山曙光 魏祥波 薛金強 劉近報 徐同江

摘要： 船只上的動力是由船艙內(nèi)的發(fā)動機帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)提供的，發(fā)動機是船舶的心臟，其可靠性對船只的正常行駛尤為重要。針對某船廠柴油機起動時出現(xiàn)預潤滑油壓力低，導致無法啟動的問題，分析柴油機預潤滑油泵的安裝及工作原理，進回油管路布置等，從多個方面排查找出導致發(fā)動機預潤滑油泵壓力低缺陷的根本原因;通過對預潤滑油泵的進回油管重新布置及優(yōu)化并更換大流量油泵，解決了發(fā)動機預潤滑油泵壓力低的故障，確保了發(fā)動機的正常啟動。

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;預潤滑油泵;壓力低

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

中圖分類號：TK429 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0161-03

0 ?引言

某船廠安裝了兩臺柴油機和四臺機械泵發(fā)動機;機械泵發(fā)動機用于船只內(nèi)部發(fā)電。柴油機連接齒輪箱，齒輪箱連接螺旋槳;通過操控齒輪箱來確定柴油機前進的方向，操控柴油機轉(zhuǎn)速來控制航行的速度。

發(fā)動機在啟動前，預潤滑油泵提前工作，主要功能是將足夠數(shù)量的滑油輸送到發(fā)動機各軸承、齒輪等轉(zhuǎn)動機件，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量和雜物，防止因潤滑不良，造成嚴重故障。

本文針對柴油機預潤滑油壓低導致無法正常啟動的問題，開展相關(guān)故障原因分析、排查及定位，并提出改進措施及方案。

1 ?故障描述

船廠反饋某型柴油機起動困難，發(fā)動機儀表上不顯示任何故障信息?，F(xiàn)場連接診斷軟件進行起動測試，能聽到電動預供油泵響聲，預供油泵正常工作，但從儀表上看不到滑油壓力提升。正常情況下，預供油泵作用時，壓力會提高，當滑油壓力達到0.5bar（相對機油壓力，1bar=0.1MPa）時發(fā)動機才會起動。多次測試，油壓偶爾會提升一點，但始終達不到0.5bar。

該柴油機起動有兩種方式：一種是正常啟動，一種是緊急啟動。正常啟動是點按下啟動按鈕，電動預供油泵工作，向各個運動副輸送機油潤滑，當油壓建立在0.5bar時，發(fā)動機起動。緊急啟動是按住啟動開關(guān)5s，發(fā)動機會直接跳過預潤滑直接啟動。發(fā)生此故障時雖然可以通過緊急啟動起車，但是會對發(fā)動機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。

由于本產(chǎn)品匹配的是換機船，所以很多設計都會以現(xiàn)有船體的構(gòu)造進行設計，所以才會出現(xiàn)該問題，該問題嚴重影響了發(fā)動機的使用的可靠性，對船只的正常航行產(chǎn)生了不良影響，亟需找到造成該問題的原因，并制定相應的措施，解決該問題。

2 ?柴油機預潤滑系統(tǒng)介紹

2.1 電動預供油泵構(gòu)造及作用

電動預供油泵組件由電機、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)子通過半圓鍵與油泵軸連接在一起，工作時電機帶動油泵軸，油泵軸帶動油泵內(nèi)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將柴油機底殼內(nèi)的潤滑油不斷壓入柴油機各運動副處，達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：當柴油機正常工作時，防止?jié)櫥到y(tǒng)內(nèi)的機油由油泵處回流到柴油機底殼。

2.2 預潤滑系統(tǒng)工作原理

當柴油機起動時，電動預供油泵工作，從油底殼中抽出潤滑油，將潤滑油進入柴油機潤滑油循環(huán)系統(tǒng)對運動副進行潤滑。油泵出油管中設置有單向閥，防止?jié)櫥突亓?。起動機起動后，電動預供油泵停止工作，改變?yōu)椴裼蜋C自身的機帶泵供油進行潤滑。當柴油機停機后，潤滑油回落到油底殼。預潤滑油回路如圖1所示。

總體來說，潤滑系統(tǒng)主要有5個方面的作用，具體如下：

①密封作用。利用潤滑油的粘性，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。潤滑油附著零件表面，防止運動零件表面與水分、空氣接觸而發(fā)生氧化。

