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浅谈MAN B&W MC型主机VIT机构的维护保养

来源:航运直聘 时间:2022-11-30 作者:航运直聘 浏览量:

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VIT机构是主机的可变喷油定时调节系统,英文Variable Injection Timing Control System,缩写VIT。目前大部分MANB&WMC型主机都在使用VIT机构,使用VIT机构的船舶主机随负荷变化自动调节喷油定时,不仅改善了运行工况,而且大大提高经济性能。只有在了解该机构的工作原理和组成,才能及时发现和排除故障,并提前做好维护保养工作。现就MANB&W MC型主机简单介绍VIT机构的原理、组成和维护注意事项,不正之处请多指教。

VIT机构的组成

  MANB&W MC的主机基本是回油孔式的高压油泵,VIT主要通过拉动定时齿条,使高压油泵的套筒升降,从而改变喷油提前角。VIT主要由油压放大器、机械伺服阀、液压油缸、调节盘、调节轴、定时齿条及定时齿圈等组成。

  油压放大器:包括先导阀、方向控制阀、单向阀、工作气缸、油缸、活塞、柱塞等,实际上就是由压缩空气驱动的双作用油泵。作用是向VIT机构提供压力液压油。油压放大器的放大比,即工作空气压力与输出油压力比,是1∶24。即输入0.2 MPa的工作空气和0.7 MPa的引导空气,输出4.8 MPa的压力油。输出的液压油,排量越大,压力越低;排量越小,压力越高;排量为零时,压力最高即4.8 MPa。

  机械伺服阀由阀体、阀芯和测头等组成,内部有四个油道分别通过油管与油放大器、回油箱、液压油缸A、B腔相连接。作用,是当主机负荷超过50%额定负荷以上时,通过测头感应主机油门的变化,控制其内部油道的通断,从而控制压力油的输出,也相当于位置感应器。

  伺服液压油缸是VIT的执行机构,将机械伺服阀感应的负荷变化信号转化为油缸的位移,推动爆压调节轴偏转一个角度。

  调节盘由支架、调节控制杆等组成。通过调节可使爆压转折点发生变化,即使喷油提前角达最大值时所对应的主机负荷值产生变化(正常是对应于80%的额定负荷)。

  齿条机构由装设在高压油泵方形底部的齿条、齿圈等组成。高压油泵方形底部,除油量调节齿条(下方一根)外,还有调节喷油提前角的齿条(上方一根)。作用是将爆压调节轴的角位移,转换为拉动调节喷油提前角的齿条,带动与该齿条相啮合的齿圈,齿圈再通过梯形内螺纹螺旋付,使高压油泵套筒上下移动,改变套筒与柱塞的相对位置,达到改变喷油定时的目的。

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VIT机构的原理和作用

  VIT根据主机负荷分为个几区域来进行调节,一、主机负荷在50%以下时,这种负荷运转的时间不长且每个循环喷油量少,后燃不严重,VIT机构不必调节喷油提前角;二、主机负荷在50%~80%区间,爆压没有达到额定爆压值,但每个循环喷油量随负荷增加而增加。为了提高爆压以提高有效功率,同时减少后燃, VIT机构逐渐增大喷油提前角;三、当主机负荷达到80%时,喷油提前角达到最大,爆压也达到额定爆压值;四、当主机负荷超过80%并继续增加时,为维持爆压在额定值不变,VIT机构逐渐减少喷油提前角;五、当主机负荷达到100%时,喷油提前角回到初始额定值,爆压仍为额定值。

  因此,主机通过VIT机构的自动调节:使主机的负荷在50%~80%变化时,喷油提前角比正常有所增大,从而使气缸内燃油准备时间延长,可燃混合气质量提高,燃烧更充分,更完全,因而后燃减少,排温降低;因爆压的提高,使得柴油主机的平均有效功率提高,因而使得柴油机的经济性能提高,耗油率降低。虽然提高爆压可能增加NOX生成,但爆压仍不超过设计最大值,应不会造成超标排放。主机的负荷在80%~100%变化时,喷油提前角比正常有所减少,从而使爆压降低防止机械超负荷,NOX生成减少和排放降低。

