6S70MC主机的日常管理
6S70MC超常冲程柴油机是目前在营运中的冲程缸径比(3.84)最大的柴油机,在好望角型散货船中得到了广泛使用,本文拟就维修保养和运行管理中经常碰到的一些问题以及MANB&W的技术服务函中涉及的、容易出问题的一些部件作一简单的分析探讨。 一、排气阀
1、运行中排气阀的动作及密封件工况的检查：
合上阀位指示器,检查主机在正常运行时排气阀的启闭状况,这时指示器的杆与下部的空气活塞接触,很容易可以看出阀的启闭状态。主机在运转时排气阀也会作相应的转动,在排气阀的空气活塞上开有一凹槽,凹槽的深度为6mn。排气阀杆每转动一圈该凹槽便经过阀位指示器一次,因此可以从阀位指示器位置的高低上观察出排气阀是否旋转。排气阀的旋转速度与主机的转速及负荷有关,负荷及转速越高,排气阀的旋转速度也越快,一般情况下其旋转速度在0.5~5.0转/分左右。
在排气阀缓冲气缸的左侧下部,有一铜质的检验考克,在主机运行时打开该考克可检验排气阀杆和导套的密封性。正常情况下该考克处不漏气或只有少量漏气,若打开考克有大量的滑油及空气的混合物漏出,说明缓冲空气腔漏气,阀杆与导套的上部密封圈需换新；如果有大量的烟气漏出,说明阀杆及导套的下部密封不良,下次解体时需检查测量阀杆导套的磨损情况,视情况更换导套和下部密封圈。 2、停车时排气阀密封件的检查：
停车时先打开排气阀缓冲空气的供气阀,使压缩空气进入缓冲气缸,然后关闭供气阀并放出管路中的空气。合上阀位指示器观察排气阀的动作,此时排气阀应至少保持关闭15分钟才缓慢打开,否则说明缓冲空气腔密封不严。这时应结合在运转时对密封件工况的检查来确定引起密封不良的原因并及时排除。 3、液压启阀活塞：
S/MC系列柴油机的启阀活塞设计为双活塞结构,两活塞之间有一弹簧,在开始关阀的时刻,上部小活塞首先和油缸的缸体接触,由于弹簧的阻尼作用,避免了关阀时的冲击和过大的噪音。早期的MC型机采用的是单活塞的启阀机构,这种机构经常出现关阀冲击声过大的现象,特别是在变速航行时这种现象更为明显,这时需要在下部的液压促动器上对回油量进行调整才能使冲击声消失。相对于单活塞启阀机构,双活塞机构在管理上要方便多了,但随着启阀机构的磨损,特别是排气阀头与阀座的磨损,双活塞机构有时也会出现关阀的敲击声。这时应按照说明书的要求,对启阀活塞的桥规值进行测量。桥规值过大,容易出现关阀的敲击声；桥规值过小,可能会造成排气阀关闭不严。对于6S70MC机,其桥规值的范围在
48.4~51.4mn之间。随着排气阀头及阀座的往复使用及研磨,使得桥规值趋向于
逐渐变小；但排气阀杆与启阀活塞之间的磨损却使得桥规值趋向于逐渐变大。因此更换启阀活塞中的垫块和更换排气阀头及阀座都可以改变桥规值。 4、密封单元：
所谓的密封单元是指为排气阀杆和阀杆导套之间提供密封介质的单元。阀杆与导套之间密封不良时,会使得燃气上窜泄漏,阀杆及导套之间的腐蚀及磨损加剧,燃烧产物及结碳又会造成排气阀开关及旋转的动作不正常,严重的会造成排气阀及阀座烧损。早期的6S70MC机器其导套采用的是铜质材料,后来在使用过程中发现该导套极易被上窜的烟气所腐蚀,在使用8000小时左右时,导套的内壁就有许多的麻点。许多船就出现过这个问题,后来B&W改变了设计,改用铸铁导套,腐蚀得到了控制,但由此也需要考虑对上窜烟气的密封问题。SMC系列柴油机常见的密封单元的有两种,一种为油密封单元,另一种为气密封单元。
