船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法的研究

船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法的研究

摘要：柴油机在船舶实际生产中的应用日趋广泛，其中燃油系统被称为船舶柴油机的血脉和心脏，燃油系统的工作状况将对船舶柴油机的使用寿命和性能产生直接影响。本文主要对船舶柴油机在实际运行过程中燃油系统的常见故障进行分析，并结合实际研究提出了相应的故障排除方法。

关键词：船舶柴油机燃油系统故障排除

1 引言

船舶柴油机为船舶提供电力和推进动力，所以也称为船舶的动力装置，它是保证船舶安全航行、作业和停泊，以及船员、旅客正常工作和生活所必需的动力机械设备。船舶柴油机燃油系统故障将直接影响船舶航行安全，影响柴油机的动力性、经济性和可靠性。燃油系统被称为船舶柴油机的血脉和心脏，燃油系统故障将直接影响船舶航行安全，对船舶柴油机的可靠性、动力性、经济性和使用寿命等性能产生重要影响。

燃油系统是被誉为船舶柴油机的血脉和心脏，而喷油泵就是燃油系统中最重要的组成部件——心脏，它的作用是使燃油由低压提升为高压，然后通过喷油器把燃油雾化，按船舶柴油机各缸发火次序定时、定量、均匀地喷入燃烧室内和空气混合形成可燃混合气，并燃烧做功。喷油泵的结构相对复杂，柴油机的三对精密偶件：喷油嘴偶件、喷油泵出油阀偶件和喷油泵柱塞偶件都集中在喷油系统当中。务必选择专用仪器调试调速器和喷油泵，调试好的调速器和喷油泵不能随便拆卸。这是因为喷油泵的供油均匀性、供油规律和供油量大小将会对船舶柴油机的经济性、可靠性和动力性产生直接影响。调速器性能的优劣也会对船舶柴油机工作灵敏性、可靠性和转速产生直接影响。喷油器性能优劣直接影响燃油的雾化质量，而燃油的雾化质量又会影响燃料的燃烧效果；尽管喷油器的结构不是很复杂，但一定要经过专用检测仪进行检查和调试。船舶柴油机燃油系统中的滤清器、输油泵、喷油器和高低压输送油管等组成部件的性能很重要，一定要特别注意保养，定期进行清洁和检查。此外，喷油正时也非常重要，即使燃油系统各零部件性能良好，但喷油提前角不对也会对船舶柴油机的经济性、动力性和排烟情况产生直接影响。在对船舶柴油机燃油系统进行故障诊断前，一定要对燃油系统方面的相关知识熟练掌握，针对船舶柴油机发生的故障与检测结果，进行综合分析研究，作出准确的判断，以最简捷有效、最科学合理的措施进行故障排除。

船舶柴油机在运行过程中发生各种故障，故障原因多样千变万化，英国柴油机工程师和用户协会曾作过专门的调查研究，研究结果显示，船舶柴油机的故障主要表现为燃油系统的故障，燃油系统故障占总故障的百分之六十以上，比例最大；而在造成船舶柴油机停机故障的各种原因中，燃油系统的故障所占比例也是最大的，约占总故障的百分之二十七。因此，探讨和研究船舶柴油机燃油系统的故障分析及排除方法具有极为重要的现实意义。

2 常见船舶柴油机燃油系统的组成

常见的多缸船舶柴油机的燃油系统主要组成部件：燃油箱、、输油泵、低压油路、喷油泵、高压油路、燃油滤清器、传感器、喷油器、电子控制单元等。其中，低压油路燃油压力相对较低，它的主要目的是将燃油输送到喷油泵；高压油路燃油压力较高，它的主要作用是将燃油以高压通过喷油器后喷入燃烧室，经燃烧后产生的废气从船舶柴油机的排气管排出。如图1所示。

图1 常见船舶柴油机燃油系统

1——油箱；2——高压油泵；3——滤清器；4——传感器；5——电子控制单元；6——喷油器；

7——限压阀；8——共轨管；9——压力传感器

船舶柴油机燃油系统主要组成单元由燃油供给和调速两部分构成，工作时，输油泵从油箱吸取柴油，送至柴油滤清器，经滤去杂质后进入喷油泵。柴油经过喷油泵作用后，压力被提高到10MPa以上，再根据柴油机的工作情况，改变喷油量，通过喷油器喷入气缸燃烧室内，并在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大很多（约为喷油泵标定工况下最大供油量的2～3倍），输油泵供应的多余柴油经喷油器回油管和限压阀（溢流阀）流回到输油泵进口或直接流回油箱。

