船舶主發電機的Cummins 柴油機典型故障淺析

摘? 要：本文簡要論述Cummins柴油機具有PT燃油系統的原理、組成和PT泵的結構，分析Cummins柴油機產生兩類典型故障的起因，提出日常管理中的幾點建議，供探討。

關鍵詞：船舶發電機;Cummins柴油機;轉速;負荷

1 PT燃油系統的原理、組成

Cummins柴油機具有PT燃油系統，PT是pressure-time的縮寫，P代表壓力（pressure），T代表PT噴油器控制燃油進入的計量時間time。PT燃油系統通過壓力和時間的協調配合，使燃油的供給計量和定時噴射等方面達到柴油機的最佳工況。

PT燃油系統采用液壓原理工作，在充滿燃油（液體）的系統中，任何壓力的變化會立即等量地傳到整個柴油機PT燃油系統。流體通過某一通道的流量與流體的壓力，允許通過的時間以及通過的截面積成正比。

Cummins柴油機每個噴油器進油口處的量孔斷面尺寸，一旦經過選定就不再改變，雖然噴入每缸柴油的計量時間隨柴油機轉速而變化，但在每一個既定轉速下也是相對固定的，此時只要改變Cummins柴油機噴油器進口處的柴油壓力（即相應改變PT燃油泵的出口燃油壓力）就可以調節噴油量。

Cummins柴油機PT燃油系統由浮子油箱、柴油濾器、PT（G）型燃油泵、PT（D）型噴油器、搖臂、推桿、凸輪軸和油管等部件組成。

PT（G）型燃油泵的基本功能：將燃油從油箱輸送至Cummins柴油機的發動機，為PT噴油器提供規定流量和壓力的燃油，控制和調節柴油機的轉速、負荷及工況。圖1是PT（G）燃油泵的結構和燃油流向圖。

PT（G）型泵“G”的含義是調速器-控制（Governor-controlled），它表示這類泵裝有一個由飛塊離心力控制的機構的機械調速器;PT（G）調速器屬機械離心式或雙速調速器;Cummins柴油機調速器套筒上有3排油孔，與齒輪泵相通的是進油口，與怠速油道、主油道相通的是出油孔，主油道上有一節流閥。

PT（D）型噴油器根據燃油泵的柴油輸出壓力對噴油進行計量，然后依靠噴油器柱塞驅動機構，在規定的時刻對柴油加壓并噴入燃燒室，剩余的柴油經回油管返回浮子油箱。

每一個噴油器都承受PT泵供給的油壓，燃油經噴油器進口濾網、進油量孔、內部油道和止回球閥等直至噴嘴頭。由于柱塞的運動是Cummins柴油機自身帶動的，因此柱塞上升燃油進入噴嘴頭計量的時間是隨Cummins柴油機的轉速而變化的，轉速高則進油時間短，轉速低則進油時間長。

根據內燃機的工作特性，柴油的燃油量，隨發動機轉速和輸出功率的變化而相應變化，從而保持其轉速穩定（即發電機頻率穩定），以適應負載的不斷變化。

1. 轉速表傳動軸2. 濾器3.燃油流向PT噴油器4.截流閥5.齒輪泵6.止回閥7.油箱（濾器口來油）8.減震器9.節流軸10.怠速調整螺釘11.高速調速彈簧12.怠速彈簧13.調速燃油進油通道14.調速器主排油通道15.調速器怠速排油通道16.調速器柱塞17.調速器飛塊支架總成18.轉矩彈簧19.飛塊輔助柱塞20.飛塊輔助彈簧21.燃油泵驅動軸

1. WOODWARD調速器 2.旋轉滑塊 3.螺釘4.螺釘5.螺釘6.螺釘7.連接塊8.調速器軸承座9.推力墊片10.驅動齒輪11.鍵12.卡簧13.驅動軸14.肘型接頭15.密封墊16.密封墊17.墊片18.油位尺19.調速器驅動外殼20.調速器控制桿21.調速桿22.鎖緊墊圈23. 鎖緊墊圈24.鎖緊墊圈25.螺母26.螺母27.開口銷28.悶頭29.透氣管30. 彈簧保持器32.控制桿33.螺母34.螺母35.連接頭36.連接頭37.螺絲38.燃油拉復位彈簧39.螺栓40.調速器供油管41.墊片

