初夏，感恩遇見

一例MAN B&W ME-C主機(jī)“排氣閥關(guān)閉慢”故障分析

前言

    MAN B&W6S50ME-C主機(jī)是電噴柴油機(jī)，其排氣閥系統(tǒng)與傳統(tǒng)MCC機(jī)型有很大區(qū)別，特別是加裝了排氣閥行程監(jiān)測(cè)裝置，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“排氣閥關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)”的故障報(bào)警，改警報(bào)大概率出現(xiàn)在主機(jī)慢速時(shí)，隨轉(zhuǎn)速的升高可能會(huì)消失不見。

故障現(xiàn)象

    某輪主機(jī)自2018年底在船廠由工人進(jìn)行NO3缸常規(guī)吊缸檢查、解體排氣閥更換空氣彈簧活塞密封令及其他密封圈后，主機(jī)即出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速低于68rpm（特別是在42rpm頻繁出現(xiàn)）時(shí)有時(shí)無的“排氣閥關(guān)閉時(shí)間長(zhǎng)”報(bào)警，幾秒鐘后報(bào)警會(huì)自動(dòng)消失，但會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到86 rpm后報(bào)警消失不見。

    在出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警以后進(jìn)行以下的檢查工作

1. 更換過排氣閥傳感器，檢查排氣閥傳感器線路（發(fā)現(xiàn)在接線盒中傳感器的連接線纜出現(xiàn)破損，屏弊線接地不良，經(jīng)對(duì)癥處理后警報(bào)無改善）。

2. 停機(jī)以后進(jìn)行排氣閥氣密性測(cè)試能達(dá)到30Min以上排氣閥不下落，說明空氣彈簧密封良好。

3. 檢查排氣閥驅(qū)動(dòng)活塞，未見一、二級(jí)活塞有任何缺陷，表明下部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無故障，疏通排氣閥上部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的幾只放氣孔通暢（備件90803-0037-158、183、205）?；蛘吲艢忾y緩沖阻尼器（備件90803-0037-470）彈簧無斷裂以及卡滯等。

4. 由于沒有配備COCOS--EDS無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排氣閥行程趨勢(shì)圖，只能在維保界面查看排氣閥行程，與其他缸進(jìn)行比較未見行程有降低現(xiàn)象（86 rpm時(shí)行程為70--71.5mm左右）。

經(jīng)過以上檢查后未能確定故障來源，于是決定將故障缸的排氣閥進(jìn)行吊檢，希望通過解體排氣閥以確定故障點(diǎn)。

在拆開排氣閥空氣彈簧活塞以后，發(fā)現(xiàn)擋圈（P90803-0075-457）已斷裂成幾截，散落在空氣彈簧活塞下部及氣缸油槽內(nèi)（圖1中的壓痕處）。

圖1氣缸底部的壓痕（與圖４處在同一位置）          

圖2  斷裂的擋圈

故障分析

   我們都知道空氣彈簧的作用是為排氣閥關(guān)閉提供動(dòng)力的，并使排氣閥驅(qū)動(dòng)活塞、緩沖阻尼器復(fù)位的作用。而擋圈的作用是起到保護(hù)排氣閥桿不會(huì)脫落掉入缸套內(nèi)。

當(dāng)受到多功能閥控制的排氣閥驅(qū)動(dòng)活塞上行時(shí)，將排氣閥高壓油管內(nèi)的油壓向排氣閥頂端的緩沖阻尼器處，并克服空氣彈簧的阻力，帶動(dòng)排氣閥桿下行，打開排氣閥。由于氣缸的下部是由氣缸、空氣彈簧活塞、閥桿等部件組成的一個(gè)密閉空間，其中還通有7.5Bar的壓縮空氣形成空氣彈簧，來為排氣閥的復(fù)位提供必要的動(dòng)力。當(dāng)空氣彈簧活塞在閥桿的帶動(dòng)下行時(shí)（在上可觀察到行程最大75mm，最小70.2mm,取中間值72.5mm)會(huì)壓縮空氣彈簧的空氣，并使其壓力升高到20Bar左右（根據(jù)安全閥的設(shè)定壓力為21Bar推測(cè)），此壓力完全能克服排氣閥在復(fù)位時(shí)由于空氣活塞與氣缸壁，緩沖阻尼器、驅(qū)動(dòng)活塞等帶來阻力并使排氣閥關(guān)閉。

