MEC主机排气阀敲击的原因分析与管理对策

贺孝明

我司“松”字号系列船舶主机为MANB&W.MEC;6S50MEC电喷柴油机，在运行中排气阀曾发生严重的敲击声，后来在机务管理人员，MAN厂家，船员的共同努力下，将这一问题予以解决，在此将这一故障产生的原因，解决的过程，以及管理的对策进行总结，以便和同行们一起探讨与学习。

MEC主机采用的是目前最先进的电喷共轨技术，对柴油机燃油的喷射，气阀的启闭，换向启动操作都由电控单元ECU控制完成，并且主机运行的各参数都可通过CoCoS－EDS系统进行实时在线监测，因此排气阀的开启定时，阀杆的开启行程，关闭延迟时间都可进行在线监测。

1.故障现象

首先在主机MOP电脑上发出ExhaustValveClosingTooSlow报警，查看CoCoS－EDS主机在线监测系统，发现排气阀的关闭延迟时间（ExhaustValveCloseDelay）为95msec.左右，并且逐步变大，当延迟时间达到105msec.左右时便发出巨大的敲击声，主机减速运行后，敲击声又会消失。当发生敲击声时，观察该缸的运行参数，排烟温度，缸套冷却水出口温度，活塞冷却油温度都没有明显的变化。

2.故障的原因分析

从主机的运行参数与监测报警来看，就只有排气阀关闭太慢（ExhaustValveClosingTooSlow）报警，关闭延迟时间增加，其它的参数都正常，所以也就是排气阀关闭太慢，当该缸达到发火时间时，排气阀还没有完全关闭落座，此时气缸内燃烧压力急剧增大，强大的燃烧压力顶起排气阀杆，迫使该阀急速落座，排气阀杆与阀座发生强烈撞击，而发出巨大的敲击声。从主机各缸的排烟温度，冷却水温度，油门负荷没发生明显变化的情况来看，也排除燃烧敲缸的可能性。当发生敲击时，打开该缸的示功考克，发出敲击声的时刻，示功考克有火舌冒出，这也更证明敲击声是该缸发火时，燃气迫使该阀急速落座发生的。对发生过敲击的排气阀进行更换检修，从检修的情况看，排气阀杆与阀杆导套结碳较多，但并没有卡死，执行液压活塞，阻尼活塞，空气活塞等各运动部件之间并没有发现明显的撞击痕迹，这从侧面说明排气阀的敲击声也就是阀杆与阀座相撞击发出的。

3.导致排气阀关闭延迟的因素与管理对策

3.1空气弹簧气缸内空气压力不足

排气阀的开启是由液压驱动执行活塞，将排气阀打开，而排气阀的关闭是由空气弹簧受压后的膨胀力将阀关闭，如果空气压力不足就会导致排气阀的关闭延迟。导致空气气缸内空气压力不足的因素有以下几方面：

（1）空气气缸的密封令失效，导致空气漏泄严重。空气气缸的密封令很多，有油缸与气缸分隔法兰上面的三道密封令，空气活塞上面的四道密封令，其中最关键的一道是排气阀导套内的密封令，这也是MEC机与MCC机排气阀不同的地方，MCC机排气阀导套与阀杆之间采用的是多道气封环，而MEC机排气阀对此进行了改进，采用了油封方式，就只有一道密封令，因此这道密封令的作用很关键，检修时需予以关注。

（2）密封油控制单元（SealOilControlUnit）失效。采用密封油控制单元，向排气阀杆与阀杆导套之间定时定量注入少量机油，对其进行润滑与密封。这是MEC机排气阀设计改良的一大特点，其密封与润滑原理见上图。

按照设计要求，每个排气阀的密封油控制单元往空气弹簧气缸底部的导套注油量为每天1Lit左右，这样就能对阀杆与导套之间形成有效油封，并且进行润滑。同时耗油量少，达到了经济有效的目的。如果密封油控制单元功能异常，若注油量太大，不但乱费机油，而且会导致排气阀杆与导套之间结碳严重，增大阀杆与阀杆导套的磨擦阻力，进而会加剧排气阀关闭的延迟程度；如果注油量太小，则不能形成有效油封，空气漏泄增加，会导致空气弹簧压力下降，导致排气阀关闭延迟而发生敲击。所以平时需加强对密封油控制单元的检查，主机运行时确认注油阀杆左右运动自如，拆开注油接头，检查排气阀每次启闭时，是否有少量的机油注出。按说明书的要求定期对各部件进行拆检，对注油通道与节流孔进行检查清通，确保其工作正常。