调速系统通过一套与调速器相联接的机械传动机构直接移动喷油泵调节齿条来实现调节船舶柴油机转速，以防止船舶柴油机发生飞车事故。

当外负荷增加，柴油机转速过低时，调速器就利用操纵杆拉动喷油泵调节齿条向增加供油量方向移动，使喷油泵喷油量增加，从而提高转速；反之，则减少喷油量进而降低转速，最终达到稳定船舶柴油机转速的目的。

3 船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法

船舶柴油机在日常工作中会发生各种各样的故障，引起故障发生的根源千变万化，我们必须从表面现象到本质原因进行探究、分析和查找，并最终确定导致故障的根本原因，排除故障。

当船舶柴油机在运行过程中发生故障时，轮机工程技术人员应保持沉着、冷静，结合工作实践经验和相关专业知识，仔细检查，及时对故障的特征进行认真分析，并透过现象看清本质故障，对故障产生的根源作出准确判断。在实际工作中，应采取“观看”、“倾听”、“触摸”、“嗅闻”等综合方法确定船舶柴油机哪一个系统或哪一个部件发生了故障，然后“对症下药”，及时排除故障：

“观察”：观察现象。观察船舶柴油机排气烟色、各仪表的读数，以及油、水等温度、压力的变化情况；

“倾听”：倾听声音。用细长的螺丝刀或其它金属棒作为辅助工具，轻触船舶柴油机表面，诊断运动部件所产生的声音是否正常；

“触摸”：触摸温度和振动情况。依靠手掌感觉检查判断船舶柴油机运动部件、配气机构等的工作情况和船舶柴油机运转时振动情况；

“嗅闻”：嗅闻气味。依靠感官鼻子的嗅觉功能，辨别判断船舶柴油机各部位是否产生异常气味。

必要时，应配合拆检查找故障原因。如图2所示。

图2 船舶柴油机燃油系统常见故障分析研究及排除故障方法3.1 各缸供油量不均匀故障分析及排除方法

当船舶柴油机的各缸供油量不均匀，偏离一定范围（在标定工况下超过百分之三，部分负荷时超过百分之十，怠速工况超过百分之十五）时，船舶柴油机就会出现工作粗暴、运转不稳、缸内积炭、排气冒烟、油耗增加和功率降低等现象。

（1）个别缸喷油器的喷孔因积炭或磨损，导致喷孔面积缩小或扩大。当喷孔面积缩小时，供油量则减少；喷孔面积扩大时，供油量增加。要按要求定期清除喷油器、喷孔积炭。

喷油嘴等精密偶件具有很高的表面光洁度、严格的几何形状和严密的配合关系，正常使用寿命一般为2500h以上，但据调查，除制造质量和保管欠妥等原因之外，由于乱拆乱卸、清洗不当、装配调整不当、使用劣质燃油等原因，很少喷油嘴偶件使用寿命超过1500h，一般多在500h左右，有的甚至更短。如检查发现，喷油嘴的精密偶件需要进行更换，必须清楚喷油嘴偶件在设计和制造过程中是按实际测量的流量值和技术精度误差段进行分组的，同一船舶柴油机一定要根据具体要求选取同一组的喷油嘴偶件，不能随意取用。

（2）各缸的柱塞偶件磨损程度会出现差别，个别缸的磨损相对较多，造成密封性能变差，导致该缸的供油量减少。因此，出现各缸供油量不均匀时应对柱塞偶件进行密封性能检查，对磨损严重，已超过允许范围时，必须对偶件进行更换，待喷油泵各偶件重新安装后，应拿到试验台上进行调试校验，使喷油器的开启压力与标准喷油器要求的开启压力一致，以保证各缸供油量均匀。

（3）油量调节机构的齿条与轮齿之间、调节叉与柱塞调节臂之间，由于磨损程度不同会造成固定螺钉松动，配合位置出现改变，导致柱塞斜槽与回油孔相对位置发生不同的变化，造成柱塞的有效行程出现差异，导致各缸的供油量不均匀。