某型船用柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油泵壓力低故障分析及處理

山曙光 魏祥波 薛金強(qiáng) 劉近報(bào) 徐同江

摘要： 船只上的動(dòng)力是由船艙內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)提供的，發(fā)動(dòng)機(jī)是船舶的心臟，其可靠性對(duì)船只的正常行駛尤為重要。針對(duì)某船廠柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)預(yù)潤(rùn)滑油壓力低，導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)的問(wèn)題，分析柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油泵的安裝及工作原理，進(jìn)回油管路布置等，從多個(gè)方面排查找出導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油泵壓力低缺陷的根本原因;通過(guò)對(duì)預(yù)潤(rùn)滑油泵的進(jìn)回油管重新布置及優(yōu)化并更換大流量油泵，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油泵壓力低的故障，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)。

Abstract： The engine is the heart of the ship， and its reliability is especially important for the smooth running of the ship. Aiming at the problem that diesel engine in a shipyard could not start due to the low pressure of pre-lubricating oil， the installation and working principle of diesel engine pre-lubricating oil pump and the layout of inlet and outlet oil pipeline were analyzed， and the root cause of low pressure defect of engine pre-lubricating oil pump was found out from multiple aspects. By rearranging and optimizing the inlet and outlet pipes of the pre-lubricated oil pump and replacing the high-flow oil pump， the fault of low pressure of the pre-lubricated oil pump of the engine is solved and the normal start-up of the engine is ensured.

關(guān)鍵詞： 船用柴油機(jī);預(yù)潤(rùn)滑油泵;壓力低

Key words： marine diesel engine;pre-lubricating oil pump;low pressure

中圖分類(lèi)號(hào)：TK429 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）04-0161-03

0 ?引言

某船廠安裝了兩臺(tái)柴油機(jī)和四臺(tái)機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī);機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)用于船只內(nèi)部發(fā)電。柴油機(jī)連接齒輪箱，齒輪箱連接螺旋槳;通過(guò)操控齒輪箱來(lái)確定柴油機(jī)前進(jìn)的方向，操控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制航行的速度。

發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前，預(yù)潤(rùn)滑油泵提前工作，主要功能是將足夠數(shù)量的滑油輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)各軸承、齒輪等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)件，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量和雜物，防止因潤(rùn)滑不良，造成嚴(yán)重故障。

本文針對(duì)柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油壓低導(dǎo)致無(wú)法正常啟動(dòng)的問(wèn)題，開(kāi)展相關(guān)故障原因分析、排查及定位，并提出改進(jìn)措施及方案。

1 ?故障描述

船廠反饋某型柴油機(jī)起動(dòng)困難，發(fā)動(dòng)機(jī)儀表上不顯示任何故障信息?，F(xiàn)場(chǎng)連接診斷軟件進(jìn)行起動(dòng)測(cè)試，能聽(tīng)到電動(dòng)預(yù)供油泵響聲，預(yù)供油泵正常工作，但從儀表上看不到滑油壓力提升。正常情況下，預(yù)供油泵作用時(shí)，壓力會(huì)提高，當(dāng)滑油壓力達(dá)到0.5bar（相對(duì)機(jī)油壓力，1bar=0.1MPa）時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)才會(huì)起動(dòng)。多次測(cè)試，油壓偶爾會(huì)提升一點(diǎn)，但始終達(dá)不到0.5bar。

該柴油機(jī)起動(dòng)有兩種方式：一種是正常啟動(dòng)，一種是緊急啟動(dòng)。正常啟動(dòng)是點(diǎn)按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)預(yù)供油泵工作，向各個(gè)運(yùn)動(dòng)副輸送機(jī)油潤(rùn)滑，當(dāng)油壓建立在0.5bar時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。緊急啟動(dòng)是按住啟動(dòng)開(kāi)關(guān)5s，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)直接跳過(guò)預(yù)潤(rùn)滑直接啟動(dòng)。發(fā)生此故障時(shí)雖然可以通過(guò)緊急啟動(dòng)起車(chē)，但是會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件造成一定程度的磨損，除非在緊急條件下，否則不建議緊急啟動(dòng)。

由于本產(chǎn)品匹配的是換機(jī)船，所以很多設(shè)計(jì)都會(huì)以現(xiàn)有船體的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以才會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題，該問(wèn)題嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用的可靠性，對(duì)船只的正常航行產(chǎn)生了不良影響，亟需找到造成該問(wèn)題的原因，并制定相應(yīng)的措施，解決該問(wèn)題。

2 ?柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑系統(tǒng)介紹

2.1 電動(dòng)預(yù)供油泵構(gòu)造及作用

電動(dòng)預(yù)供油泵組件由電機(jī)、油泵和繼電器組成。

油泵：由泵體、內(nèi)外轉(zhuǎn)子等組成。其內(nèi)轉(zhuǎn)子通過(guò)半圓鍵與油泵軸連接在一起，工作時(shí)電機(jī)帶動(dòng)油泵軸，油泵軸帶動(dòng)油泵內(nèi)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將柴油機(jī)底殼內(nèi)的潤(rùn)滑油不斷壓入柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)副處，達(dá)到所需要的供油壓力，停止工作。