（3）空气弹簧的补气不畅。正常情况下，排气阀在工作时会产生空气消耗，消耗的空气由排气阀控制空气及时进行补充，保持空气弹簧的工作压力不变。但是如果补充气路不畅通，补充空气管径太小，流阻大，空气压力损失大，空气中的水分油泥多，造成管路与阀件部分堵塞，单向阀的性能不好，造成节流与压力损失，导致排气阀空气气缸内实际工作压力不足，使排气阀关闭延迟过大。从本船的这次故障来看，位于空气气缸下部的补气单向阀的性能不好，是导致排气阀敲击的主要因素之一。起初使用的是国产单向阀，排气阀时有敲击，后来换用MAN厂家原装单向阀，在空气弹簧压力相同的情况下，发现排气阀的关闭延迟时间缩短了15mSec.左右，对两种单向阀进行拆检对比发现二者存在如下不同之处：（1）国产单向阀的阀芯直径为8mm，原厂阀芯为10mm。（2）国产阀的弹簧粗硬，原厂阀的弹簧比较柔软。从二者的对比结果分析得出，国产单向阀的阀芯小，弹簧粗硬，从而其启阀压力较大，流通面积小，补气时形成节流，压力损失大，造成补气不足，空气弹簧的实际工作压力降低。现在为节约成本，降低备件费用，公司号召使用国产备件，所以以后在使用这种国产阀时，要特别留意，将弹簧改换成尺寸相当，弹性系数较小的弹簧，同时在使用中进行跟踪观察。为防止故障的发生，保证补气畅通，从日常维护方面应做好以下工作：（1）经常泄放控制空气中的残水，防止空气管路中的水分油泥太多而产生堵塞。（2）检查保持空气弹簧的工作压力正常，一般为0.7MPa，经常对控制空气系统进行查漏，防止空气漏泄。（3）定期对控制空气减压阀进行拆检，对其滤塞进行清洁，保证其工作正常。（4）如果补气管径太小，可以考虑将各缸的供气总管改成较大一号的尺寸，以减小流阻损失，保证各缸的供气压力一致，同时较大尺寸的总管也可以起到一个气容稳压的作用。（5）定期拆检单向阀，保证其开启自如，关闭严密。

3.2排气阀油腔上部积存有空气

当排气阀油腔顶部积存有空气时，就相当于在执行活塞上部形成一个空气弹簧，影响着排气阀的开启与关闭。空气较多时，会使排气阀关闭延迟时间增加，产生敲击。为减少空气的积存，需加强机油的管理，减小机油中的含气量。加强机油的循环分离，降低机油中的水分含量，因为水分在压力变化时容易产生水汽气泡。保持主机循环柜为较高的油位，防止机油泵吸空的可能，将空气带入机油工作系统中。保证主机循环柜透气管的畅通，以提高油气的分离效果。加强主机高压油泵燃油与机油泄放管路的检查，防止燃油对机油造成污染。如发现泄漏，及时对高压油泵进行拆检，更换密封原件，因为在高压油泵柱塞下部是燃油与机油的共同泄放区，如果同时发生机油与燃油泄漏，这说明高压油泵顶盖的U型密封令失效，同时液压柱塞的密封令失效，这样燃油与机油就在此相汇，燃油就有可能漏入机油中，对机油造成污染，严重时会影响到整个主机电喷系统的正常工作，同时也会降低机油的闪点，使机油容易挥发出油汽，在排气阀顶部形成气容。

3.3电控元件的故障

FIVA阀泄油滞后，排气阀行程监测探头失常，传感器电缆接头松动都可导致排气阀故障，不过电控元件的故障在MOP电脑上均会有报警，通过FunctionTest模块对故障通道进行功能测试，都能有助于故障的排除。平时通过CoCoS－EDS系统了解主机的各运行参数，以及各参数的变化趋势，了解主机的运行工况与各电控元件功能状况，以便及时发现问题。利用停车机会，及时对各传感器电缆接头与接头插针进行检查紧固，以防松动。[科]