MAN B&W主機液壓驅(qū)動式排氣閥異常敲擊故障分析

摘要：液壓驅(qū)動、空氣彈簧式排氣閥由于液壓傳動系統(tǒng)中某個部件發(fā)生故障，造成氣閥在打開或關(guān)閉時，液壓活塞上方的油壓和空氣活塞內(nèi)的空氣壓力嚴(yán)重失衡，而產(chǎn)生異常金屬敲擊聲。當(dāng)聽到敲擊聲后，要盡快采取措施處理，與駕駛臺聯(lián)系，在征得駕駛臺同意之后，主機減速，在條件允許的情況下盡早停車檢查，找出故障原因并處理。否則，長時間的敲擊會帶來其他一系列的問題。

關(guān)鍵詞：液壓驅(qū)動排氣閥 敲擊聲 壓力測試

0引言

在凸輪驅(qū)動的MAN B&W主機中，當(dāng)液壓驅(qū)動的排氣閥在傳動系統(tǒng)中某個部件發(fā)生故障時，很容易發(fā)生異常敲擊聲。在工作中時常會碰到這種情況。事后分析發(fā)現(xiàn)，主要是排氣閥關(guān)閉時，氣閥敲擊閥座和閥桿，與其頂部的液壓活塞產(chǎn)生敲擊，在排氣閥拆裝之后的發(fā)生概率會很高。如果在維護保養(yǎng)過程中把工作做得很仔細，這類故障是可以避免的。

1 傳動原理

以MAN B&W6S50MC為例，簡要分析液壓驅(qū)動排氣閥打開與關(guān)閉的動力原理。具有一定壓力的凸輪油經(jīng)止回閥進入液壓伺服油缸柱塞的上方，隨著凸輪的驅(qū)動，柱塞上行，油壓上升，高壓油經(jīng)過高壓油管進入氣閥桿頂部的液壓活塞上方，克服空氣彈簧的壓力及氣缸內(nèi)燃氣作用在氣閥底面積的壓力，打開排氣閥；隨著凸輪的轉(zhuǎn)動，伺服油缸內(nèi)的柱塞下行，油壓下降，排氣閥在空氣彈簧壓力作用下，克服液壓活塞上方液壓油卸壓后的背壓、閥桿自重、摩擦力而關(guān)閉。

2 傳動系統(tǒng)中部件功能分析

在排氣閥的傳動系統(tǒng)中，有幾個重要部件，如伺服油缸、安全閥、止回閥、節(jié)流閥、高壓油管、液壓活塞、空氣彈簧室等是日常維護保養(yǎng)時要特別關(guān)注的，其中任何一個部件出現(xiàn)故障均會引起排氣閥不正常工作，甚至產(chǎn)生異常敲擊聲。

輪機人員要掌握整個液壓傳動與空氣彈簧系統(tǒng)中各部件的功能，利用各種機會對各個部件進行拆檢和功能測試。

2.1液壓伺服器上主要部件的檢查

①安全閥，正常開啟壓力30MPa，主要用來防止油壓過高，損壞高壓油管及凸輪，過高的油壓甚至?xí)屚馆喕坪屯馆嗇S損壞。如設(shè)定值過低，則會引起液壓油壓力不足，氣閥打開緩慢，甚至打不開排氣閥。拆檢時，可以利用船上專用的壓力測試設(shè)備進行測試與調(diào)整。

②止回閥，保證進入伺服油缸的滑油正常供應(yīng)，防止滑油回流。該閥如果不止回，會使液壓油量不足，排氣閥打開困難，產(chǎn)生延時。

③可調(diào)節(jié)流閥，主要是用來控制液壓油的泄漏量。如果此閥開度過大，則排氣閥關(guān)閉時油壓緩沖不夠，容易引起氣閥敲擊閥座的敲擊聲。

2.2排氣閥頂部放氣節(jié)流閥的檢查

該節(jié)流閥的作用是在釋放液壓油內(nèi)空氣的同時不至于讓更多的油泄漏。如果該節(jié)流閥被堵了，液壓活塞向上移動受阻，氣閥關(guān)閉阻力變大，甚至?xí)l(fā)生閥桿頂部敲擊液壓活塞而產(chǎn)生敲擊聲。F輪在試航時，主機運行幾小時后，發(fā)現(xiàn)NO.1缸排氣閥有敲擊聲，其原因就是該節(jié)流閥被堵了，停車后，拆下來此閥，將堵住的垃圾清除后裝復(fù)試車，故障消失。建議輪機人員每次拆檢排氣閥時都要檢查，確保該閥暢通。

