船舶主机高压油泵故障的原因探析与预防措施

第２２卷第３期　２０１４年９月　

广州航海学院学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＡＮＧＺＨＯＵ　ＭＡＲＩＴＩＭＥ　ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ　Ｖｏｌ＿２２　Ｎｏ．３　

Ｓｅｐｔ．２０１４　

船舶主机高压油泵故障的原因探析与预防措施　翁石光　（厦门海洋职业技术学院航海系，福建厦门３６１０１２）　

摘要：通过对某新造船舶主机在试航阶段出现的高压油泵柱塞和套筒全部抱死的事故，分析出　现故障的原因，继而分析可能引起９Ｓ５０ＭＣ—Ｃ型柴油机的单体回油孔式高压油泵柱塞和套筒卡阻　或咬死的原因，并结合多年的船舶管理工作经验，提出防止高压油泵柱塞套筒咬死故障的措施，以　供船上和岸上轮机管理人员借鉴．　关键词：高压油泵；柱塞和套筒；油温突变；炭质细小颗粒　中图分类号：Ｕ６７６．４＋２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—８５２６（２０１４）０３—００１８—０３　

燃油系统的技术状态如何，对柴油机的起动性　能、动力性和经济性有直接影响，燃油系统如果有　故障，将会造成柴油机工作出现相应的故障现象．　而喷油泵又是柴油机燃油系统的重要部件，其工作　情况的好坏直接影响柴油机的动力性、经济性和可　靠性．高压油泵柱塞卡死是柴油机的常见故障之　一，尤其是在使用高粘度的劣质重燃油时，由于劣　质燃油的组成较为复杂，各种杂质成分多，因此经　常会遇到高压油泵柱塞卡死的故障，一旦这种故障　出现，轻者一缸或多缸不发火，柴油机启动不起来　或高压油泵的柱塞偶件作废，增加船舶的备件、修　理费用；重者柴油机超速飞车停不下来，造成主轴　承、连杆轴承和曲柄销轴承等咬死，引起严重的机　损事故，成为船舶航行安全的隐患　．为了防止这　类事故的发生，笔者针对某新造船舶主机高压油泵　在试航时发生的故障事故进行原因分析，并在此基　础上结合笔者在船工作多年的经验，从劣质燃油的　处理到高压油泵的结构原理，安装装配及日常管　理，使用等，提出几个方面的心得体会，以供船舶轮　机管理人员参考．　１事故经过　１）２０１０年３月１９日某新造集装箱船舶在码头　掉头．主机（型号：９Ｓ５０ＭＣ．Ｃ）柴油备车，柴油通过　供油单元向主辅机供油，油温４０℃，粘度５．６．掉头　过程中主机多次启动运行，状态正常．　２）２０１０年３月２８日船舶试航柴油备车．３月　２８日早上８：３０机舱各设备开始逐一运行，下午２：００　主机达到备车状态，各参数正常（主机缸套水温度　８０℃，主滑油温度４５℃，压力２．３　ｂａｒ，燃油进机温　度４０　ｃ【＝，压力８　ｂａｒ）．　下午４：３０燃油日用系统开始转重油测试发电　机重油状态（某型船燃油系统第一次转重油，重油　日用舱已连续两天用重油分油机加热分油，舱室油　温８９　ｏＣ）．转重油１０　ｍｉｎ左右，观察发现重油已进供　油单元，因发电机单台耗油量少，供油单元混合桶内　油粘度上升太慢，决定开启系统回重油舱阀ＦＳＶ６０加　快重油进入系统．阀ＦＳＶ６０开启１５～２０　ｍｉｎ后关闭，　系统燃油粘度上升到１２、温度１１５℃，燃油系统伴行　管运行正常，系统由供油单元粘度控制器控制粘度　在１２．转重油后燃油系统运行正常，粘度保持在１２　左右，温度１１５　ｃＣ左右．发电机重油运行状态正常．　本次试航备车各操作程序正常，轻重油转换程序与　以往程序相同．　３）２０１０年３月２９　Ｅｔ，早上７：３Ｏ燃油系统转为　柴油，系统由粘度控制器自动控制使燃油温度和粘　度缓慢降低，过程中燃油系统状态正常．　