單向閥裝在油泵的出口處，它是由閥體、閥芯等部件所組成。其功能為：當(dāng)柴油機(jī)正常工作時(shí)，防止?jié)櫥到y(tǒng)內(nèi)的機(jī)油由油泵處回流到柴油機(jī)底殼。

2.2 預(yù)潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理

當(dāng)柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)預(yù)供油泵工作，從油底殼中抽出潤(rùn)滑油，將潤(rùn)滑油進(jìn)入柴油機(jī)潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行潤(rùn)滑。油泵出油管中設(shè)置有單向閥，防止?jié)櫥突亓鳌Ｆ饎?dòng)機(jī)起動(dòng)后，電動(dòng)預(yù)供油泵停止工作，改變?yōu)椴裼蜋C(jī)自身的機(jī)帶泵供油進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)柴油機(jī)停機(jī)后，潤(rùn)滑油回落到油底殼。預(yù)潤(rùn)滑油回路如圖1所示。

總體來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑系統(tǒng)主要有5個(gè)方面的作用，具體如下：

①密封作用。利用潤(rùn)滑油的粘性，附著零件表面，從而提高零件的密封效果。

②減摩作用。減輕零件表面之間摩擦，減少零件的磨損和摩擦功率損失。

③防銹作用。潤(rùn)滑油附著零件表面，防止運(yùn)動(dòng)零件表面與水分、空氣接觸而發(fā)生氧化。

④冷卻作用。通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)過(guò)程，帶走零件所吸收的部分熱量。

⑤清潔作用。潤(rùn)滑油循環(huán)過(guò)程中不斷帶走因零件損失所產(chǎn)生的金屬細(xì)屑和其他雜質(zhì)。

3 ?故障樹(shù)的建立

為了快速鎖定故障原因，針對(duì)柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油壓力低問(wèn)題，及預(yù)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，建立故障樹(shù)，如圖2所示。

4 ?故障原因排查及分析

根據(jù)故障樹(shù)對(duì)可能引起預(yù)潤(rùn)滑壓力低的原因進(jìn)行逐一排查，縮小目標(biāo)。

4.1 預(yù)潤(rùn)滑油泵

①油泵位置：油泵安裝位置偏高，會(huì)增加油泵吸油的阻力，降低油泵建壓的能力，會(huì)造成機(jī)油壓力難以提升的問(wèn)題。經(jīng)排查，由于安裝在船上面，電控預(yù)供油泵的安裝的位置提高了，發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的油壓液面低于預(yù)供油泵的位置，導(dǎo)致吸油困難。經(jīng)與船廠溝通，船廠不允許將油泵的安裝位置下降。原因是船在航行的過(guò)程中，底部容易造成積水現(xiàn)象，若電控預(yù)供油泵的位置下降，會(huì)增大燒壞油泵的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)商議建議更換大流量的預(yù)潤(rùn)滑油泵。

②油泵流量：油泵工作額定流量低，建壓能力不夠，也會(huì)造成難以建壓的問(wèn)題。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)供油泵的流量是60L/min，建議更換70L/min的油泵。

4.2 油管問(wèn)題

①油管堵塞：若油管內(nèi)部堵塞，會(huì)造成吸油時(shí)機(jī)油流量減小，難以滿足建壓時(shí)所需的機(jī)油流量，建壓困難。經(jīng)拆裝排查，油管內(nèi)部無(wú)堵塞，可排除油管堵塞造成預(yù)潤(rùn)滑壓力低的可能性。

②油管布置：經(jīng)了解，船體是換機(jī)船，保留了原來(lái)的安裝臺(tái)架，安裝位置等都已確定，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)需要和現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)架的安裝位置保持一致，經(jīng)與技術(shù)溝通，由于電動(dòng)預(yù)供油油泵安裝位置已確定，只能將出油口的位置由圖4位置改變成圖3位置。由于船自身的特性，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在船體上，機(jī)油液面會(huì)是一個(gè)傾斜的狀態(tài)，如圖所示，而本機(jī)的出油口安裝在了機(jī)油液面最低的位置。一旦油液面下降一定程度，油泵工作，會(huì)出現(xiàn)吸油管流量減少，空氣增加，增加油泵建壓的難度，建議經(jīng)常檢查，保持油底殼足夠的機(jī)油。由于出油位置無(wú)法改變，故排除出油口位置對(duì)油泵工作的影響。

油管布置情況也會(huì)對(duì)油泵的建壓有影響。經(jīng)排查現(xiàn)場(chǎng)吸油管比較長(zhǎng)，空氣段也較長(zhǎng)，油泵在工作的時(shí)候需要先排出一部分空氣，才能吸入油建壓，會(huì)存在引起油壓低的可能性。如圖5所示。