2.3 空氣彈簧室有關(guān)部件的檢查與測試

①安全閥的檢查測試，安全閥的開啟壓力2.1MPa。安全閥設(shè)定值過低，空氣彈簧作用減弱，會使排氣閥打開過快，關(guān)閉過慢。如設(shè)定值過高或由于積碳卡住，當(dāng)空氣彈簧室內(nèi)由于某種原因而引起壓力過高而得不到釋放時，很容易產(chǎn)生敲擊聲。

正常情況是從排氣閥桿頂部的液壓活塞處泄漏的滑油會從泄油管回到凸輪軸油箱。然而，排氣閥由于空氣彈簧室內(nèi)的氣動活塞的密封圈不良，滑油漏到空氣彈簧室，過多的滑油聚積在空氣室，勢必引起空氣彈簧室內(nèi)壓力升高，當(dāng)壓力超過設(shè)定值（如2.1MPa）時，安全閥應(yīng)該打開釋放聚積的滑油，但如果安全閥積碳而沒有打開，此時，空氣室內(nèi)空氣容積減少，壓縮比增加，使排氣閥關(guān)閉速度過快，閥桿敲擊其頂部的液壓活塞而引起異常敲擊聲。筆者工作過的JT輪主機曾發(fā)生過此類故障，停車后逐一對懷疑的部件檢查，當(dāng)拆下空氣彈簧室的安全閥時，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有許多油。用壓力測試工具檢查此安全閥，泵到說明書要求的2.1MPa時沒有開啟。拆檢安全閥，內(nèi)部積碳嚴(yán)重。清潔并重新調(diào)整設(shè)定值到2.1MPa，裝復(fù)試車正常。

②止回閥拆檢，功能測試。止回閥不止回，排氣閥打開時，空氣室形成氣墊的作用減弱，會使排氣閥打開過快，關(guān)閉過慢。

③空氣彈簧室的密封裝置，最易磨損的是隨活塞一起運動的密封環(huán)，最好按時更換。活塞襯套內(nèi)表面的光潔度也要仔細檢查，還要檢查閥桿在其導(dǎo)套處的磨損情況，測量其外徑是否超標(biāo)。筆者曾碰到過這樣的故障，活塞本體上出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致空氣彈簧室不密封。

④在主機不運行期間，可以通過以下方法來檢查空氣彈簧室的密封情況：停止滑油泵，關(guān)閉空氣供應(yīng)閥，打開排氣閥開關(guān)指示桿，觀察其關(guān)閉狀態(tài)的保持時間，大于15min為正常。

⑤主機運行時，注意觀察排氣閥空氣的壓力表，如發(fā)現(xiàn)波動現(xiàn)象，則要擇機檢查空氣彈簧室的各部件的功能。

2.4 排氣閥桿頂上液壓活塞的檢查

①活塞環(huán)的密封檢查，發(fā)現(xiàn)不正常須更換。

②當(dāng)閥座與閥桿研磨或換新后，要測量液壓活塞緩沖銷頂部所處的位置高度。其測量方法（見圖1，MAN B&W6S50MC），氣閥各部件清潔并組裝，上端蓋不安裝。使氣閥處于關(guān)閉位置，將上端蓋內(nèi)液壓活塞取出套在氣閥桿頂部，將標(biāo)準(zhǔn)支架支撐在空氣彈簧室本體的外臺階，測量出液壓活塞緩沖銷頂部到支架頂部的距離。這個距離的數(shù)值說明書中是有規(guī)定的。