收稿日期：２０１４—０４—０５　作者简介：翁石光（１９６４一），男，副教授，主要从事轮机工程技术专业教学，防止船舶对海洋污染以及船舶管理方面的研究　第３期　翁石光：船舶主机高压油泵故障的原因探析与预防措施　１９　１０：３０值班人员发现供油单元自清滤器出现压　差高报警，经拆洗滤器，自清滤器压差有所好转，但　不很理想（此现象到试航期间转重油后正常），此时　供油单元增压泵出口压力９　ｂａｒ，系统压力８　ｂａｒ（压　力正常），燃油温度４５℃．主机各项参数正常，值班　员工盘车检查正常．　１７：００船舶离港，主机启动失败．经现场ＨＨＩ主　机服务工程师和试航轮机长检查确认高压油泵供　油杆抱死，高压油泵无法供油．ＨＨＩ主机服务工程　师立即对ｌ＃缸高压油泵检查，确认需拆检，同时，检　查其他缸高压油泵存在同样的故障，船舶拖回靠　码头．　１９：００　ＨＨＩ主机服务工程师对ｌ＃缸高压油泵进　行拆检，内部有黑色炭质细小颗粒，发现油泵内部　柱塞和套筒抱死，造成高压油泵无法正常工作．召　开临时紧急会议决定：由系统中取重油油样、柴油　油样、重油柴油混合油样送出化验；经与ＨＨＩ服务　工程师和船东协商确认高压油泵需拆洗和内部零　件状态鉴定；燃油系统和主机内部管路进行串洗；　高压油泵使用后续船备用高压油泵替换，以免耽误　试航日程．　４）２０１０年３月３０　１３晚燃油系统和主机内部管　路串洗经ＨＨＩ主机服务工程师确认管路清洁，系统　管路复位，新的９个高压油泵全部按工艺要求安装　完毕．　５）２０１０年３月３１日早上船舶离港开始试航．　试航期间燃油系统正常，主机完成各项试验，状态　正常．４月３日试航船完成各项预定的试验项目，顺　利返航．　３原因分析　为什么对于一台新造的主机高压油泵会造成９　个缸高压油泵内部柱塞和套筒同时抱死呢？从事　故的经过中我们可以看出有二个引起此次故障的　可疑点，一是供油单元混合桶内油粘度上升太慢，　开启系统回重油舱阀ＦＳＶ６０加快重油进入系统造　成供油单元油温升高太快，在大约２０　ｍｉｎ内温度从　４０℃升至１１５℃；二是值班人员发现供油单元自清　滤器出现压差高报警，也只是简单地拆洗滤器，自　清滤器压差有所好转但没达到理想的状态，也没引　起足够的重视，最终酿成９个高压油缸同时抱死的　重大机损事故．　９Ｓ５０ＭＣ．Ｃ型柴油机的高压油泵是单体回油孑Ｌ　式高压油泵，此类高压油泵柱塞卡阻或咬死的原因　有如下几种　Ｊ：　１）不正确的使用．高压油泵的柱塞和套筒这对　精密偶件是经过严格的加工而成的，配对研磨后不　能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，　它们的配合间隙只有微米级的，如果使用中对分油　机尤其是柴油机燃油滤器的清洁保养或者使用劣　质燃油，使细小杂质进入柱塞和套筒之间，极易造　成柱塞拉毛、卡阻或咬死，从而使喷油泵不能满足　柴油机在各种工况下供油量的需求．　２）不正确的安装．良好的装配质量是确保高压　油泵正常工作的基础，在高压油泵的修理和装配工　作中要确保柱塞偶件的清洁，不要损伤柱塞和套筒　表面，清洗工作要在清洁干净的柴油中进行，不能　用尖锐的工具刮削柱塞和套筒的表面，以免柱塞和　套筒表面被刮伤引起卡阻．在上紧出油阀螺帽时要　注意不能用力过猛，如果出油阀紧固螺帽的上紧力　矩过大，可能会使柱塞套上部承受过大压力而变　形，极易造成柱塞卡死在套筒内．　３）柱塞偶件产品的质量．柱塞和套筒是一对精　密偶件，在包装出厂时，其表面涂有一层防锈油，在　装配时要将其清洗干净，要仔细检查其上下移动和　转动的灵活性．我们在实际工作中发现由于某些厂　家的加工误差造成柱塞和套筒之间有时间隙过小，　在高压油泵的调试过程中就会产生卡阻现象．　４）润滑不良．