油密封单元装在排气阀起吊环的下部,通过一节流孔从启阀系统中引出一小部分滑油。这部分滑油再经过密封油控制单元由外接管路到达阀杆及导套之间,在阀杆利导套之间形成一层油膜起润滑和密封作用。这部分滑油是要}l厌阀杆下行而消耗掉的,一般每天的消耗量在0.7~1.3kg/缸。泊密封单元只有在发动机运转时才会注泊,其工况是否正常可以通过它上面的指示销观察到。正常情况下,当排气阀动作时,指示销也会随着相应的移动,同时若松开外接管路上的检验螺母时,应有少量的滑油流出。
空气密封单元安装在缓冲气缸的下部,与缓冲空气的进口组合在一起,这时经空气密封单元引出的气体是缓冲气缸下部滑油及空气的混合物一一油气。这部分油气经外接管路被引至阀杆和导套之间,阻止燃气上行,同时也起一定的润滑作用。和油密封单元相比,气密封单元基本上不消耗滑油。气密封单元上有两路压缩空气被接人,一路是排气阀缓冲空气,另一路来自主机的控制空气,只有当控制空气压力正常时,密封单元才向阀杆与导套的密封空间供气。气密封单元上也有一指示销,当控制空气供入后,指示销向外凸起时,说明供油气正常。对于这两种密封单元,B&W公司都不赞成船员自己解体检修,因此说明书上也没有关于检修的说明及资料,出现问题需寄到B&W服务商处修理。如要订购备件,只能整体定购。 不论油密封还是气密封单元,油(或气)的出口都是一细小的节流孔,如平时缺乏保养,该节流孔可能会被燃烧产物或其他杂质堵死,这样就失去了密封作用,因此应定期拆下供气管路检查清通。 二、气缸启动阀及空气分配器
气缸启动阀由空气分配器来的空气控制其开启,应经常检查气缸启动阀的密封性。主机运行时可通过用手触摸启动空气支管的温度来判断是否漏气,如果一缸的启动空气管温度明显高于其它缸温度,则说明该缸启动阀漏气。另外还应该利用停车的时间检查启动阀的密封性,以便尽早维修,停车检查的步骤如下： 1.首先应征得驾驶台同意,以防由于启动阀密封不良造成螺旋桨转动；
2.脱开转车机； 3.打开各缸的示功考克； 4.打开主启动阀；
5.关闭空气分配器的进口截止阀；
6.供入排气阀缓冲空气确保各缸的排气阀处于关闭状态； 7.检查无启动闭锁：
8.将主机的控制位置转至集控室或机旁控制； 9.将启动手柄放至启动位置。
这时,正常情况下各缸的示功考克应该没有气流冲出(注意如果某缸活塞处于下死点,即使气缸启动阀漏气,压缩空气可能经由扫气口排出,而示功考克出气不明显),如果某缸的示功考克有气流逸出,则说明该缸的启动阀关闭不严,须解体检修。另外有时可能会有空气从启动阀的上部逸出,这说明该启动阀阀杆上的活塞与导套的间隙过大,需更换相应的部件。
启动阀密封不良时,燃气会污染启动阀杆,造成主机启动时启动阀的动作迟缓,进而高压燃气倒灌使得启动空气管上的防爆片破裂。这时如果情况紧急,不允许拆检启动阀,可将防爆片上部带有孔的盖帽转动一个角度,将透气孔堵住,可以保证主机的用车。
B&W主机的空气分配器比较直观,每个缸有一对相对应的正倒车凸轮,由凸轮控制相对应的滑阀,进而控制该缸的启动阀的动作。主机在止常运转时,凸轮与滑阀的阀杆没有接触,只有在有启动信号时,阀杆才与凸轮接触,启动完成后,阀杆又与凸轮脱离接触。阀杆在凸轮的基因位置时,所对应缸的缸头启动阀受控而完成启动动作,在外圆位置时启动阀不受控而关闭。主机有好多启动系统的故障都是由空气分配器缺乏保养引起的,由于启动空气中含有一定量的水分,在启动过程中流经滑阀的空气又会被节流降温,冷凝水便留在滑阀与导套中形成锈蚀。另外滑阀属于不经常运动的部件,只有在主机启动时才动作,这也是锈蚀卡阻的原因之一。
