浅谈MAN-B&W6S60MC排气阀维护和管理    
  
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文章来源:《上海远洋》第6期（总第116期）          作者:刘方盛           

  
    
      现代船舶推进装置大多采用ＭＡＮ－Ｂ＆Ｗ、ＮＥＷ ＳＵＬＺＥＲ长（超长）冲程直流扫气的低速柴油机。直流扫气方式扫气路径短，换气充分，利于燃气的充分燃烧，降低油耗提高柴油机经济性。所以现代柴油机在缸头中央均布置有一液压排气阀即液压开启，空气弹簧缓冲关闭。排气阀是组成柴油机燃烧室的重要部件，它的工作状况直接影响换气过程的质量，影响柴油机的动力性、经济性、可靠性及排气污染，是柴油机工作优劣的先决条件之一。因此对于轮机管理人员来说，要严格按规范做好排气阀的拆检与修理工作，重视排气阀运行管理，如稍有修理上的失误会加快排气阀损坏的速度，甚至影响柴油机的正常运行。
    一、 排气阀阀盘及阀座的检查测量与研磨：
    排气阀的工作条件非常恶劣，直接受到高温高压燃气的作用，排气气流的冲刷和加热，温度很高，排气阀盘的温度可达６５０℃—８００℃，容易产生阀盘锥面与阀杆的磨损、阀面的烧伤与高温腐蚀而形成大量的麻点、阀盘与阀杆的裂纹与阀杆的弯曲变形等损坏。因此，对于每次换下的排气阀拆检时，要先充分清洁阀杆和阀座，仔细检查阀杆及阀座是否有烧伤、裂纹，阀面是否有大的麻点、凹坑、穿透性的吹蚀等，测量各说明书要求的参数，决定是继续研磨使用还是送厂方修理。
    １、气阀的检查测量：
    １）气阀阀盘下表面在高温高压燃气冲刷下，会不断烧损而产生凹坑，要利用样板测量阀盘圆周方式，测量相对Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ处的Ｆ值（如图一），当Ｆ值接近或超过使用极限９ｍｍ时要送厂修理。
    ２）气阀阀盘密封面表层堆焊有厚３ｍｍ左右的司太立合金，由于运行中的磨损及经常性的修理研磨，厚度会慢慢减薄，利用样板测量如图一中的Ｇ１值，当接近或超过２ｍｍ时要送厂修理，重新堆焊硬质合金。
    ３）检查测量阀杆密封段（距顶部２８０４１０ｍｍ处如图二）阀杆的直径Ｄ－１１，如其值接近或小于７１．８４ｍｍ或其表面的合金镀层已磨损，要送厂修理，否则解体好的排气阀弹簧空气将漏泄。
    ４）阀座密封面和阀盘密封面一样，表层也堆焊有厚３ｍｍ左右的司太立合金，也要利用样板测量其磨损量，如图三Ｇ－２（０－２．３ｍｍ）值，其值接近０时要送厂修理，同时要保证Ｇ－３的值一直保持在１ｍｍ。因为阀杆与阀座设计为内接触，在阀座密封面外侧有一环形密封冷却带，当气阀关闭时，冷却带内含有过后扫气的低温气体来冷却承受燃烧室高温的阀盘，降低了阀盘的热负荷，有利于延长阀杆和阀座密封面的使用寿命。
    ２、气阀的研磨：
    经过上述的检查测量就可以确定排气阀的阀杆与阀座是否有研磨价值，如可以继续使用，则吊入磨阀机待研磨。
    研磨时尽可能选择在停泊时间较长，周围环境振动较小的情况下进行，以避免在研磨时由于振动阀的密封面出现颤痕。磨阀机工作时，要先松开固定防震橡皮的螺母，这时磨阀机重量由防震橡皮来承受，以达到防震的目的。
    在研磨前，待磨阀杆或阀座要先利用一千分表对中。对中方法是先调整固定工件的四个螺栓（Ｓｅｔ ｂｏｌｔｓ）伸长量基本相等，再将千分表顶针顶在工件外圈（尽可能选择无烧损处）来测量工件在旋转时的偏心度，根据测量值采用取均值的方法（Ｍａｘ． ｖａｌｖｅ － Ｍｉｎ． ｖａｌｖｅ）／２来反复调整四个固定螺栓（Ｓｅｔ ｂｏｌｔｓ）直到对称点的偏差量小于０．０２ｍｍ。
