WARTSILA RTA主機高壓油泵 及其換向裝置簡介

摘? 要：瓦錫蘭RTA系列主機因單機功率大，常用于VLCC和大型集裝箱船上，但其所占市場份額較少，相關的論文和教材不多，教科書講述簡單也沒有具體的數據，說明書上的介紹又比較散亂。其與眾不同的高壓油泵和燃油凸輪換向裝置往往令輪機管理人員摸不著頭腦，本文就從這方面入手，總結自己的管理經驗，希望能對同行有所幫助。

關鍵詞：閥控式高壓油泵;零位檢查;高壓油泵供油均勻性;噴油定時;浮心凸輪;差動角

0 引 言

WARTSILA RTA系列柴油機是由原來的蘇爾壽公司（后并入瓦錫蘭）制造，因其結構簡單，安全可靠，維修周期長，操作方便，單機功率大，船、機、槳具有良好的匹配性，常用于大型集裝箱船和VLCC上。RTA系列柴油機采用了柔性模塊設計與優(yōu)化技術，可靈活改變發(fā)動機的性能數據;后來又使用Tribo-pack技術，使整機的綜合性能大幅提高;為了節(jié)能，RTA系列柴油機附帶的泵浦和風機采用變頻器控制，是一款傳統(tǒng)柴油機向智能柴油機過度的經典產品。

目前，船用主機主要品牌有MAN B&W和WARTSILA兩種，MAN B&W主機使用較多，各種培訓教材對其結構原理和管理要求均有詳細的介紹。WARTSILA RTA系列主機在我司的VLCC船舶中只有4艘，大家對WARTSILA RTA系列柴油機的結構原理比較陌生，本文就著重介紹WARTSILA RTA柴油機的高壓油泵及其換向裝置，供同行參考。

1 高壓油泵組

1.1 閥控式高壓油泵結構

每兩缸采用一個泵組，每組由兩個高壓油泵組成，各閥從左到右依次是：吸油閥，穩(wěn)壓閥，出油閥和回油閥，如圖1所示。

該泵屬于始、終點調節(jié)式的閥控式油泵，在吸油閥和回油閥控制桿下面裝有兩根偏心軸，分別調節(jié)吸、回油閥閥桿的升程，如圖2所示。

柴油機負荷改變時，調速器通過油量調節(jié)桿和短桿轉動偏心軸，即為供油量的總調。增加轉速時，調速器順時針轉動回油桿偏心軸（與主機正車方向一致），回油閥挺桿下降，間隙變大，回油閥滯后落座，供油時間和供油量增加。當燃油手柄置于停車位置時，只要在柱塞上行的全過程中，吸、回油閥不同時關閉，即可實現停車。每一高壓油泵組上方設立一只由電磁閥控制的停油氣缸，該電磁閥由應急停車按鈕或由遙控裝置的安全保護單元發(fā)出信號來控制，通過打開吸油閥來實現主機的應急停車。

1.2 高壓油泵的零位檢查與調整

在進行零位檢查之前要做很多準備，比如：換向閥要置于正車位置;檢查各閥孔;如何安裝表盤式千分表等，說明書和教材上都能查得到，這里不在詳述。零位檢查，其實就是檢查終點調節(jié)式的高壓油泵，當吸油閥關閉時，回油閥的總行程不得少于規(guī)定值（WARTSILA 7RTA 84T-D主機的規(guī)定值是1.5±0.1 mm，但無論如何不能小于0.8 mm。）

機旁操縱燃油手柄置于0位，正車盤車，使回油桿的偏心輪處于最高位置，即回油閥挺桿和回油閥桿之間的間隙最小。當吸油閥上方的千分表指示為0.02 mm，表明吸油閥已關閉。停止盤車，這時觀察回油閥上方千分表的讀數，其讀數應在1.5±0.1，同時還要確認柱塞上方的千分表是否指示到規(guī)定值a時（即柱塞的無效行程，本船主機型號是WARTSILA 7RTA 84T-D，柱塞的無效行程Sa為16.21 mm±00.02）。如果零位不正確，應調節(jié)吸、回油閥下面的調節(jié)絲桿，使回油閥的升程在規(guī)定值內，然后鎖死調節(jié)絲桿，如圖3所示。

