某V型柴油机因调速器的部件技术状态恶化引起的故障案例

荀向红 徐韬 王欢 宋志皓

摘要：针对某V型柴油机出现的转速下降、起动失败和游车等故障，介绍了调速器电液转速设定机构、起动原理和缓冲补偿单元的工作原理，结合电液比例电磁阀、停车装置和缓冲活塞组件对故障原因进行了分析，取得初步判断后再进行相应的检查、分析和故障位置的确定，并进行了相关的验证试验。

Abstract： The electro-hydraulic speed setting mechanism and starting of governor are introduced in view of the failure of speed decline， starting failure and traveling of a V-type diesel engine.Combined with electro-hydraulic proportional solenoid valve， stopping device and buffer piston assembly， the fault reason is analyzed.After obtaining the preliminary judgment， the corresponding inspection， analysis and determination of the fault location are carried out， and the relevant verification tests are carried out.

关键词：电液比例电磁阀;停车装置;缓冲活塞组件;分析、排查和确定;验证

Key words： electro-hydraulic proportional solenoid valve;parking device;buffer piston assembly;analysis， troubleshooting and determination;validation

中图分类号：TK429                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）11-0086-03

0  引言

某V型柴油机的调速器采用电液方式的转速设定机构，原理图如图1所示，依靠装在膜片上滑油供给管路上的电液比例电磁阀来实现，通过膜片弹簧、推力杆、叉型摇臂、挺杆，推動转速设定滑阀。柴油机监控系统通过改变电液比例电磁阀输入的电流信号控制操作该阀。若要增加柴油机转速，加大输入电流驱动该阀使压力油流入膜片;若要降低柴油机转速，则减小输入电流驱动该阀时作用在膜片上的滑油压力降低。

1  故障一：柴油机空车、进一、进二工况在车钟稳定后转速缓慢下降

1.1 故障现象

柴油机接排运行时，空车、进一、进二、进三这四个工况柴油机转速均为750转/分。该船离码头过程中，柴油机在空车、进一、进二工况运行时在车钟稳定后均出现转速由750转/分逐步降至约620转/分的过程，随后又自动恢复到750转/分的现象。

1.2 电液比例电磁阀

首先拆解、检查了膜片1和推力杆4，膜片外观完好且推力杆滑动灵活，由此判断为故障点可能是在转速设定的电液比例电磁阀，如图2所示，该阀是一个按比例控制的电动压力调节阀，它调节至调速器膜片的控制滑油出口的油压，与进口的来自滑油系统的油压无关，但与输入的电流成比例。该阀法兰上装有一个电磁线圈，电磁线圈的衔铁在存在的电流作用下将活塞沿弹簧力相反方向向下压，而来自滑油系统的滑油进入后，油压作用在阀芯底部产生向上的推力。当设定的电流大小确定后，当来自滑油系统的滑油压力增大时，活塞上行，自动减小入口通道的开度;当来自滑油系统的滑油压力减小时，活塞下行，自动加大入口的通道的开度，从而使控制滑油的出口压力保持稳定。

1.3 分析、排查和确定

拆下该阀，进行分解、清洗和检查。检查时发现来自滑油系统的滑油进口上部的○型密封圈在挤压作用下已发生明显变形，且失去弹性。该柴油机调速器已累计运行约7750小时，初步判断为该○型密封圈因老化变形，密封不良出现渗漏，造成来自滑油系统的滑油压力进入活塞底部的实际油压逐步降低，活塞底部向上的推力减小，活塞下行，控制滑油出口压力减小，转速也随之缓慢下降。当控制滑油油压降至一定程度后，随着系统滑油通道入口逐步增大，进入的滑油压力也随之增大，当活塞底部油压上升到足够的压力，活塞重新上升至正常位置，转速也随之恢复正常。随着该密封圈持续的泄漏，在空车、进一、进二工况重复出现转速下降的现象。当车钟越过进三转至进四、进五、进六工况时由于转速设定电流显著增大，转速大幅上升，衔铁的向下推力增大，密封圈泄漏造成的向上推力减小的影响程度也随之逐步减轻，故在进四、进五、进六工况未出现转速下降的现象。

1.4 故障处理和验证

更换该处○型密封圈后，经过码头空车工况试验和出海航行验证，车钟稳定后空车、进一、进二工况后柴油机转速稳定，未再出现转速下降的现象。

2  故障二：柴油机连续三次启动，转速仅为90转/分左右，各气缸不发火，启动失败

2.1 故障现象

按下启动按钮，柴油机转速在90转/分左右徘徊，各气缸不发火，随后停车。停车后又进行了两次起动，转速依旧在90转/分左右，启动失败。

2.2 调速器起动原理图

图3为调速器起动原理图，柴油机起动时，启动预供滑油泵，调速器内全部工作油腔充满了油压为0.5bar左右的柴油机系统滑油。借助外部系统，一部分增压后的滑油经停车滑阀⑤至动力活塞底部，推动动力活塞将齿条移到起动的燃油喷射位置。