空分器的滑阀应定期解体,阀杆与导套需彻底清洁,但应避免划伤它们的表面。安装时在滑阀和导套上可适当涂一些润滑油,但在安装弹簧侧的固定螺帽时不要涂抹任何润滑油及润滑脂,以防止固定螺帽在使用过程中松脱。一般情况下解体空分器要在主机停车时进行,如果停泊时没有时间,也可以在主机定速航行时解体。航行时解体空分器要格外小心,避免转动的凸轮对工件和人身造成伤害。 三、高压油泵和VIT机构
S/MC主机的高压油泵不设出口止回阀,只用一个吸入阀将高低压腔隔开。这样一方面在停车时燃油也可以在高压油泵及油头内循环,另一方面,由于没有出口止回阀,高压腔的燃油可以在柱塞下行时迅速降压,避免由于高压油管内燃油不能降压而造成油头二次喷射。吸入阀位于柱塞及套筒偶件的上部,由于燃油的冲刷、腐蚀以及磨损等原因,其密封性能逐渐下降。吸入阀的密封性直接影响到发动机的起动性能及燃烧工况,应定期对其解体检查。在有的S/MC主机上,吸人阀内的滑阀与阀体之间有两道密封令,解体时应注意检查其老化状况,必要时更换。B&W公司的服务函中有关于这两道密封令的故障报告,也许是因为这两道密封令经常出问题,沪东造机厂2004年新建造的主机上取消了这两道令,目前使用也很正常。吸入阀解体装复后应进行密封性试验,将吸入阀正立,把柴油经出油口注入阀体内,过5分钟以后如果没有柴油从滑阀阀座的底部流出,则说明该阀的密封良好。
S/MC柴油机的高压油泵有两种停泊方式,一种是将齿条拉至“0”位,另一种是依靠戳穿阀的动作使得高低压油腔串通。戳穿阀(Puncture Valve)位于高压油泵的上部,它由一个气动活塞和滑阀组成,当主机有停车信号时,压缩空气进入活塞上部的腔室并压活塞下行,活塞下部的长杆销子戳压滑阀使得滑阀打开,这样燃油经泵壳内的孔回到吸入侧。戳穿阀属于不经常动作的部件,压缩空气中含有的水分容易在气动活塞上部空间形成水锈,另外长杆销有一部分在停车时与燃油接触,而主机运转时又与燃油脱离接触,在高温的环境中该部分长杆销上的燃油容易碳化,所有这些原因都使气功活塞容易卡死。一般情况下气动活塞卡在下部位置即戳穿阀开启位置的比较多。主机长时间运转停车后再次启动时,以及长时间停车后第一次启动时都有可能出现戳穿阀卡死的现象,而这时船舶大多处在进出港或靠离码头的关键时刻。如果由于戳穿阀的原因造成主机不能启动或启动后有部分缸不发火,在紧急情况下可用铜锤或铅锤敲击戳穿阀的上部,经震动后气动活塞有可能复位。也可以在平时准备好一个用加长的M10螺栓焊接的专用工具,在出现上述情况时,先关掉主机系统的安全空气,然后拆下故障戳穿阀上的空气管及接头,将M6螺栓拧入气动活塞上部的中心孔,向上拉动活塞即可。如果2个人共同去做这项工作,1到2分钟就可以完成,不至于耽误太多的用车时间。平时在主机停车时应加强对戳穿阀的保养,经常拉出气动活塞清洁。但注意在拉出活塞之前要关闭油泵的进口截止阀,并打开油泵下部的泄油阀泄压,防止拉出活拉塞时燃油冲出。
VIT机构的作用是在部分负荷时通过调节柴油机的喷油定时,使得汽缸内的爆炸压力维持在较高数值,以提高柴油机的热效率。VIT机构由气缸、连杆、齿条以及内壁带有反螺纹螺旋线的定时滑块组成,当汽缸拉动齿条动作时,定时滑块转动并依靠螺旋线驱动高压油泵的套筒上下移动,以此改变喷油定时。VIT气缸由2路空气控制,一路为控制空气源来的动力空气,另一路为信号空气。信号空气由一比例阀提供,该比例阀的调节压杆与主调油轴相连。比例阀与调节压杆均布置在应急操纵台前侧。随着调油轴的动作,当调节压杆朝着比例阀的方向摆动时,比例阀输出的信号空气压力变大→VIT气缸的活塞外移→齿条向内推→齿条刻度减小→泊泵的套筒下降→喷油定时提前→Pmax升高。若调节压杆向远离比例阀的方向摆动,上述的动作均相反。调节压杆的动作是这样设计的：当主机负荷低于额定负荷的85%时,随着负荷的增加调节压杆压向比例阀,Pmax逐渐升高；当主机