VIT机构的作原理

  随着主机负荷增大,超过50%额定负荷时:①燃油调节轴通过连接杆,带动调节控制杆偏转;②顶动机械伺服阀的测头,使阀芯离开平衡位置向内位移,从而打开 机械伺服阀内的油道,使油放大器来的高压油经伺服阀进入伺服液压油缸的自由端(液压油缸另一端的液压油经伺服阀流回油箱);③伺服油缸在两端压差的作用下,向自由端位移,并通过连接臂推动爆压调节轴向顺时针转动θ角;④爆压调节轴的角位移,转换到拉动高压油泵调节喷油提前角的齿条,带动与该齿条相啮合的齿圈,齿圈再通过梯形内螺纹螺旋付,使高压油泵套筒上下移动,改变套筒与柱塞的相对位置,达到改变喷油定时的目的。⑤与此同时,随伺服油缸与爆压调节轴之间的传动连接臂向右(顺时针)偏转,固定在传动臂上的机械伺服阀阀体也向右移动,直到消除阀芯向内的位移量,从而使机械伺服阀达到新的平衡状态。此时,伺服油缸停止移动,并保持此位移,齿条和套筒保持在此新的位置。在此负荷下,主机就在比未装VIT机构时增大了的喷油定时和爆压的工况下运行。

  当主机负荷达到额定值的80%时,喷油提前角达到最大值,爆压也达最高。在主机在50%~80%的负荷之间,其负荷与喷油定时是一一对应的直线关系,负荷增大,定时增大,负荷减小,定时减小。当主机负荷超过80%时,随着负荷的继续增加,主机的喷油定时在VIT机构的作用下开时减小,VIT机构的作用过程同上面正好相反。当主机负荷达100%时,喷油定时恢复到额定值,因此当主机的负荷在80%~100%之间变化时,其爆压一直稳定在最高的额定爆压值,并不随负荷的变化而变化(特性曲线图如右)。


VIT机构的故障分析及排除

  当主机的VIT机构发生故障时,可以从以下几方面着手排查:

(1)油压放大器:检查油压放大器,检查方向控制阀是否卡死,气缸活塞密封是否老化断裂,油缸柱塞磨损情况,单向阀是否泄漏等。

(2)高压油泵定时齿条没动作:主机在50%以上负荷运行时,VIT机构的定时齿条不动作。检查调节盘上的导向块、导向杆、机械伺服阀的测头等部件是否故障或出现磨损,并检查间隙值。

(3)伺服液压油缸:检查伺服油缸内部是否泄露。如存在泄露,可能还伴随油压放大器的工作频率比正常时要快,而且油压放大器两端应听到缓慢的周期性的气体泄露声。

 VIT机构的调整

  由于爆压对柴油机的运转性能和可靠性影响很大,所以在正常情况下,不要调整VIT机构,除非该机构失灵或爆压相差超出说明书范围。调整时必须非常谨慎。任何情况下,都不可使主机爆压超过额定值。

(1)旋转VIT机构的调节螺栓,可使爆压特性曲线沿增加和减小的方向平行移动(如特性曲线图的蓝虚线所示)

(2)调整调节盘的调节控制杆,可使主机负荷在80%~100%之间时的爆压特性曲线沿增加或减小的方向发生偏移(如特性曲线图的红虚线所示)。

(3)调节某缸的定时齿条前的松紧螺丝扣,可使各缸爆压平衡。如果个别缸的爆压特低,可通过该缸的定时齿条前的松紧螺丝扣进行调节。方法是将松紧螺扣松开后朝爆压增大的方向旋转一点,然后锁紧。如果个别缸的爆压特高,则先通过调整VIT机构的调整螺栓,使该缸获得理想的爆压后,再调整其它各缸的齿条松紧螺丝。

注意,各缸都必须朝爆压增大的方向旋转。也就是说,在任何情况下,都不可使单缸定时齿条的松紧螺丝朝爆压减小的方向旋转。

VIT机构日常管理注意事项

1、日常检查工作空气压力,使其保持在0.2 MPa。

2、日常检查油压放大器前工作空气管路上的润滑器,及时注满润滑油,以保证放大器的润滑,防止放大器干磨。

3、日常检查VIT机构的工作情况,包括VIT机构的气路和油路上 有无泄漏,各连接部位及机械伺服阀的测头等有无松动等,及时消除。

4、日常检查各传动部件的活动部位和定时齿条的润滑情况,并及时加油。

5、日常检查油过滤器,并定期清洗,保持油路畅通。主机完车后,及时关闭工作空气阀和先导空气阀,并在备车时及时打开这两只阀。


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