【2017年整理】MITSUI_B W主机VIT机构工作原理

【2017年整理】MITSUI_B W主机VIT机构工作原理 附件1 MITSUI B&W主机VIT机构工作原理及故障分析 1970年代，B&W公司开发出了回油孔式高压油泵的VIT机构。使用VIT机构，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。1980年代起，在船上使用日渐增多。 目前我公司主机使用VIT机构的船舶也在增多(如秀海、岭海轮)。为及早发现、及时排除和防止故障，需要深入了解该机构的原理和组成。限于国内介绍VIT机构的书和教材都很少，现根据我轮MITSUI B&W 6L60MCE主机的情况，介绍VIT机构的原理、组成和维护注 意事项，以偏概全之处请谅解。 1 VIT机构的原理和作用 VIT机构，是可变喷油定时调节系统，又叫爆压调节器，英文Variable Injection Timing Control System，缩写VIT。 主机负荷在50,以下时，一方面这种负荷运转的时间不长;另一方面每个循环喷油量少，后燃不严重，VIT机构不必调节喷油提前角。 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。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。 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。 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(如下面特性曲线图所示)。因此，柴油主机通过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NO生成，但爆压仍不超过 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 最大X 值，应不会造成超标排放。 使主机的负荷在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，NO生成减少和排放降低。 X 不带有VIT机构，主机就会长期在较差的工况下运行;而带有VIT机构，主机经济性能就大幅度提高，特别是在油价不断飙升的今天， 其意义不言而喻。 我们华泰公司的船舶主要是跑海进江航线，航线短，靠泊频繁，主机 通常在50,,80,额定负荷之间运行，很少超过80,。 例如秀海轮，1987年由日本建造的“OBO”多用途船舶，至今已有19年的船龄，主机常用转速90r/min(额定转速100r/min)，负荷为75,左右。因带有VIT机构，排温为300?，爆压为10.6MPa，排烟为浅灰色，运转平稳，声音动听，工况良好，耗油率低，单耗低，是我所做过的柴油主机类型中工况和效率最好的一种机型。跑进江航 线时，经济性非常突出。 3 VIT机构的组成 B&W 6L60MCE主机喷油泵是一种回油孔式的。VIT机构通过拉动 齿条机构，使高压油泵的套筒升降，从而改变喷油提前角。 VIT机构主要由油压放大器、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。 (1)油压放大器 构成，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，即动力。 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。 (2)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。 (3)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。 (4)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)。 (5)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。 4 VIT机构的动作原理 随着主机负荷增大，超过50,额定负荷时: ?燃油调节轴通过连接杆，带动调节控制杆偏转; ?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); ?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; ?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。 ?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)。 3 VIT机构的故障分析及排除 秀海轮刚买回来时，主机的VIT机构已失灵，即使高负荷运行时，无论主机负荷怎样变化，喷油提前角也不变，高压油泵的定时齿条在“0”刻度位不动。主机转速90r/min时，排温350?，爆压9.3MPa。 针对这种情况，我们全面的检查了VIT机构。 (1)油压放大器 检查油压放大器，发现其没有任何反应。因没有可供更换的备件 (若在国外定购则需2万多元)，拆检油压放大器。拆检发现，方向控制阀卡死，气缸活塞密封老化断裂，油缸柱塞磨损严重，单向阀关不严泄漏。问题很多，又没有任何备件可换，只好根据不同的情况，予以不同的修理: , 用“特富隆”修补磨损的柱塞，再加工到合格尺寸; , 研磨单向阀; , 各老化的密封全部新做; , 拆检先导阀，等。 装复后，打开先导空气和工作空气(将其调节到0.2 MPa)后，就听到油压放大器有节奏的泵油声。至此，油压放大器修复并投入工 作。 (2)高压油泵定时齿条没动作 主机运行中，高压油泵定时齿条不动作。经仔细检查发现调节盘上的导向块、导向杆、机械伺服阀的测头等部位磨损过度。于是拆检 并修复了这些部件，并调整了各间隙值。 开航后，主机在50,以上负荷运行时，VIT机构的定时齿条也 就随着负荷的变化而移动。至此VIT机构恢复正常工作。 (3)伺服液压油缸 运行了两个航次后，又发现定时齿条在“0”刻度位不动了。经检查，发现油压放大器的工作频率比正常时快多了，而且主机运行时一直动作不停(正常情况下，主机稳定运行时，油压放大器两端应听 到缓慢的周期性的放气声)。 根据此情况分析后，判断是伺服液压油缸内部泄漏所至。拆检伺 服油缸，发现活塞密封环已老化碎裂。更换后装复，直到现在，主机VIT机构运行正常。 4 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很大有必要调 整时。 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。 5 VIT机构日常管理注意事项 , 日常检查工作空气压力，使其保持在0.2 MPa。 , 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。 , 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。 , 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。 , 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。