零位檢查時的注意事項：用柴油清洗各閥和閥孔后，安裝出油閥壓力導套時，要用二硫化鉬牛油涂在壓力導套上（pressure bushes），上緊壓力導套到規(guī)定扭矩值后，再用專用扳手順時針旋轉30°;VIT機構和FQC機構要鎖死在零位;主滑油泵和十字頭滑油泵要開啟;關閉安全空氣和控制空氣的二位三通閥，打開其放殘閥，使進、回油閥保持自由狀態(tài)。

1.3 高壓油泵的供油均勻性檢查與調整

高壓油泵供油均勻性檢查就是在高壓油泵零位檢查與調整的基礎上，把燃油手柄置于標定位置（8格），表明回油桿上偏心輪在最低位置，回油閥頂桿和回油閥閥桿之間的間隙最大。這是測量吸油閥的關閉時刻和回油閥的開啟時刻，并保證各泵柱塞的有效行程相等，并符合說明書的規(guī)定。

正車盤車，當吸油閥上方的千分表是讀數為0.02 mm，表明吸油閥已經關閉，開始噴油，停止盤車，在飛輪上查看曲柄轉角，把噴油提前角和柱塞的無效行程Sa記錄在專用的表格內。繼續(xù)正車盤車，當回油閥的上方的千分表指示是為0.02 mm時，表明回油閥已經打開，噴油結束。同時，觀察柱塞上方的千分表讀數為一個規(guī)定值b時，即柱塞的總行程Sb（WARTSILA 7RTA 84T-D主機的Sb為56.46 mm），停止盤車，在飛輪上查看曲柄轉角，把噴油結束角和柱塞的總行程Sb記錄在專用的表格內。那么柱塞的有效行程，也就是供油行程為Se= Sb- Sa，各缸高壓油泵的柱塞供油行程Se偏差值應小于0.2 mm，才能保證各缸供油均勻性。若Se不符合規(guī)定值，應視供油始、終點的變化，酌情調節(jié)吸油閥和回油閥下面的調節(jié)絲桿，如圖4所示。

1.4 噴油定時測量經驗分享

閥控式高壓油泵的定量調節(jié)，就是通過挺桿下方的調節(jié)絲桿，來改變挺桿與吸（回）油閥桿之間的間隙來實現的。在船上調節(jié)噴油定時，先把吸油閥下方的調節(jié)絲桿露出2～3個螺紋出來，回油閥下方的調節(jié)絲桿露出6～7個螺紋，然后再盤車細調，7個缸的高壓油泵全部調完后，能節(jié)約好多時間，工作效率較高。WARTSILIA 7RTA 84T-D主機的高壓油泵噴油定時往往是在上死點后，這點與其他類型主機有很大的不同。注意：禁止在主機運行時調節(jié)挺桿;主機若出現排溫偏差大，只能調節(jié)回油閥下面的調節(jié)絲桿，不能調節(jié)進油閥的調節(jié)絲桿;高壓油泵總的噴油正時只能通過轉動燃油凸輪來實現，而不能通過調節(jié)吸油閥的挺桿間隙來改變。如圖5是船上的實際測量表，供參考。

2 浮心凸輪

2.1 浮心凸輪的結構

MAN B&W傳統(tǒng)柴油機燃油凸輪采用的是雞心凸輪，通過改變滾輪和雞心凸輪的相對位置來實現換向的。而WARTSILA RTA柴油機采用的是浮心凸輪（有的造船廠稱浮動凸輪），燃油凸輪由軸套，翼塊，段塊，套管，正、倒車油壓空間等組成的。2個燃油浮心凸輪布置在一個換向伺服器兩邊，伺服器下方接有正、倒車滑油管和滑油回油管。換向時，凸輪軸不動，通過控制換向閥，中壓滑油經伺服器分別進入左右兩邊燃油浮心凸輪內部，通過改變滑油的進、排方向，來改變正、倒車空間，從而推動浮心凸輪相對于凸輪軸和曲軸差動，以完成每個缸的換向動作，如圖6所示。

燃油凸輪5和錐形套管14通過過盈壓力配合被固定在軸套13上，段塊7用螺栓固定在軸套13上，段塊7把伺服器分割成正車和倒車兩個空間，這兩個空間分別與相應的滑油管路相連。燃油凸輪5，錐形套管14，軸套13，段塊7和套管8，他們組成了一個獨特的整體，可以繞著凸輪軸轉動，但要受到翼塊11的限制，翼塊11是兩個對稱布置的扇形的制動塊，用貫穿螺栓10固定在凸輪軸上。

