某型船用柴油机预润滑油泵压力低故障分析及处理

山曙光 魏祥波 薛金强 刘近报 徐同江

摘要： 船只上的动力是由船舱内的发动机带动螺旋桨旋转提供的，发动机是船舶的心脏，其可靠性对船只的正常行驶尤为重要。针对某船厂柴油机起动时出现预润滑油压力低，导致无法启动的问题，分析柴油机预润滑油泵的安装及工作原理，进回油管路布置等，从多个方面排查找出导致发动机预润滑油泵压力低缺陷的根本原因;通过对预润滑油泵的进回油管重新布置及优化并更换大流量油泵，解决了发动机预润滑油泵压力低的故障，确保了发动机的正常启动。

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.

关键词： 船用柴油机;预润滑油泵;压力低

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

中圖分类号：TK429                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0161-03

0  引言

某船厂安装了两台柴油机和四台机械泵发动机;机械泵发动机用于船只内部发电。柴油机连接齿轮箱，齿轮箱连接螺旋桨;通过操控齿轮箱来确定柴油机前进的方向，操控柴油机转速来控制航行的速度。

发动机在启动前，预润滑油泵提前工作，主要功能是将足够数量的滑油输送到发动机各轴承、齿轮等转动机件，带走摩擦产生的热量和杂物，防止因润滑不良，造成严重故障。

本文针对柴油机预润滑油压低导致无法正常启动的问题，开展相关故障原因分析、排查及定位，并提出改进措施及方案。

1  故障描述

船厂反馈某型柴油机起动困难，发动机仪表上不显示任何故障信息。现场连接诊断软件进行起动测试，能听到电动预供油泵响声，预供油泵正常工作，但从仪表上看不到滑油压力提升。正常情况下，预供油泵作用时，压力会提高，当滑油压力达到0.5bar（相对机油压力，1bar=0.1MPa）时发动机才会起动。多次测试，油压偶尔会提升一点，但始终达不到0.5bar。

该柴油机起动有两种方式：一种是正常启动，一种是紧急启动。正常启动是点按下启动按钮，电动预供油泵工作，向各个运动副输送机油润滑，当油压建立在0.5bar时，发动机起动。紧急启动是按住启动开关5s，发动机会直接跳过预润滑直接启动。发生此故障时虽然可以通过紧急启动起车，但是会对发动机的部件造成一定程度的磨损，除非在紧急条件下，否则不建议紧急启动。

由于本产品匹配的是换机船，所以很多设计都会以现有船体的构造进行设计，所以才会出现该问题，该问题严重影响了发动机的使用的可靠性，对船只的正常航行产生了不良影响，亟需找到造成该问题的原因，并制定相应的措施，解决该问题。

2  柴油机预润滑系统介绍

2.1 电动预供油泵构造及作用

电动预供油泵组件由电机、油泵和继电器组成。

油泵：由泵体、内外转子等组成。其内转子通过半圆键与油泵轴连接在一起，工作时电机带动油泵轴，油泵轴带动油泵内的转子旋转，将柴油机底壳内的润滑油不断压入柴油机各运动副处，达到所需要的供油压力，停止工作。

单向阀装在油泵的出口处，它是由阀体、阀芯等部件所组成。其功能为：当柴油机正常工作时，防止润滑系统内的机油由油泵处回流到柴油机底壳。

2.2 预润滑系统工作原理

当柴油机起动时，电动预供油泵工作，从油底壳中抽出润滑油，将润滑油进入柴油机润滑油循环系统对运动副进行润滑。油泵出油管中设置有单向阀，防止润滑油回流。起动机起动后，电动预供油泵停止工作，改变为柴油机自身的机带泵供油进行润滑。当柴油机停机后，润滑油回落到油底壳。预润滑油回路如图1所示。

总体来说，润滑系统主要有5个方面的作用，具体如下：

①密封作用。利用润滑油的粘性，附着零件表面，从而提高零件的密封效果。

②减摩作用。减轻零件表面之间摩擦，减少零件的磨损和摩擦功率损失。

③防锈作用。润滑油附着零件表面，防止运动零件表面与水分、空气接触而发生氧化。

④冷却作用。通过润滑油的循环过程，带走零件所吸收的部分热量。

⑤清洁作用。润滑油循环过程中不断带走因零件损失所产生的金属细屑和其他杂质。

3  故障树的建立

为了快速锁定故障原因，针对柴油机预润滑油压力低问题，及预润滑油系统的结构及特点，建立故障树，如图2所示。

4  故障原因排查及分析

根据故障树对可能引起预润滑压力低的原因进行逐一排查，缩小目标。

4.1 预润滑油泵

①油泵位置：油泵安装位置偏高，会增加油泵吸油的阻力，降低油泵建压的能力，会造成机油压力难以提升的问题。经排查，由于安装在船上面，电控预供油泵的安装的位置提高了，发动机油底壳的油压液面低于预供油泵的位置，导致吸油困难。经与船厂沟通，船厂不允许将油泵的安装位置下降。原因是船在航行的过程中，底部容易造成积水现象，若电控预供油泵的位置下降，会增大烧坏油泵的风险。经商议建议更换大流量的预润滑油泵。