    在正常情况下，研磨砂轮的角度不需要进行调整，只要选择是磨阀杆（对应Ｖ位３０．３°）还是磨阀座（对应Ｓ位３０°）就好，因为柴油机厂家已经按排气阀的角度设计妥，是一固定值。研磨时，首先进行粗磨操作，每次切削深度必需小于０．０１ｍｍ（约２个分度值，０．０１ｍｍ为最大切削量），进刀速度控制在工件每旋转一圈，进刀手轮转１／３圈左右，砂轮从外向里缓慢的来回移动。之后反复多次，直到密封面上的麻点、凹坑等被磨得差不多后进行细磨操作。细磨时每次切削深度必需小于０．００５ｍｍ（约１个分度值）进刀速度控制在工件每旋转一圈，进刀手轮转１／６圈左右。磨好的工件密封面外侧的缺陷要尽可能磨掉；麻点及凹坑直径要小于３ｍｍ；相邻两麻点间距要大于１０ｍｍ。磨好的阀杆和阀座要重复前述Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３的测量及阀面宽度的测量Ｄ１＝２７９ｍｍ、Ｄ２＝３３３ｍｍ、Ｄ３＝２８２ｍｍ、Ｄ４＝３０４ｍｍ。
    注意，研磨阀杆时，研磨砂轮护盖要朝上，阀杆从上往下看为逆时针转动；研磨阀座时，研磨砂轮护盖要朝下，阀座从上往下看为顺时针转动。这样有利于改善气阀阀盘和阀座的密封面贴合，提高密封效果。
    二、 排气阀拆检时注意事项：
    排气阀作用原理是通过一止回阀由凸轮轴油泵向各缸液压驱动机构供油，当排气凸轮由基圆向凸轮运动时产生高油压作用于启阀活塞使气阀迅速开启，同时缓冲空气腔内的空气被压缩（此时空气弹簧的供气单向阀关闭）以减缓气阀的开启速度，减少噪音；当排气凸轮由凸轮向基圆运行时，启阀活塞上部油压逐渐消失，排气阀在空气弹簧作用下逐渐关闭。
    １、测量启阀活塞的桥规值Ｄ－９＝４７．０５１．２ｍｍ（如图五）。
    现代排气阀取消了早期排气阀驱动机构防气阀敲击的节流针阀，启阀活塞设计有缓冲装置。当气阀阀盘接近阀座时，启阀活塞上部的缓冲活塞先将进油通道封住，利用启阀活塞顶部节流空间内残油和缓冲弹簧起缓冲作用，减慢气阀的关闭速度，以减少阀盘对阀座的撞击和噪音。由于启阀机构的磨损，排气阀杆、阀头和阀座的磨损及研磨，都会使桥规值发生改变而影响缓冲装置的正常状态，因此拆检时要测量启阀活塞桥规值。桥规值过大，关阀时可能出现敲击，桥规值过小，可能使阀不能完全关闭。此时要通过更换缓冲装置的垫块（Ｄｉｓｃ）来调整。
    ２、清洁吹通放气节流孔（Ｏｒｉｆｉｃｅ）及通道Ａ。
    排气阀驱动机构到启阀活塞空间的空气通过油缸上部的节流孔和通道Ａ排至空气活塞上部，再和漏泄油一起通过回油管排至驱动机构下部直至油柜。
    ３、拆检调整安全阀压力及油路的清通。
    空气活塞的润滑由启阀油缸的漏泄滑油完成（ＮＥＷ ＳＵＺＬＥＲ ９ＲＴＡ通过观察镜能看到）。如果空气活塞的内外密封失效，滑油进入活塞下部空间，由于滑油的不可压缩性，当空气活塞下行时将产生高压，此时安全阀（２１ｂａｒ）应打开，接通空气活塞上下空间，将压力油引回至活塞上部空间通过回油管排出。
    ４、清洁密封空气控制单元的滤器及通道Ｃ。
    密封空气控制单元与空气弹簧空气的进口组合在一起，通过节流降压引出空气活塞下部滑油与空气的油气混合物经外接管路及通道Ｃ至阀杆与导套间，阻止燃气上行，同时起润滑作用以减少阀杆与导套间的磨损。故每次拆检要清洁滤器，清通节流小孔及通道Ｃ，以避免被燃烧产物或杂质堵死，失去密封作用，使燃气上窜，加剧阀杆及导套的磨损、腐蚀、结炭等，造成气阀开关及旋转不正常。