④冷卻作用。通過潤滑油的循環(huán)過程，帶走零件所吸收的部分熱量。

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

3 ?故障樹的建立

為了快速鎖定故障原因，針對柴油機預潤滑油壓力低問題，及預潤滑油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點，建立故障樹，如圖2所示。

4 ?故障原因排查及分析

根據(jù)故障樹對可能引起預潤滑壓力低的原因進行逐一排查，縮小目標。

4.1 預潤滑油泵

①油泵位置：油泵安裝位置偏高，會增加油泵吸油的阻力，降低油泵建壓的能力，會造成機油壓力難以提升的問題。經(jīng)排查，由于安裝在船上面，電控預供油泵的安裝的位置提高了，發(fā)動機油底殼的油壓液面低于預供油泵的位置，導致吸油困難。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程中，底部容易造成積水現(xiàn)象，若電控預供油泵的位置下降，會增大燒壞油泵的風險。經(jīng)商議建議更換大流量的預潤滑油泵。

②油泵流量：油泵工作額定流量低，建壓能力不夠，也會造成難以建壓的問題。經(jīng)現(xiàn)場確認，現(xiàn)場預供油泵的流量是60L/min，建議更換70L/min的油泵。

4.2 油管問題

①油管堵塞：若油管內(nèi)部堵塞，會造成吸油時機油流量減小，難以滿足建壓時所需的機油流量，建壓困難。經(jīng)拆裝排查，油管內(nèi)部無堵塞，可排除油管堵塞造成預潤滑壓力低的可能性。

②油管布置：經(jīng)了解，船體是換機船，保留了原來的安裝臺架，安裝位置等都已確定，發(fā)動機的設計需要和現(xiàn)場臺架的安裝位置保持一致，經(jīng)與技術(shù)溝通，由于電動預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)動機安裝在船體上，機油液面會是一個傾斜的狀態(tài)，如圖所示，而本機的出油口安裝在了機油液面最低的位置。一旦油液面下降一定程度，油泵工作，會出現(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油。由于出油位置無法改變，故排除出油口位置對油泵工作的影響。

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

現(xiàn)場重新布置油管后啟動嘗試，仍然啟動不了?，F(xiàn)場通過往油管路里澆灌機油，如圖6所示。第一次啟動成功，但后續(xù)起動測試，仍起動不了。說明油壓低問題有油管布置方面的原因，但不是主要原因。

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

4.3 監(jiān)控問題

儀表上的油壓讀數(shù)問題，也可能是油壓傳感器損壞，導致油壓讀數(shù)不準，以致油壓無法達到起動所需的壓力。將正常的油壓傳感器安裝測試，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潤滑壓力低的可能性。

4.4 電源問題

①電瓶電壓：電瓶的電壓也是影響油泵工作的重要因素。有時電瓶儀表上顯示電壓值是24V，但是工作時電壓會大幅下降，對油泵正常工作產(chǎn)生影響。經(jīng)排查，現(xiàn)場是由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：懷疑線路問題導致油泵的電壓低，造成油泵不能正常的工作?，F(xiàn)場用萬用表測試油泵在工作時電壓情況，經(jīng)測試，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潤滑油泵建壓困難。由于油泵安裝位置，船廠不允許下移，從其他三個因素中去排查。

5 ?處理方案

經(jīng)過分析并與船廠及油管廠家反復溝通，初步做出如下方案。

①更換預潤滑油泵：首先測試預供油油泵是否正常，更換同等額定流量的預潤滑油泵，經(jīng)測試，無效果;現(xiàn)場預供油泵的流量是60L/min，估計能力不足，協(xié)調(diào)廠家?guī)砹髁繛?0L/min的油泵，替換安裝。啟動測試，有時能啟動，有時啟動不了。

②協(xié)調(diào)油管廠家更換管徑更大的油管：現(xiàn)場油管管徑為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。

最終通過改變油管線走勢，更換大管徑油管，更換大流量油泵后，重新起動測試。結(jié)果顯示：發(fā)動機可以正常起動，起動時間為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)

通過建立故障樹的方法，對可能發(fā)生的原因逐一排查，能更快的鎖定問題出現(xiàn)的根本原因，快速的解決問題。

本次柴油機預潤滑油壓力的故障，是由于船廠要求將電動預供油泵位置提升引起的;位置提升，油泵機油液面高于油底殼機油液面，導致油泵的建壓能力不夠。通過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)動機的正常起動。

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