案例說明：T輪主機（型號：MAN B&W6S50MC），NO.6缸在一次更換排氣閥后試車時，產(chǎn)生氣閥敲擊閥座的敲擊聲。重新拆檢后發(fā)現(xiàn)，該排氣閥的閥座與閥桿是新加工件，其表面加工層比原廠標(biāo)準(zhǔn)尺寸各厚了0.5mm，這樣就影響了閥桿頂上液壓活塞的位置高度（高度下降）。以MAN B&WS50MC為例，廠家要求液壓活塞緩沖銷頂部到標(biāo)準(zhǔn)支架上邊緣的距離h值是47mm～51.2mm，而測量該氣閥h的高度為53mm，使得液壓活塞緩沖銷頂部的液壓空間變大，緩沖變?nèi)?，引起敲擊聲。解決方案：用專用工具拆下液壓活塞內(nèi)的墊塊，里面增加一片合適厚度的墊片，裝復(fù)后重新測量h值為51mm。組裝好排氣閥后，裝機試車，一切正常。

2.5 高壓油管的檢查

拆裝后，由于高壓油管接頭密封處泄漏，引起排氣閥關(guān)閉時氣閥敲擊閥座的現(xiàn)象增多。每次拆裝時都要檢查其密封表面或推力塊表面是否有磨損，檢查高壓油管未端到壓力法蘭下邊緣的距離是否符合要求，確保連接時密封面之間沒有間隙，同時安裝前確認(rèn)密封圈正常。主機運行之前，可以通過以下方法檢查出高壓油管是否內(nèi)部泄漏，如空氣彈簧室供氣，啟動滑油泵，盤車，打開高壓油管外套管兩端固定法蘭的悶頭螺絲。如發(fā)現(xiàn)有油跡，則可判斷高壓油管內(nèi)部漏油。但由于高壓油管內(nèi)管破損引發(fā)液壓油泄漏也是可能的。

3 維護管理要點

①主機運行期間，經(jīng)常仔細傾聽各缸排氣閥的聲音，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。

②嚴(yán)格按照說明書要求，定期拆檢排氣閥。每次拆檢排氣閥，是對液壓傳動系統(tǒng)中各個部件全面檢查測試的最好機會，不能把目光僅僅盯在排氣閥本體上，更要關(guān)注閥桿與閥座換新件或兩者運行時間較長，要仔細測量閥桿與閥座的相關(guān)數(shù)據(jù)。

③加強滑油系統(tǒng)管理，保證滑油質(zhì)量，保證滑油溫度正常，過高的油溫會增加內(nèi)部泄漏；經(jīng)常清洗檢查滑油濾器，確保濾器完好，不讓雜質(zhì)進入系統(tǒng)。嚴(yán)禁空氣進入系統(tǒng)，空氣最易進入系統(tǒng)的地方是泵的吸口處，如軸封、濾器端蓋密封處及其上部的放氣考克。

④加強壓縮空氣系統(tǒng)管理，確保空氣干凈，注意控制空氣的壓力在正常范圍內(nèi)（0.55 MPa ～0.7MPa）。

⑤認(rèn)真做好每個排氣閥閥桿和閥座（尤其是加工件）的時間統(tǒng)計、磨損情況的數(shù)據(jù)測量與分析工作。目前，各大船東都在大力提倡節(jié)本增效，通過各種易磨損件的時間統(tǒng)計與磨損程度分析，可以進行同類船舶的橫向比較和本船的縱向比較，幫助輪機管理者發(fā)現(xiàn)問題，改進工作思路，提高管理水平，最終達到延長設(shè)備使用壽命，節(jié)約成本的目的。

4 結(jié)束語

主機排氣閥工作環(huán)境惡劣，除了加強其本身的維護保養(yǎng)之外，輪機人員還要加強燃油、供油系統(tǒng)、掃氣系統(tǒng)等柴油機的綜合管理，使各缸的燃燒工況盡可能完善，延長機器設(shè)備的使用壽命。本文簡單地介紹了MAN主機液壓驅(qū)動式排氣閥的工作原理，多數(shù)故障案例的引用是筆者親身經(jīng)歷的，不恰當(dāng)?shù)牡胤?，歡迎大家批評指正。endprint