②油泵流量：油泵工作额定流量低，建压能力不够，也会造成难以建压的问题。经现场确认，现场预供油泵的流量是60L/min，建议更换70L/min的油泵。

4.2 油管问题

①油管堵塞：若油管内部堵塞，会造成吸油时机油流量减小，难以满足建压时所需的机油流量，建压困难。经拆装排查，油管内部无堵塞，可排除油管堵塞造成预润滑压力低的可能性。

②油管布置：经了解，船体是换机船，保留了原来的安装台架，安装位置等都已确定，发动机的设计需要和现场台架的安装位置保持一致，经与技术沟通，由于电动预供油油泵安装位置已确定，只能将出油口的位置由图4位置改变成图3位置。由于船自身的特性，发动机安装在船体上，机油液面会是一个倾斜的状态，如图所示，而本机的出油口安装在了机油液面最低的位置。一旦油液面下降一定程度，油泵工作，会出现吸油管流量减少，空气增加，增加油泵建压的难度，建议经常检查，保持油底壳足够的机油。由于出油位置无法改变，故排除出油口位置对油泵工作的影响。

油管布置情况也会对油泵的建压有影响。经排查现场吸油管比较长，空气段也较长，油泵在工作的时候需要先排出一部分空气，才能吸入油建压，会存在引起油压低的可能性。如图5所示。

现场重新布置油管后启动尝试，仍然启动不了。现场通过往油管路里浇灌机油，如图6所示。第一次启动成功，但后续起动测试，仍起动不了。说明油压低问题有油管布置方面的原因，但不是主要原因。

③油管管径：油管管径对油泵的建压也有一定的影响，管径代表着机油管内流量，流量越大，油泵越容易建压。经排查，现场油管接口处只有13mm，建议增加油管的管径。

4.3 监控问题

仪表上的油压读数问题，也可能是油压传感器损坏，导致油压读数不准，以致油压无法达到起动所需的压力。将正常的油压传感器安装测试，结果一样。故油压传感器正常，排除油压传感器损坏造成预润滑压力低的可能性。

4.4 电源问题

①电瓶电压：电瓶的电压也是影响油泵工作的重要因素。有时电瓶仪表上显示电压值是24V，但是工作时电压会大幅下降，对油泵正常工作产生影响。经排查，现场是由2块200AH的12V电池并联，然后再与另外两块电池并联，电压足够，并重新将电瓶充满电后测试，仍然不行，故排除电瓶电压造成油泵工作异常的可能性。

②油泵电压：怀疑线路问题导致油泵的电压低，造成油泵不能正常的工作。现场用万用表测试油泵在工作时电压情况，经测试，电压正常。排除油泵电压造成油泵工作异常的可能性。

经过分析，基本上确定为油泵的安装位置及额定流量，油管布置及管径因素造成预润滑油泵建压困难。由于油泵安装位置，船厂不允许下移，从其他三个因素中去排查。

5  处理方案

经过分析并与船厂及油管厂家反复沟通，初步做出如下方案。

①更换预润滑油泵：首先测试预供油油泵是否正常，更换同等额定流量的预润滑油泵，经测试，无效果;现场预供油泵的流量是60L/min，估计能力不足，协调厂家带来流量为70L/min的油泵，替换安装。启动测试，有时能启动，有时启动不了。

②协调油管厂家更换管径更大的油管：现场油管管径为18mm，但是接口处只有13mm，协调管路厂家到现场出方案，將接口处改为19mm，前后油管接头内径如图7所示，油管管径由18mm改为22mm，重新安装连接。

最终通过改变油管线走势，更换大管径油管，更换大流量油泵后，重新起动测试。结果显示：发动机可以正常起动，起动时间为5s左右。油泵及油管更换前的方式如图8所示，更换油泵及油管后方式，如图9所示。

6  总结

通过建立故障树的方法，对可能发生的原因逐一排查，能更快的锁定问题出现的根本原因，快速的解决问题。

本次柴油机预润滑油压力的故障，是由于船厂要求将电动预供油泵位置提升引起的;位置提升，油泵机油液面高于油底壳机油液面，导致油泵的建压能力不够。通过改变油管管径及更换大流量油泵，提升油泵的建压能力，顺利解决了该故障，保障了发动机的正常起动。

参考文献：

[1]姜燕成.应急柴油机预润滑油泵压力低故障分析与处理[J].电力安全技术，2018，20（10）：56-59.

[2]徐武，孙鹏军，郑文胜.某型柴油机滑油压力低故障原因分析[J].柴油机，2021，43（01）：55-56，60.

[3]刘乐新，李立恒.某型发动机试车无滑油压力故障分析[J].航空维修与工程，2019（06）：68-71.

[4]谭蓉，赵树茂.某型发动机滑油压力调节异常故障原因分析[J].长沙航空职业技术学院学报，2021，21（02）：6-9.

[5]史占军，刘诺沙，张文超.关于汽车发动机起动预润滑技术探析[J].科技风，2015（13）：43.