负荷高于额定负荷的85%时,随着负荷的增加调节压杆远离比例阀,Pmax又逐渐降低,以避免爆压过高。
VIT机构的调节应结合示功图和工况评估进行,既可以在调节压杆处总调,也可以在各缸的齿条处分调。按照说明书的要求,6S70MC主机的爆压不应超过14MPa,各缸的压缩压力和爆压力的差值应在3~3.5MPa之间,不允许超过3.5MPa。一般说来,出现下面2种情况时应对VIT机构进行调整。一是燃油品种变化时,不同的燃油品种,其发热值和滞燃期不同,可以根据示功图对VIT机构作适当的总调。二是高压油泵的柱塞和套筒磨损严重时,因为随着高压油泵柱塞及套筒偶件的磨损,其泵油效率也会变化,进而导致喷油定时滞后,这时也应该结合示功图对vπ机构进行调整。
四、气缸润滑和气口检查
和L系列柴油机相比,S系列柴油机的气缸油注油率有所增大。B&W推荐的注油率为0.8～1.2kg/bhp.h,对于6S70MC主机,在持续服务转速86.2r/min时,测得的指示功率是18000IHP,正常航行时每天的气缸油消耗是470kg左右。目前新型柴油机都装有由负荷变化来控制注油量的装置一LCD,其作用就是在变速航行时依靠加大注油量来改变气缸内的润滑状况。由于柴油机在变负荷运行时其热负荷及机械负荷都发生变化,造成活塞环槽及活塞环发生热变形和机械变形,这时在气缸壁上比较难以形成油膜,需要加大注油量来改善润滑状况,一般需要加大到原来注油量的125%左右。
新机器在磨合期内的注油量调整除按照说明书的要求外,还应结合气口检查来进行。一般新接船时的注油量都在推荐注油量的200%左右,接船后主机运行2~3天时间内应调到150%左右。以后的每次调整应结合气口检查以单缸微调为主,如时间允许,每航行200～300小时检查调整一次,每次调整的幅度以5～10%为宜,这样经过5～6次调整应该能调整到最佳注油状态。
由于气缸油的作用并不仅仅是润滑,他还起到密封、传热、中和燃烧生成物等作用,因此气缸注油率也不是一成不变的,应该随着气缸的磨损和燃油品质的变化对注油率做出适当调整。气缸套与活塞的磨损较大时,会造成烟气下窜,这一方面会破坏气缸壁上油膜的形成,另一方面也会引起扫气箱起火,此时,临时的处理办法是调大气缸注油量,增强气缸泊的密封作用。还有,目前大部分地区所供燃油的含硫量均在2～3%m/m之间,根据我们对气口的检查,这种品质的燃油使用50号气缸油(总碱度TBN为50)在推荐注油量时是比较合适的。但有的地区供应燃油的含硫量可能偏高,如果燃油的含硫量在4～4.5%m/m之间,则应该考虑加大气缸油的注油量以中和燃烧生成物中的酸性成分。
气口检查是了解气缸状况的最简单有效的办法,通过在扫气箱内的扫气口可以观察到活塞、活塞环、气缸壁等的状况及燃烧产物的堆积情况。为了更准确地了解气缸内的状况,在气口检查前的变速用车时最好切断气缸油泵的LCD功能,并且在停车后的第一时间进行气口检查。这时气缸油的注入量没有变化,而且低负荷运转时的不完全燃烧产物也较少,最能反映气缸润滑的真实状态。