    ５、检查启阀活塞活塞环，测量其径向厚度（Ｍｉｎ ３．２ｍｍ）必要时换新，以防止其密封效果不好增大漏泄油量，使排气阀开启滞后。
    ６、安装阀杆密封环时注意环的切口方向，上部环向上，下部环向下。安装空气活塞外部密封环前，将密封环放在１００℃热水中加热５分钟，安装时加油润滑，以避免损坏密封表面而使空气弹簧空气向上漏泄，使气阀关闭滞后或关闭不严。
    ７、排气阀拆检装配妥后要做好阀的检验。
    将排气阀整体吊起，阀处于全开状态，接上空气弹簧空气，阀能迅速关闭，阀杆密封环间检验考克处无空气漏出；用１．０ｍｍ 塞尺能插入阀座与阀盘密封面之间近１５ｍｍ；切断空气弹簧空气供给，排出缓冲空气腔内空气，气阀能全部开启；重复气阀启闭多次后再次接入空气，让阀关闭后切断空气供给，排气阀能保持在关闭状态１个小时。
    三、 日常管理中注意事项：
    １、排气阀更换安装时，要保持气阀处于关闭状态，以保证安装时阀杆、阀座共线。安装完毕后，供冷却水并检查阀座检验孔处是否有水漏出，如有说明阀座下部密封环不水密。供缓冲空气，启动凸轮轴油泵检查气阀高压油管密封处密封状况，如漏油要重新安装油管。
    ２、每天注意检查各缸排气温度，仔细倾听各气阀的声响。根据运行工况判断排气阀的工作状态，因为一般来说排气阀工况不好，都能引起该缸排气温度的升高。
    ３、运行中排气阀的启闭和旋转动作检查，特别是刚更换的排气阀。合上阀位指示器，则指示器的指示杆和空气活塞上表面接触，随气阀的启闭指示杆相应做上下运动。气阀阀杆设计有导风叶轮，其作用是当排气阀工作时使阀杆同时作旋转运动，以利于清除密封面上结炭，保持良好密封状态；均匀传递阀杆上热量，防止局部过热，减少磨损延长使用寿命。而排气阀空气活塞上表面设计有一深约为６ｍｍ的凹槽，阀杆每旋转一圈指示杆经过该凹槽一次，因此可从阀位指示器位置的高低判断出阀杆是否旋转及旋转速度。阀杆旋转速度与柴油机的转速及负荷有关，负荷及转速越高，阀杆旋转速度越快，一般情况下为０．５５．０ＲＰＭ。
    ４、运行中阀杆密封环工况检查。打开阀杆密封环间检验考克，正常情况下应不漏气或只有少量漏气。如有较多的油气混合物漏出，则缓冲空气腔漏气，上部密封环***。如有烟气漏出，则下部密封环***，阀杆导套可能有较大磨损。
    ５、运行中排气阀空气压力表和凸轮轴油压表稳定性检查。
    如空气压力表有波动且其波动频率和柴油机转速一致，说明可能至少有一个缸排气阀缓冲空气腔***。判断方法：可在停车状态合上阀位指示器，供给缓冲空气使阀关闭后再切断缓冲空气，如某个缸气阀很快又打开则该缸漏气。
    如油压表波动且其波动频率和柴油机转速一致，说明可能至少有一个缸排气阀滑油系统有问题。判断方法：ａ）运行中松开排气阀回油管接头，收集回油量应少于４０ ｌ／ｈ，否则启阀活塞***，可能是活塞环不好或油缸磨损太大；ｂ）如图六所示，排气阀高压油管由内外管所组成，如果排气阀接头处Ｄｉｓｃ外侧密封圈良好，而接头又漏油，则压力油将通过内处管空间回流至排气阀驱动机构进油端。故运行中可松开接头处闷头（Ｐｌｕｇ）检查是否有油漏出，如有说明油管接头密封面***；Ｃ）如果没有以上两种情况，则可能某缸驱动机构供油止回阀不好、柱塞活塞环不好或油缸磨损太大。
    ６、作为主管人员平时要找好排气阀应急开启工具、排气凸轮提升工具、排气阀驱动机构进油管专用闷头，掌握提升排气凸轮保持气阀常关和提升排气凸轮保持气阀常开两种应急情况的适用范围及操作方法。