內(nèi)燃機車機油系統(tǒng)故障的預警與預防

劉林 唐馮

摘 要： 機油內(nèi)金屬粒子尤其是大顆粒金屬粒子對柴油機運動件的磨損是致命的，為進一步提高柴油機保護和預警能力，在機油系統(tǒng)中增加金屬粒子報警裝置、自清式濾清器和離心式濾清器，分別用于檢測機油內(nèi)金屬粒子情況和過濾機油系統(tǒng)中的雜質(zhì)。加裝該裝置后，加強對柴油機拉缸、抱缸、瓦片黏損軸頸損傷等故障的預警和預防能力。該機油系統(tǒng)能夠延長柴油機的使用壽命、延長機油更換周期和濾清器的維護周期以達到降本增效的作用。

關鍵詞： 金屬粒子探測器；離心式濾清器；自清式濾清器；機油系統(tǒng)

1引言

柴油機是內(nèi)燃機車的主要動力源，柴油機內(nèi)有許多相互摩擦運動的金屬部件，這些部件的運動速度快、工作環(huán)境差。柴油機工作時，曲軸和軸瓦之間采用的是液體動壓滑動，通過油膜的承載能力來平衡曲軸傳遞的載荷。其主要工作機理為在軸瓦和軸頸之間注入足夠的機油，并隨著曲軸的高速旋轉(zhuǎn)，充分建立起一定厚度、一定壓力的油膜，避免軸頸與軸瓦之間的直接接觸，從而形成良好的液體潤滑，保證柴油機軸承的正常工作。如果在此過程中，機油中若存在金屬粒子尤其是大顆粒金屬粒子，這部分金屬粒子逐步進入摩擦副間，勢必會引起軸瓦的局部拉傷，這不僅影響到機車的正常使用，嚴重時甚至會導致機體、曲軸等部件報廢，帶來巨大的經(jīng)濟損失。

2系統(tǒng)設計

目前，傳統(tǒng)的機油系統(tǒng)不具備金屬粒子的探測和報警功能，僅在濾清器壓差出現(xiàn)異常示數(shù)時，判定需要更換濾芯，運用及維護成本較高。本文介紹的機油系統(tǒng)采用了自清式濾清裝置、離心式濾清裝置及金屬粒子探測裝置，該配置能夠有效地延長柴油機的使用壽命、延長機油更換周期和濾清器的維護周期。

本機油系統(tǒng)主要由主循環(huán)回路、檢測支路和反沖回路組成。主循環(huán)回路主要是將經(jīng)自清式濾清器過濾后的機油直接提供給柴油機，為柴油機運動部件提供強迫潤滑；檢測支路是從柴油機機油泵后取油連通至金屬粒子探測器，當機油內(nèi)金屬顆粒超標時將會發(fā)出警報；反沖回路是將經(jīng)自清式濾清器過濾后的機油分離一路對自清式濾清器進行反沖洗，然后進入到離心式濾清器中，在離心濾清器的離心力作用下將金屬粒子、絮狀物等雜質(zhì)分離并收集。具體安裝及原理圖詳見圖1。

圖1 機油系統(tǒng)原理圖

機油系統(tǒng)的工作原理及具體安裝方式如下：

（1）金屬粒子探測器工作原理及安裝方式

A）電路常開_無金屬顆粒 B）電路閉合_有金屬顆粒

圖2 探測器工作原理圖

在主機油泵后、自清式機油濾清器之前，靠近機油濾清器的管路上引出一路，作為檢測支路。為了保證柴油機流量，分流檢測支路的流量一般不超過主機油泵額定流量的10%。金屬粒子探測器內(nèi)腔中裝有細密的金屬網(wǎng)格，網(wǎng)格按照電子線路設置，詳見圖2。當機油由進油口流進到探測器內(nèi)腔時，機油中較大的金屬粒子落在金屬網(wǎng)格內(nèi)將使電子線路導通，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲音或警示燈。金屬粒子探測報警后，柴油機應立即停機并檢查運動件和機油情況，清除裝置網(wǎng)格內(nèi)的金屬粒子后方可消除報警。

根據(jù)探測器工作原理，金屬粒子探測器安裝時時應高于油底殼的油位，避免因機油反沖引發(fā)誤報警。探測器的進油口應豎直向上，回油口豎直向下安裝，根據(jù)其工作原理可知若其水平放置，金屬顆粒不能粘附在探測網(wǎng)上，而是在網(wǎng)下堆積，不能及時的進行報警反饋。

（2）濾清器工作原理及安裝方式

自清式濾清器在工作時，一般有總流量3～5%左右的經(jīng)濾清的油反沖洗濾芯。每隔幾分鐘整個濾芯就會被完全清潔一次，以防止殘留固體物質(zhì)粘滯在濾清器表面上，確保低且恒定的機油壓降，保持濾芯清潔。然后帶有固體物質(zhì)等雜質(zhì)的反沖油將被送至離心式濾清器中。當反沖油從離心濾清器進油管經(jīng)轉(zhuǎn)子軸進入離心濾轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)子下部兩個對稱布置的噴油嘴高速噴出，由此產(chǎn)生反作用力偶，驅(qū)動轉(zhuǎn)子進行高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的離心力。在離心力的作用下，內(nèi)腔機油中固體顆粒及密度較高的雜質(zhì)將被甩向轉(zhuǎn)子內(nèi)壁，粘附在內(nèi)壁青殼濾紙上，濾清后干凈的機油從噴頭噴出后，由濾清器座內(nèi)腔排出，順流沿出油口流出進入油底殼，完成機油的過濾過程。

3試驗驗證

為了驗證本機油系統(tǒng)的可行性及可靠性，對本系統(tǒng)進行了試驗驗證。

（1）金屬粒子探測器試驗驗證

對金屬探測器進行試驗驗證，在金屬探測器前管路內(nèi)放入金屬顆粒，燃油泵起動并運行一段時間后，金屬粒子探測器發(fā)出警報，立即關停進行檢查。經(jīng)現(xiàn)場拆檢，在金屬探測器電路網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了金屬顆粒的存在，當去除掉該部分金屬顆粒后恢復狀態(tài)，故障報警消除。從而證明金屬粒子探測器可正常工作。

（2）離心濾清器試驗驗證

在機車1-8檔位不同試驗工況下，對離心濾進口機油壓力和轉(zhuǎn)速進行測定試驗，當機車處于4檔及以上檔位時，離心濾清器進口壓力大于700kPa，離心濾清器轉(zhuǎn)速大于5500r/min，滿足離心濾清器的工作要求。自清濾清器反沖正常，壓差指示未升高，因此該機油系統(tǒng)達到裝車要求。將離心式濾清器裝車運用了四個多月后，對離心濾清器進行了拆檢，轉(zhuǎn)子體及轉(zhuǎn)子外殼上均有6～8mm厚度的油泥，且該機車大部分時間于低檔位運行，因此，驗證了離心濾清器的使用效果。

4結論

機油系統(tǒng)的合理配置能夠有效地延長機油的更換周期及柴油機的使用壽命。經(jīng)過機車運用考核證實，金屬粒子探測器的使用可以監(jiān)測機油系統(tǒng)中的金屬雜質(zhì)，提高油機保護預警能力了；自清式濾清器結合離心式濾清器的的使用能夠改善機油系統(tǒng)環(huán)境，提高機油系統(tǒng)清潔度。因此，該機油系統(tǒng)可以提升故障的預警幾率，為用戶帶來顯著的經(jīng)濟效益。■

參考文獻

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