船用柴油机高压油泵柱塞偶件“咬紧”故障分析及预防措施

吴峰

摘 要：文章针对船舶主机经常出现高压油泵柱塞咬紧的故障，从柱塞偶件的结构特征以及其咬紧机理分析出现该故障的原因，最后从产品质量、设备安装、人员管理等多方面提出预防措施和建议，对船舶管理人员防止船舶柴油机高压油泵咬死有着一定的借鉴意义。

关键词：船用柴油机；高压油泵柱塞偶件；故障分析

中图分类号：U672 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）12-0084-02

高压油泵柱塞卡死是船用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，我们经常会遇到高压油泵柱塞卡死的故障，一旦出现柱塞卡死故障，可能导致一缸或多缸不发火，或者柴油机启动不起来以及运转中的柴油机跳电，甚至可能导致高压油泵的柱塞偶件作废，增加船舶的备件、修理费用；更严重的是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。为了防止这类事故的发生，笔者对可能造成柴油机高压油泵柱塞咬死的原因进行分析，并就在实际工作中如何更好地预防类似事件的发生提出预防措施和建议。

1 高压油泵柱塞偶件的结构特征与咬紧机理分析

高压油泵柱塞偶件的结构示意图如图1所示，柱塞套筒中部有3个小通道。第一个是用于冷却与润滑偶件的燃油小通道；第二个是起冷却与润滑作用后燃油泄放小通道；第三个是冷却与润滑柱塞下部圆柱面的滑油进油小通道。柱塞圆柱体上有一个起燃油与滑油隔离作用的密封胶圈。

高压油泵柱塞偶件作用原理，如图2所示，柱塞偶件作用原理：柱塞偶件由柱塞套筒和柱塞组成，工作时柱塞在套筒内孔上下滑动而产生泵吸作用，其工作面配合精细。柱塞上部得到燃油冷却与润滑，中部是通过小通道流进小量燃油冷却与润滑，下部由小通道流进滑油冷却与润滑。实际经验告诉我们，偶件咬紧或“咬死”故障都发生在柱塞中部与套筒内孔两道燃油环槽内圆面之间。也就是说，如果上述部位冷却不好或有积垢，柱塞偶件咬紧故障就不可避免地发生了，再引起单缸不供油、单缸不发火不工作。

2 高压油泵柱塞偶件“咬紧”故障原因分析

2.1 使用不正确

大家知道，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，它们的配合间隙很小，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。

2.2 安装不正确

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。

2.3 柱塞偶件产品的质量差

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。

2.4 柱塞偶件润滑不良

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间的油膜被破坏，使得柱塞和套筒之间干摩擦而导致柱塞卡死。

2.5 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。

2.6 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，同样也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。

3 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故障的发生。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入手：

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，这是防止柱塞在套筒内咬死的有效方法之一。

②在装配使用存放过久的柱塞偶件时，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，要空载运转一段时间，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定期检查、化验滑油，发现滑油质量问题要及时更换曲拐箱滑油，要加强对滑油的分离，以免因滑油油质变差而造成故障。

⑦加强对燃油系统的管理，经常清洗燃油滤器，发现有滤器破损要及时更换，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。

4 几点建议

①船舶在运输过程中不可避免地会加各种不同产地的燃油。我们所能做的，除了认真做好燃油的规范取样和正确储存外，是尽可能做好燃油的分滤工作，把好燃油进入主机前的重要关口。分油要切实有效，滤器不应有破损。

②平时工作过程中，需要认真注意检查各缸高压油泵的运行状况（各缸功率发挥，压力和温度变化及是否漏油，凸轮轴滑油是否被燃油污染等等），有计划地定期拆检各缸高压油泵。

③按照船级社主要备件最少在船存量的要求，通常主机高压油泵柱塞、套筒备件只需备用一套。考虑到现实情况，拟适当增加2～3套。

④由于同样的重油，在同样温度下，粘度会有区别，因此要严格控制主机燃油进机温度，因为过高的温度对柱塞、套筒更加不利。

⑤对于副机高压油泵的维修保养应同主机接近。船舶轮机人员对柱塞、套筒的检查、保养工作是被动的，有时显得“无能为力”，通常说明书并未对维修保养的周期提出明确的期限，根据厂家设计，柱塞和套筒之间的正常间隙应在0.02 mm以内，其极限间隙应不超过0.04 mm，也就是说磨损量不超过0.02 mm，其实无论新件或旧件，凭借船上的测量手段和工具都无法度量上述间隙，只能凭经验和感觉它们之间是否已经“松”了。尽管如此，我们认为这种“观察”必须有计划地定期进行，通常在4～5 a的一个周期里对所有高压油泵的柱塞和套筒进行拆检一次，注意检查柱塞表面的状况，尤其是头部斜槽附近的工作面和与套筒配合的松紧度。

5 结 语

总之，在平时的管理中，我们要多检查，尽早发现，及时处理问题，做到用心，细心，尽心，使高压油泵在最佳状态下工作，才能确保柴油机的正常运行。

参考文献：

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