2.2? 浮心凸輪換向原理

如圖6所示，凸輪軸1在箭頭指示的“DR”方向轉動。正車時，從十字頭滑油泵過來的中壓滑油，通過換向閥的正車通道進入正車連接管“VA”，壓力油通過套管8內部的鉆孔，充滿正車空間“RA”，倒車空間“RB”釋放油壓，確保段塊7被緊緊地壓在翼塊11上，正確的燃油凸輪位置信息通過連接管“VR”被反饋到高壓油泵下方的換向連鎖單元。該單元是由一只液控二位三通閥和一只或門雙向閥組成，液控二位三通閥上有位置指示器，可以直觀地判斷出燃油凸輪是否換向到位。每組高壓油泵對應一組換向連鎖單元，并共同組成與非門氣路輸出。其功能是：當任何一組高壓油泵凸輪換向沒有到位時，就會輸出一個保護信號給氣動邏輯單元（G單元），只有當所有高壓油泵燃油凸輪都換向到位后，此單元才無空氣信號輸出，主機才能啟動，如圖7所示。

當主機接收到倒車信號時，十字頭滑油正車連接管“VA”內的壓力被釋放，從十字頭滑油泵過來的中壓滑油通過換向閥的倒車通道，進入連接管“VB”，倒車空間“RB”被壓力油快速充滿，推動段塊7和燃油凸輪5繞著凸輪軸1并與凸輪軸1旋轉方向相同的方向旋轉，直到再次被翼塊11阻擋住。同時，這個正確的換向位置信息通過連接管“VR”被反饋到換向連鎖單元，轉向指示器指示倒車方向，從而完成了燃油凸輪相對凸輪軸轉過一個差動角。于是，主機在倒車方向上，燃油噴射正時得以改變。

2.3 浮心凸輪管理經驗分享

因WARTSILIA 7RTA 84T-D主機換向時，必須有不低于1.0 Mpa的滑油壓力進入換向伺服器內作為動力油，推動燃油凸輪相對于凸輪軸進行差動。十字頭滑油泵采用了變頻器控制，十字頭滑油泵的壓力并不是說明書規(guī)定的1.2 Mpa，必須滿足慢車時1.0 Mpa以上，快車時1.5 Mpa左右的油壓，這樣才能滿足燃油凸輪的換向要求。另外，因為十字頭滑油泵的進口接在主滑油泵的出口上，所以只有先開啟主滑油泵，當主滑油泵壓力穩(wěn)定時，再開啟十字頭滑油泵。當檢修主機需?；捅脮r，先停十字頭滑油泵，再停主滑油泵。?；捅闷陂g主機盤車時，因浮心凸輪內部無壓力油，浮心凸輪不受控，當浮心凸輪尖端到達最高點后，會突然旋轉下滑，這樣浮心凸輪內部的段塊和翼塊，會發(fā)生硬碰硬的強力撞擊。因此，停滑油泵盤車前，主機機旁應急操縱手柄要放到正車或倒車位置，使浮心凸輪內部的正車空間或者倒車空間保留適當的油壓，避免段塊和翼塊發(fā)生強力碰撞。

3 結 語

WARTSILIA RTA系列柴油機與其他機型柴油機有很大的不同，閥控式高壓油泵柱塞偶件密封性好，磨損小，但結構復雜，管理麻煩;浮心凸輪雖然零部件較多，但工作可靠，而且凸輪軸是分段式的，給拆裝工作帶來方便。作為輪機管理人員只有不斷地學習，彌補知識上的不足，才能更好地在不同類型的船舶上工作。

參考資料

[1] WARTSILIA 7RTA 84T-D主機說明書

[2] 杜榮銘，孫培廷.《船舶柴油機》[J]：116-117.

[3] 韓慶松.SULZER RTA及其改進型柴油機新技術簡介（一）[J].中國修船，1995（5）：22.

[4] 應功偉.簡介SULZER RTA機DENIS-I控制系統(tǒng)特點[J].航海技術，1996（4）：55.

作者簡介：

王鵬標，輪機長，（E-mail）wg070421@163.com