我們對(duì)排氣閥的空氣活塞及排氣閥導(dǎo)套外沿厚度以及空氣活塞至排氣閥體之間的高度進(jìn)行了測(cè)量，數(shù)據(jù)如下：

排氣閥關(guān)閉時(shí)空氣活塞至排氣閥體平面之間距離為：136.01mm（如圖1）

排氣閥導(dǎo)套厚度：31.1mm

空氣彈簧活塞厚度：30.06mm

                      圖1  空氣活塞與閥體平面高度             

圖2 排氣閥導(dǎo)套厚度

                 圖3空氣活塞厚度                   

圖4排氣閥導(dǎo)套與擋圈壓痕部位 

               圖5排氣閥導(dǎo)套壓痕，夾角凹槽               

圖6空氣活塞底面的壓痕

那么根據(jù)我們測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算即可得到排氣閥理論最大行程為：136.01－30.06－31.1＝74.85ｍｍ，加上測(cè)量誤差最大為75ｍｍ左右。也就是說排氣閥在正常開啟時(shí)空氣活塞與排氣閥導(dǎo)套之間的余隙為75－72.5＝2.5ｍｍ左右。而折斷的擋圈直徑為6ｍｍ，由此可計(jì)算出排氣閥最終行程為75－6＝69ｍｍ，余隙為6ｍｍ（擋圈的直徑），兩者余隙相差6－2.5＝3.5ｍｍ，占排氣閥總行程的4.6％。我們知道在相同容積的密封空間內(nèi)空氣受到壓縮時(shí)，余隙高度增大對(duì)于最終壓縮壓力的影響是遠(yuǎn)大于橫截面積增大的影響的，而故障缸的余隙高度發(fā)生了4.6％的變化，在其他的條件未發(fā)生改變時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致空氣彈簧最終壓力的變化很大，從而導(dǎo)致排氣閥在關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)力不足，也就會(huì)造成排氣閥關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)。

擋圈斷裂后散落在氣缸底部的油槽中以及排氣閥桿導(dǎo)套上，由于受到空氣擾動(dòng)和排氣閥的振動(dòng)影響，并不會(huì)時(shí)刻都頂住空氣活塞使其行程變小（有可能落入閥桿與導(dǎo)套的夾角凹槽內(nèi)），而是隨機(jī)出現(xiàn)的，同時(shí)排氣閥開啟行程也并不是每次都一樣（慢速時(shí)有時(shí)甚至只有68.5ｍｍ），這也就能解釋為何排氣閥關(guān)閉時(shí)間過長(zhǎng)報(bào)警時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。同時(shí)在主機(jī)轉(zhuǎn)速升高以后，排氣閥啟閉的速度同樣加快，而空氣彈簧壓力的變化對(duì)排氣閥的關(guān)閉時(shí)間影響會(huì)相對(duì)較小，也就不會(huì)出這個(gè)報(bào)警的了。

擋圈脫落的最大可能是在安裝時(shí)由于拉伸過度，沒有緊貼在排氣閥桿的凹槽內(nèi)，隨著時(shí)間推移從閥桿上脫落下來以后，受到空氣活塞的擠壓而折斷。

措施與建議

排氣閥故障在ME機(jī)型中是高發(fā)故障，特別是排氣閥關(guān)閉慢（快），行程太大（太?。┑刃枰M(jìn)行仔細(xì)區(qū)別對(duì)待，出現(xiàn)故障時(shí)越早處理效果越好。為此我們提出以下幾點(diǎn)建議：

1. 在排氣閥吊檢時(shí)，注意各部件的安裝，特別是空氣活塞兩道密封圈、閥桿密封環(huán)，擋圈等不要漏裝或出現(xiàn)壓痕造成漏氣。

2. 高壓油管安裝時(shí)，盡量不要出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象，因?yàn)榇烁邏河凸転閮蓪咏Y(jié)構(gòu)，出現(xiàn)漏油時(shí)外部是無法觀察到的。

3. 建議每三個(gè)月進(jìn)行一次排氣閥密封性試驗(yàn)，檢查各缸排氣閥落下時(shí)間并記錄，如果達(dá)不到要求就得進(jìn)行吊檢，更換磨損的密封環(huán)等部件。

4. 注意檢查閥桿潤(rùn)滑油節(jié)流閥的堵塞情況，如有堵死則很快造成排氣閥空氣彈簧漏氣故障。