現(xiàn)場(chǎng)重新布置油管后啟動(dòng)嘗試，仍然啟動(dòng)不了?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)往油管路里澆灌機(jī)油，如圖6所示。第一次啟動(dòng)成功，但后續(xù)起動(dòng)測(cè)試，仍起動(dòng)不了。說(shuō)明油壓低問(wèn)題有油管布置方面的原因，但不是主要原因。

③油管管徑：油管管徑對(duì)油泵的建壓也有一定的影響，管徑代表著機(jī)油管內(nèi)流量，流量越大，油泵越容易建壓。經(jīng)排查，現(xiàn)場(chǎng)油管接口處只有13mm，建議增加油管的管徑。

4.3 監(jiān)控問(wèn)題

儀表上的油壓讀數(shù)問(wèn)題，也可能是油壓傳感器損壞，導(dǎo)致油壓讀數(shù)不準(zhǔn)，以致油壓無(wú)法達(dá)到起動(dòng)所需的壓力。將正常的油壓傳感器安裝測(cè)試，結(jié)果一樣。故油壓傳感器正常，排除油壓傳感器損壞造成預(yù)潤(rùn)滑壓力低的可能性。

4.4 電源問(wèn)題

①電瓶電壓：電瓶的電壓也是影響油泵工作的重要因素。有時(shí)電瓶?jī)x表上顯示電壓值是24V，但是工作時(shí)電壓會(huì)大幅下降，對(duì)油泵正常工作產(chǎn)生影響。經(jīng)排查，現(xiàn)場(chǎng)是由2塊200AH的12V電池并聯(lián)，然后再與另外兩塊電池并聯(lián)，電壓足夠，并重新將電瓶充滿電后測(cè)試，仍然不行，故排除電瓶電壓造成油泵工作異常的可能性。

②油泵電壓：懷疑線路問(wèn)題導(dǎo)致油泵的電壓低，造成油泵不能正常的工作?，F(xiàn)場(chǎng)用萬(wàn)用表測(cè)試油泵在工作時(shí)電壓情況，經(jīng)測(cè)試，電壓正常。排除油泵電壓造成油泵工作異常的可能性。

經(jīng)過(guò)分析，基本上確定為油泵的安裝位置及額定流量，油管布置及管徑因素造成預(yù)潤(rùn)滑油泵建壓困難。由于油泵安裝位置，船廠不允許下移，從其他三個(gè)因素中去排查。

5 ?處理方案

經(jīng)過(guò)分析并與船廠及油管廠家反復(fù)溝通，初步做出如下方案。

①更換預(yù)潤(rùn)滑油泵：首先測(cè)試預(yù)供油油泵是否正常，更換同等額定流量的預(yù)潤(rùn)滑油泵，經(jīng)測(cè)試，無(wú)效果;現(xiàn)場(chǎng)預(yù)供油泵的流量是60L/min，估計(jì)能力不足，協(xié)調(diào)廠家?guī)?lái)流量為70L/min的油泵，替換安裝。啟動(dòng)測(cè)試，有時(shí)能啟動(dòng)，有時(shí)啟動(dòng)不了。

②協(xié)調(diào)油管廠家更換管徑更大的油管：現(xiàn)場(chǎng)油管管徑為18mm，但是接口處只有13mm，協(xié)調(diào)管路廠家到現(xiàn)場(chǎng)出方案，將接口處改為19mm，前后油管接頭內(nèi)徑如圖7所示，油管管徑由18mm改為22mm，重新安裝連接。

最終通過(guò)改變油管線走勢(shì)，更換大管徑油管，更換大流量油泵后，重新起動(dòng)測(cè)試。結(jié)果顯示：發(fā)動(dòng)機(jī)可以正常起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)間為5s左右。油泵及油管更換前的方式如圖8所示，更換油泵及油管后方式，如圖9所示。

6 ?總結(jié)

通過(guò)建立故障樹(shù)的方法，對(duì)可能發(fā)生的原因逐一排查，能更快的鎖定問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因，快速的解決問(wèn)題。

本次柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油壓力的故障，是由于船廠要求將電動(dòng)預(yù)供油泵位置提升引起的;位置提升，油泵機(jī)油液面高于油底殼機(jī)油液面，導(dǎo)致油泵的建壓能力不夠。通過(guò)改變油管管徑及更換大流量油泵，提升油泵的建壓能力，順利解決了該故障，保障了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜燕成.應(yīng)急柴油機(jī)預(yù)潤(rùn)滑油泵壓力低故障分析與處理[J].電力安全技術(shù)，2018，20（10）：56-59.

[2]徐武，孫鵬軍，鄭文勝.某型柴油機(jī)滑油壓力低故障原因分析[J].柴油機(jī)，2021，43（01）：55-56，60.

[3]劉樂(lè)新，李立恒.某型發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)無(wú)滑油壓力故障分析[J].航空維修與工程，2019（06）：68-71.

[4]譚蓉，趙樹(shù)茂.某型發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力調(diào)節(jié)異常故障原因分析[J].長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，21（02）：6-9.

[5]史占軍，劉諾沙，張文超.關(guān)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)預(yù)潤(rùn)滑技術(shù)探析[J].科技風(fēng)，2015（13）：43.