柱塞偶件在工作过程中，依靠柱　塞和套筒间的微小间隙所泄露的燃油进行润滑，它　是靠摩擦表面的几何形状和相对运动，并借助燃油　的粘性流体动力特性产生油压来平衡外部负荷，建　立润滑油膜，以保证柱塞偶件不会因干摩擦而咬　死．但是柱塞偶件在长期的工作过程中，也有可能　使柱塞和套筒之问的油膜被破坏，使得柱塞和套筒　之间干摩擦而导致柱塞卡死．　５）燃油系统的其他故障．柴油机在工作中，由　于供油提前角的调整不当等原因，造成针阀偶件温　度过高，咬死在停止喷油的位置上，高压油泵中的　燃油不能喷向气缸，高压油管内的温度和压力过　高，高速运动的柱塞头部承受的压力增加，温度升　高，导致柱塞变形而卡阻．　６）工作温度过高，燃油温度变化过快．柱塞偶　件的工作温度过高，燃油温度变化过快，金属在热　胀冷缩应力的作用下，同样会破坏柱塞和套筒间的　润滑油膜，导致柱塞和套筒之间产生干摩擦而卡阻　或咬死．　广州航海学院学报　第２２卷　４预防措施　一般高压油泵柱塞套筒咬死的故障，大多数是　由于日常保养管理疏忽或操作不当造成的，只要我　们在思想上引起高度重视，并且在实际工作中加以　细心观察，就一定能够避免和减少高压油泵柱塞咬　死的故障发生．要预防高压油泵柱塞咬死的故障发　生，我们可以从如下几个方面人手　：　１）在拆装保养高压油泵时，主要不要损伤柱塞　表面；上紧出油阀紧固螺帽时不能用力过大，以减　少套筒下部进油孔的变形，这是防止柱塞在套简内　咬死的有效方法之一．　２）对存放过久的柱塞偶件在装配使用时，要仔　细地清洗干净，并且坚持其上下移动和转动的灵活　性，防止因备件存放时间过长和不正确的放置使偶　件变形，从而装配到高压油泵上使用时卡阻咬死而　造成事故．对于不合格的产品要严禁使用．　３）每次启动柴油机之前，必须先检查试验，要　确保高压油泵齿条的正常活络，各连接部件的状况　良好［包括总油门杆的导向滚轮］．　４）如果在检查中发现齿条有卡阻现象时，可打　开出油阀，用一根短小撬棒，左右来回撬动调节齿　条二端，用压力油壶喷些轻柴油，同时慢慢盘车，使　其逐步活络至用手能推动齿条为止．这样做，一般　的卡阻现象基本都能消除，要特别注意的是在撬动　齿条和盘车时切忌用力过大，以免损伤齿条上和齿　圈上的牙齿和其他部件，绝对不能敲击齿条．　５）柴油机启动后，空载运转一段时间，待检查各　系统压力、温度全部正常后才能逐步增加负载使用．　６）在轻重油的转换操作过程中要特别注意劣　质燃油的加热进度，逐步升温或降温，有粘度自动　控制单元应该转入自动控制，按既定的程序逐渐升　降温，切勿操之过急，否则可能会造成重大机损　事故．　７）加强对燃油系统的管理，经常清洗燃油滤　器，发现破损要及时更换，以防止燃油中的杂质进　入高压油泵；对于燃油日用油柜应循环分离，每班　要放残水，发现问题要及时报告，及时解决．　

５　结束语　高压油泵是柴油机燃油喷射设备的主要部件，　其工作好坏直接影响柴油机的工作性能，同时，管　理和维护好燃油系统的日常操作也是防止高压油　泵引起异常故障的重要环节，因此正确维护保养和　管理好高压油泵和燃油系统是保证其正常工作和　延长其使用寿命的重要前提．众所周知，防止各种　机械及系统故障的产生要比排除故障更为重要．只　要正确维护与保养、及时检查与调整、提前消除故　障隐患，故障发生率就会明显降低　．　

参考文献　［１］黄雄伟．重视对高压油泵的管理［Ｊ］．航海技术，２００４（５）：　６０—６１．　［２］　周华斌．柴油机高压油泵柱塞副咬死故障分析［Ｊ］．造船技术，　２００９（６）：３０—３１．　［３］　于成安．关于“ＦＨ”轮高压油泵咬死的理性思考［Ｊ］．航海技　术，２００１（２）：３９—４２．　［４］袁杰，仲兵．１８ＰＣ一６Ｖ４００柴油机故障分析［Ｊ］．中国修　船，１９９５（６）：２４—２６．