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主机更换油头为何总是损坏螺牙,轨头们好好读下这篇文章

 船舶讲武堂 2021-10-19
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MAN B & W MC/ME型主机燃油喷油阀【以下简称“油头”】的常规保养周期,根据厂家说明书的要求一般是在8000小时。油头工作时间到达检修期时,大管轮一般都会按照公司体系要求和厂家说明书指导进行拆解更换、清洁检查、泵压测试等维护保养工作,以使其止回循环、滑阀启闭、喷嘴雾化,油路密封等动作与功能均正常,进而确保柴油机的工作性能【Pmax、Pcomp、Pi】达到最佳,既能减少油耗,又能排放达标。
 
 在工作中,曾看见过几起为更换主机油头却把高压油管螺牙和分配块螺牙搞坏的,严重时曾导致高压油管和分配块螺牙完全损坏不能再用均需换新的情况,造成了主机油头养护工作的被动局面,给主机的正常运行带来了安全隐患,且增加了不必要的备件消耗和运营成本。现就主机燃油高压油管/分配块的结构和拆装工作所需注意的事项做一简析,以与同行分享。倘有疏虞,敬请批评指正!
一、故障现象
对机舱来说,为更换主机油头而拆解高压油管这项保养工作,有的自实习期间就开始参与维护,直至担任大管轮职务时,自觉已司空见惯,不足为奇。殊不知,拆装前若不用心研读说明书,领悟工作中所需注意的拆装要领,则仍会在拆装时出现差错,损坏油管接头处的螺牙,给更换工作带来较大麻烦。若船上无适用备件的话,则可能影响船舶航行与安全,如图一:


二、燃油高压油管和分配块的结构 
1、高压油管:
在MAN B & W MC/ME型主机上,燃油系统内所有高压油管均是双壁管,如图四 。即其结构分为外管和内管。
外管起到保护作用,一是防止主机运行时在高压作用下内管破裂溅出热油伤人或引起火灾。二是与内管外壁构成一个空腔,即漏油监测通道,该通道是把联管接头中的孔与燃油高压油泵顶盖中的排放孔相连通,以便对高压油管工况进行监测。
内管起到循环预热和输送高压燃油的作用。在燃用重油的主机停车时,来自于供油单元已被加热的重油便可通过内管直达油头内腔止回阀上的循环孔,进行燃油循环、部件预热、系统放气的作用。当主机运行时,在高压油泵增压的作用下,内管间歇性地输送高压燃油到油头进行喷射雾化。油头停喷期间,其止回阀上循环孔打开进行燃油循环放气。故高压油管内的压力的变化是高压→低压→高压→低压,这也是产生脉动的原因。相应地,油头的工作状态是喷油→循环→喷油→循环的变化着。
2:高压油管接头各部件的作用  
此处仅以燃油分配块到油头之间的高压油管为例进行阐述。由图二可知,这段高压油管的接头是由9个零件构成的,分别是:


025 - Union nut【上联管螺母】,  037 – Cone【外锥环】,049 – Cone【内锥卡】,
050 - Union nut【内联管螺母】, 062 - Housing for sealing ring【密封圈座】,074 - O-ring 【O令】,086 - Sealing ring【密封圈】,   098 - Union nipple  【联管锥套】, 108 - Thrust bushing 【推力衬套】。
1):防松作用  
在上述管接头组件中,起到防松作用的是由如下联结件构成:
①:025 - Union nut【上联管螺母】,以下简称“025”;
②:037 – Cone【外锥环】,以下简称“037”;
③:049 – Cone【内锥卡】,以下简称“049” 。 
主机在运行中,由于自身的振动以及高压油管的脉动效应,会使管接头的其它组件振松脱落,致其功能失效。为确保管接头的联结和密封功能正常,故设计安装了这3个组件。其中“037”和“049”呈锥型结构,当上紧“025”时,对其施加一个轴向力,使“049”开口收缩并与外管壁抱紧,对管接头的其它组件起到防振防松作用。
在更换主机油头拆解高压油管时,需要先拆解“025”,并用一字头螺丝刀把“037 ”与“049”分开,之后再把一字头螺丝刀插入“049”的开口处增大其开度,使其与高压油管外管壁分开并沿外管壁上提到合适位置,以免影响下述组件的拆解。安装时顺序相反。
注意:aa: 安装时的上紧力距随机型而定,请参考说明书。在7G80ME-C机型上,该参数T42-04是300Nm。
 bb: 在拆解高压油管时,一定要把该接头组件与“050”完全分离,以免对“098”的拆解和安装带来附加力。
2):密封作用  
在上述管接头组件中,起到密封作用的联结件如下所示:
④:050-INNERMOST UNION NUT【内联管螺母】,以下简称“050”;
⑤:062-HOUSTING FOR SEALING RING【密封圈座】,以下简称“062”;  
⑥:074-O-RING【O令】,以下简称“074”;
⑦:086-SEALING – RING【密封环】,以下简称“086”。
在安装时,该螺帽“050”是与“098”相旋紧,能对“062”、“074”和“086”施加一个挤压力,进而使“074”与高压油管外管壁相接触形成密封,防止燃油沿外管壁泄漏;同时又使“086”与“098”上端面紧密接触形成密封,以防燃油沿端面外泄。在主机工作期间,若高压油管爆裂或锥形接头处漏油,则漏泄的燃油将会沿着泄油通道流动而不会外漏,确保了运行安全。
 注意:aaa:安装时的上紧力距随机型而定,请参考说明书。在7G80ME-C机型上,该参数T42-04是300Nm。
bbb: 在拆解高压油管时,一定要把该接头组件与“098”完全分离,以免对“098”的拆解和安装带来附加力。
3):联结作用 
 以下两个部件在燃油高压油管联结中起到主要作用。
⑧:098-UNION NIPPLE【联管锥套】,以下简称“098”; 
⑨:108-THRUST BUSHING【推力衬套】,以下简称“108”。
 关于“098”和“108”的主要作用是联结,在安装时,“098”通过与锥形密封座面壳体上的螺纹相旋紧,产生轴向推力,通过内部的锥形凸台施加于“108”【推力衬套】上,使管接头的锥形面与锥形座面紧紧接触形成密封的高压油路。
联管锥套】098”的另一作用是漏油通道的一部分,管接头锥形面所漏泄的燃油于此汇聚后沿外环腔室流动。其螺纹是右旋式,即正牙螺纹。
而【推力衬套】“108”的螺纹是左旋式,反牙上紧。其与高压油管内管端部(接头处的)外侧的反牙螺纹相匹配,该推力衬套在内管上的旋进距离(与油管端部的距离)有要求,一般随机型而定。在7G80ME-C机型上,对该距离的要求是:T42-88-----20mm(高压油泵-分配块间的高压油管);T42-89-----14mm(分配块-油头间的高压油管),如图三。拆装时一定要对该距离(参数)进行测量调节。
Ref.
Description    
Value
Unit
T42-88  
Distance from pipe end to thrust bushing lower edge (fuel oil pressure booster to distributor block) 
20
mm  
T42-89 
Distance from pipe end to thrust bushing lower edge (fuel oil distributor block – fuel valves) 
14  
mm   
