào)節(jié)過大或過小;

（3）燃油系統(tǒng)濾器、PT燃油泵內(nèi)置濾器要進(jìn)行定期清洗或更換;

（4）排除燃油系統(tǒng)內(nèi)的空氣，排除漏氣的故障;浮子油箱的呼吸器要通暢，定期清洗或更換呼吸器的濾網(wǎng)，防止油氣混入柴油系統(tǒng);

（5）在運(yùn)行時(shí)觀察真空表的真空度范圍;

（6）檢查包括液壓調(diào)速器在內(nèi)的油質(zhì)、油位;

（7）對(duì)液壓調(diào)速器和PT燃油泵之間的油門桿連接件的機(jī)械連接，要定期檢查，防止松動(dòng)、打滑或卡滯;

（8）對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)按說明書要求，進(jìn)行檢查和維護(hù)保養(yǎng)，減少進(jìn)柴油機(jī)的新風(fēng)損失;提高增壓器能量轉(zhuǎn)換效率，增加新風(fēng)量。

（9）定期檢查液壓調(diào)速器傳動(dòng)齒輪磨損、嚙合情況，對(duì)磨損嚴(yán)重或損壞的要及時(shí)更換;

（10）在調(diào)速器或PT燃油泵進(jìn)行修理更換時(shí)，裝配要匹配，設(shè)定值調(diào)整要準(zhǔn)確;

（11）要避免發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于怠速運(yùn)行狀態(tài);

（12）應(yīng)該注意的事項(xiàng) ：PT燃油泵經(jīng)長期使用后，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)現(xiàn)象，這往往是由于PT燃油泵相關(guān)密封部位的密封件失效，空氣進(jìn)入燃油系統(tǒng)所造成的，因此在調(diào)整時(shí)仍不減效應(yīng);應(yīng)認(rèn)真檢查密封部位，找出密封失效的部位并加以排除;進(jìn)行怠速調(diào)整;一般建議PT泵拆檢校正工作應(yīng)由專業(yè)廠家調(diào)試。

作者簡介：

姜玉林，高級(jí)輪機(jī)長，13120524918