2 兩類典型故障的起因

對船舶發電用柴油機的要求是：在外界負荷（用電量）變化時能保持恒定的轉速，以保證發電機的電壓和頻率恒定，保證負荷變化時柴油機的轉速基本不變;而作為發電用的Cummins柴油機，如某船舶發電用的Cummins柴油機（type：NT-855-G2.HP355.四沖程.1 800 rpm）;主發電機型號：SIEMENS IFFS. 450V 60Hz， 功率215 kW，在日常使用管理中會發生典型的故障是轉速變化（波動）大或有時不能承載（指承受不了大負荷），且這兩種現象會有同時交替發生的可能，一旦發生這種故障柴油機運轉穩定性和可靠性就受到影響;同時對用電設備如空壓機、水泵等產生不穩定并造成磨損增大的概率;將影響電氣設備運行的可靠性、正確性和壽命;對配⑤電并車操作帶來困難，造成在操作時發生失電的風險。

本文針對WOODWARD液壓調速器討論，而電子調速系統的EFC本文不作討論。

2.1 轉速波動的原因

（1）不能滿足工況變化所需的流量：

①濾器堵塞;

②燃油系統管線閥件阻尼引起供油量減小;

③柴油系統進入空氣或油氣混合;

④PT泵輸送效率變差;

⑤噴油器噴嘴堵塞或偶件損壞和本體裂縫、泄漏等。

（2）液壓調速器：

①液壓調速器的液壓系統油質變差或混入其他油種;

②沒按說明書要求使用規定的油種;

③液壓管線及接頭有異物堵住，如香煙頭的過濾嘴產生似通非通的現象如圖2-40、14;

④液壓調速器傳動齒輪磨損或齒牙損壞，如圖2-10的齒輪;

⑤液壓調速器本身的補償針閥或速度降的設定調整不當;

液壓調速器的輸出軸花鍵磨損、松動、打滑。

（3）空氣系統中濾器堵塞或增壓器排氣側背壓過大等。

2.2 不能承載或承受不了大負荷的原因

①油質差，或不同品種的燃油混合在一起;

②柴油濾器堵塞或濾器替代品目數小;

③柴油系統混入空氣;

④浮子油箱的呼吸器不通暢，使油氣混入柴油系統;

⑤空氣系統進口濾網濾器臟堵;增壓器與柴油機之間的空氣管路泄漏;增壓器廢氣端臟引起能量轉換差及廢氣背壓高等，都會導致進柴油機的新風量減少。

⑥液壓調速器與PT（G）泵裝配不匹配;

⑦油門桿連接件花鍵松動、打滑;

⑧燃油系統中噴油器噴嘴堵塞或密封圈損壞等因素;

⑨PT燃油泵磨損效率變差;PT泵節流軸如圖1-9泄漏量增大;PT泵燃油校驗不準確;PT燃油泵內置濾器如圖1-2臟堵等。

⑩調速器高速設定值太低，進入噴油器流量不正確;

噴油器行程調節過大或過小，引起負荷減少;

操作使用時，發動機長期處于怠速運行（不帶載運行時間太長）;

滑油系統中的油位太高。

3 維護管理中的幾點建議

根據對上述兩種典型故障引起原因的分析中可見，在柴油機管理中對二油系統（燃油系統、潤滑系統）和二氣系統（進排氣系統）進行有效管理，可減少故障的發生。

（1）嚴格地按說明書的要求調整噴油器，調整之前首先要確認搖臂室是鐵制還是鋁制;

（2）嚴格地按說明書的要求調節噴油器行程，不能調節過大或過小;

（3）燃油系統濾器、PT燃油泵內置濾器要進行定期清洗或更換;

（4）排除燃油系統內的空氣，排除漏氣的故障;浮子油箱的呼吸器要通暢，定期清洗或更換呼吸器的濾網，防止油氣混入柴油系統;

（5）在運行時觀察真空表的真空度范圍;

（6）檢查包括液壓調速器在內的油質、油位;

（7）對液壓調速器和PT燃油泵之間的油門桿連接件的機械連接，要定期檢查，防止松動、打滑或卡滯;

（8）對進氣系統、排氣系統按說明書要求，進行檢查和維護保養，減少進柴油機的新風損失;提高增壓器能量轉換效率，增加新風量。

（9）定期檢查液壓調速器傳動齒輪磨損、嚙合情況，對磨損嚴重或損壞的要及時更換;

（10）在調速器或PT燃油泵進行修理更換時，裝配要匹配，設定值調整要準確;

（11）要避免發動機長期處于怠速運行狀態;

（12）應該注意的事項 ：PT燃油泵經長期使用后，有時會出現怠速不穩現象，這往往是由于PT燃油泵相關密封部位的密封件失效，空氣進入燃油系統所造成的，因此在調整時仍不減效應;應認真檢查密封部位，找出密封失效的部位并加以排除;進行怠速調整;一般建議PT泵拆檢校正工作應由專業廠家調試。

作者簡介：

姜玉林，高級輪機長，13120524918