为了保证柴油机不在最大燃油喷射位置时起动，从预供滑油泵来的压力油使燃油限制滑阀③克服弹簧力，移动到切断限制活塞的末端位置。这样，限制活塞②底部泄压后在弹簧力作用下移到较低的底部。安装在限制活塞上的连接杆，将动力活塞强制拉下来，使起动时高压油泵的最大供油齿条格数限制在26～28格之间。

2.3 调速器停车装置

图4为调速器停车装置，结合图3可知，当停车电磁阀6得电，电磁阀内的挺杆下行，推动停车杠杆4转动，停车杠杆再驱动图3所示的停车滑阀⑤向上移动到顶部，滑阀移动使动力活塞底部滑油泄压，动力活塞下行切断了燃油供给，柴油机停车。

2.4分析、排查和确定

检查柴油机的运行记录，发现该机三次起动过程中调速器供油的最大齿条位置均仅为8格左右，而正常起动时通常能达到26～28格，显然调速器没有供给起动所需足够的供油量。进一步检查，停车装置的停车手柄3的位置不在水平状态，目测向下偏转了约15°，而正常状态下是应处于水平状态的。

随后，在柴油机静态，对停车电磁阀进行试验。按下停车按钮，停车电磁阀得电，停车电磁阀内的挺杆能够正常伸出至最低点位置，达到停车所需行程;但松开按钮失电后，挺杆在自身所带的回复弹簧的作用力下不能自动回复到最高点位置，而是停滞在接近最高点途中。试验说明停车电磁阀能够正常停车，但挺杆不能正常回复到最高点位置，造成停车手柄回复不到水平状态，回程存在卡滞现象。

柴油机起动失败的原因基本可以确定为因停车电磁阀回复过程存在卡滞现象，停车滑阀上行的行程不足，未能完全封闭动力活塞的泄压油道，造成调速器起动过程动力活塞底部油压欠压，动力活塞行程不足，柴油机起动时实际供油量严重不足。

2.5 故障处理和验证

更换了新的停车电磁阀后进行起动试验，连续进行多次起动，柴油机均起动顺利。

3  故障三：柴油机怠速运行时存在游车现象

3.1 故障现象

柴油机怠速运行时存在游车现象，转速在604～636rpm之间波动，加载后游车现象明显减轻并消除。

检查燃油控制杆和高压油泵齿条驱动转盘未发现有卡滞现象;通过调整补偿针阀，故障现象仍无明顯改善，之后排查方向转向调速器的补偿缓冲系统。

3.2 调速器缓冲、补偿单元

图5为缓冲补偿单元，通过对调速器滑阀动作的阻尼作用，其保证调速器动作的稳定性。液压补偿主要由补偿活塞④、两端面受弹簧作用的缓冲活塞⑤、⑨和与调速器油池连通的处于补偿系统油路上的可调针阀⑩组成。补偿活塞④由动力活塞通过杠杆驱动，并使调速器滑阀的柱塞承受内部油路的滑油压力。柴油机负荷改变引起发动机转速变化，并使调速器飞块和调速器滑阀朝变更燃油喷射量的方向移动，其移动方向与补偿力方向相反。当动力活塞朝加油或减油方向移动时，因调速器滑阀的移动而产生的油压分别推动补偿缓冲活塞⑤和⑨排出补偿室内相应容积的滑油。补偿缓冲活塞⑨被排出的滑油不是自由的进出补偿室，必须经过到油池去的补偿油路上的补偿针阀⑩流出。一旦缓冲活塞处于原始位置，滑油压力即减小到零，也就是说，全部排出的滑油已通过针阀泻出。

3.3 分析、排查和确定

拆下图5所示的低转速补偿缓冲活塞⑤，进行分解、清洗和检查，目测检查缓冲活塞外圆和衬套内孔表面只有轻微摩擦痕迹，未发现有划伤的线条。随后拆解、检查并清洗了蓄压器活塞、弹簧，蓄压器活塞表面无划伤现象，并对腔室内部的油污进行了认真的清理。

拆下图6所示补偿油路上的进、回油螺塞1、弹簧2和钢球3，并对其油道进行了清洗。拆下图6所示密封圈5、缓冲活塞6、衬套7、弹簧座4、9等进行检查，发现活塞外圆和衬套内孔表面局部有划伤的痕迹，活塞外圆上的线条有略有手感，自由状态下进行滑落试验有阻滞现象。由此判断故障原因是二者表面的划痕造成缓冲活塞滑动受阻，不能灵活运动造成缓冲补偿作用受到影响。

3.4 故障处理和验证

更换了新的缓冲活塞和衬套后进行动车验证，怠速运行过程中进行了排气和针阀重新调整，最终转速变化稳定在8转/分以内，游车故障得到排除。

4  结束语

以上介绍了某V型柴油机因调速器相关的部件技术状态恶化而引发的三个故障案例，均结合系统原理图和部件的功能展开分析和判断，为该机型诊断与调速器相关的相关故障积累了经验。

参考文献：

[1]母忠林.柴油机维修技巧与故障案例分析[M].成都：机械工业出版社，2010.

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[3]徐茂，吴庆林，李胜，等.某型柴油机调速器调速系统仿真与试验分析[J].内燃机与配件，2020（13）：34-36.