在【推力衬套】108”上开有4个槽口,如图三,其是漏油通道的一部分。与“098”【联管锥套】相接触的一端呈锥形,当上紧“098”【联管锥套】时,将有很大的轴向压紧力通过锥形接触面传递到【推力衬套】“108”上,以确保管接头紧密接触所需的压力。 另一方面,当上紧“098”【联管锥套】时,在周向上也会对“108”产生一个左旋力,使其有旋进油管的倾向,进而保证了图三中两个参数【T42-88 & T42-89 】的距离(与油管端部的距离)正确,这便是【推力衬套】“108”设计成反牙的原因。再有就是当上紧“098”【联管锥套】时,因【推力衬套】“108”开有槽口,可以收缩抱紧管壁,起到防振防松的作用。这就是两者接触面设计成锥形的原因。
3、简析螺牙损坏原因 
因“098”【联管锥套】的内径比内管外径大一些,故可以晃动。在拆解高压油管时,若把“025”,“037”,“049”,“050”,“062”与“098” 【联管锥套】完全分开,则当旋松“098”时,将不会有附加力作用在“098”上(除积碳/异物外)。同理,在安装高压油管时,也便于“098”【联管锥套】的对中旋进旋紧,以至于不会损坏螺牙。
正如图一所示损坏的螺牙,就是因为在拆装时没有按照说明书上的要求,使“025”,“037”,“049”,“050”,“062”与“098” 【联管锥套】没有完全分开,在旋松或旋紧“098”时产生了很大的附加力,不利于螺牙的对中找正,并能影响到上紧扭矩的准确度。
注:
①:安装前需对螺纹孔和管接头进行清洁,清除结碳、异物等。
②:对密封圈进行检查,若必要换新。对锥形接触面进行检查,若必要,按说明书指导进行铣洗研磨等修理。
③:在安装高压油管时,需在螺牙上涂抹防咬合剂,两人协同作业。先手动进行螺牙的对中找正,边轻微晃动“098” 【联管锥套】边旋紧,确保油管两端的螺牙同步旋进。只有在油管两端的管接头旋到位后,方可使用专用工具按说明书规定的扭矩拧紧“098”。在7G80ME-C机型上,对该上紧扭矩的要求如下表: 
Ref.
Description    
Value
Unit
T42-07  
Fuel oil high-pressure pipe, tightening torque (fuel oil pressure booster - fuel oil distributor block)  
 550
Nm  
T42-08  
Fuel oil high-pressure pipe, tightening torque (fuel oil distributor block - fuel valves)  
300
Nm   
4、高压燃油分配块  
该分配块的主要作用是:按照等量性和同时性的原则对高压燃油进行分配。使多个油头(2~3个)在做功冲程中喷射的油量相等,且喷油定时相同。其结构分为上下两层。下层腔室经高压油管与高压油泵的出口相联通。上层腔室经高压油管与油头相连接。在其油口内部,有一个漏油通道使每个油管接头的漏油回路相联通,如图四。
 5、泄油回路  
在主机运行中,因安装不对或某种原因会使油管锥形接触面漏油(有异物、裂纹等)或内管爆裂,导致燃油泄漏。为了安全起见,燃油系统的高压油管设计成双壁管,其中,由外管与内管之间所构成的环形腔室就是漏油回路,如图四。为了对高压油管工况的监测,在高压油泵顶盖上安装有背压阀和压力开关。若有漏油,将会报警。 
 三、故障处理   
当出现高压油管接头螺牙和燃油分配块内的螺牙损坏时,可以采取用丝攻板牙进行修理。若螺牙损坏严重(如图一),只有换新。若油管锥形面和锥形座面上有麻点、蚀点、凹坑、嵴线,沟槽等缺陷,则可按照说明书上的相关指导采用专用工具进行铣洗研磨等相关修理。
 四、总结
1:按说明书上的检修程序和规定扭矩拆装燃油高压油管。
2:按说明要求检查管端锥形面及与其相配的密封座面,不能有麻点、蚀点、凹坑、嵴线,沟槽,否则需用专用工具修理。
3:对管端锥形接触面铣洗研磨时,务必正确使用专用工具,确保专用工具的对中正确,施力不必过大,勤检查锥面光洁度。修理过的座面锥度直径不能超限,请参阅说明书。
4:安装管接头(UNION NIPPLE)时,两人各持一端,协同上紧。先用手旋入螺牙,边旋边微晃管接头,直到啮合多齿为止。若手旋螺纹费力拧不动时,则需立即旋出检查原因,切勿蛮干硬旋,导致螺牙损坏。

5:安装前测量参数T42-88 & T42-89, 并调节该管端距离,如图三。
5:安装前清洁螺牙并检查。安装时在管接头螺纹上涂抹防咬合剂。
6:安装时更换相关的O-RING,避免燃油外漏。
7:船上要有燃油高压油管和分配块备品,以做备用。
8:船上要有燃油高压油管接头的丝攻板牙等相关专用工具,以便能对螺牙和锥面进行清洁和修理。

本文作者:张献宝  校对者:唐国强    

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