0 引言上世纪 80 年代起，在船舶上越来越多地使用由 B＆W 公司开发出的回油孔式高压油泵的 VIT（variable injection timing control system）机构。该机构是可变喷油定时调节系统，又叫爆压调节器。其主要作用是在主机变负荷工作中自动调整喷油定时，使主机能够保持在较高的爆压工况下工作，可大幅度提高主机经济性能，同时又能减少 NOX 生成和排放。在油价不断飙升和排放控制日益严格的今天，使用 VIT 机构的意义不言而喻。但附带 VIT 机构的高压油泵，因为结构复杂，运动部件多，所以出现故障的几率也较多。[1]本文将针对某轮高压油泵在运行中 VIT 机构经常卡死的事故进行故障分析，并结合笔者多年的海上工作经验提出一些防止类似事故发生的预防措施，以供船舶轮机管理人员参考。1 故障案例某轮在主机高压油泵在运行中 VIT 机构经常会卡死，动作失灵。同时，最高爆发压力偏高，工作粗暴，油耗增加。为了能让 VIT 机构恢复工作，需要松开油泵顶部的两只闷头螺丝（该螺丝是用来安装测量工具的），以泄放或用日用空气吹逐残油。但这时整个高压油泵被不停泄漏的重质燃油污染得非常严重，先后两次受到 PSC 检查人员的批评。该轮轮机长与笔者进行多次电话沟通，笔者也查询了该主机型号高压油泵的说明书，对 VIT 机构的组成及原理进行全面认真地研究，分析此故障的发生原因及应对方法。2 VIT 机构的原理及调节特性2.1 VIT 机构的组成及工作原理MAN B＆W MC 型柴油机带有 VIT 机构的回油孔式喷油泵，其 VIT 机构原理如图 1 所示。在泵体的方形底部装有二根调节齿条，一根是定时调节齿条（VIT 齿条 2），一根是油量调节齿条（连杆 B）。VIT 机构主要由位置传感器、位置伺服器和高压油泵底部的定时齿条等部分组成。位置传感器由空气压力控制阀 D、杠杆 A、支点 F1、F2 和调节螺钉 H 等组成。杠杆 A 通过连杆 B 与高压油泵油门调节轴相连，随着油门调节轴的转动，杠杆 A 绕支点 F1 或 F2 转动，从而顶推压力控制阀 D 顶端的探测传感器 E。0.7MPa 的控制空气从压力控制阀 D 的输入端输入，其输出端的压力随探测传感器 E 的不同位置而变化。位置伺服器 3 接受来自压力控制阀 D 的输出压力，带动位置伺服器 3 内部的活塞移动，通过连杆 4 拉动定时齿条 2 动作。定时齿条 2 与高压油泵 1 下部的齿套螺母外部啮合，齿套螺母内有梯形螺纹与高压油泵套筒下部的梯形螺纹啮合，在定时齿条 2 移动的同时，通过齿套螺母使高压油泵套筒上升或下降，从而改变供油定时。2.2 VIT 机构的调节特性VIT 机构的调节特性如图 2 所示。在低负荷时（图 2 左边位置），杠杆 A 与压力控制阀 D 顶端与探测传感器 E 不接触，压力控制阀的输出压力为零，VIT 机构不起作用。此时，油泵的供油提前角最小。随着主机负荷的增加，杠杆 A 在油门调节轴的带动下，绕支点 F2 作逆时针转动。当杠杆 A 转动到与 E 接触（大约 50%的额定功率）时，VIT 机构开始起作用，并随着压力控制阀 D 输出压力的增加，油泵的供油提前角相应增加，柴油机的爆压上升较快。当主机负荷增加到大约 80%额定功率时，杠杆 A 与连杆 B 在一条直线上（图 2 中间位置），爆压达到最大，该点称为“拐点”。若主机负荷继续增大，杠杆 A 在油门调节轴的带动下，绕支点 F1 作逆时针转动（图 2 右边位置），压力控制阀 D 输出压力随之减小，油泵的供油提前角相应减小，确保柴油机的爆压维持不变。3 故障原因分析与处理经过多次与轮机长的分析以及船上人员认真的检查，发现 VIT 机构经常转动失灵的主要原因有两点：一是高压油泵长期在使用重质燃油状态下运行，从油泵套筒与油泵壳体之间渗漏到调节齿圈的燃油，在长期高温作用下胶质、结碳，使齿杆、调节齿圈以及导套啮合螺纹卡阻，导致传动失灵；二是燃油从进（回）油空间漏入套筒顶面空间，燃油越积越多，当燃油充满此空间后即高压油泵上盖阀件部分与泵体部分之间的腔室内残油不能被泄放。由于液体不可压缩的特性，残存于该腔室内的残油就阻止了油泵套筒的上移，即调节齿条不能从泵体移出，而当齿条完全插入泵体时，套筒必处于最低位置，此时供油提前角最大，按照 VIT 的调节特性，供油提前角本来应该减小的但无法减小，从而导致爆发压力增加，工作粗暴。因此，产生故障的原因主要是泄漏的燃油无法从泄放孔排泄，套筒顶面油压增加，加上高温劣质燃油多产生的胶质，使得定时调节齿圈和啮合螺纹卡死，从而导致 VIT 传动机构工作失灵。基于检查和分析后得出这样的原因，轮机长决定利用锚泊的机会，拆除高压油泵上部各油、气管路、接头和阀件等，试着清通残油通路，但由于泄油孔堵塞已久，孔内胶质的燃油油泥都已变成了坚硬的碳，而且近 60cm 深的垂直泄放孔全部结满碳渣，用直径 6mm 的钢丝清通，不到 1cm 就再也无法继续下去了。后来，截取直径 8mm 的钢筋 80cm，一端头部敲扁后再上砂轮磨出刃口，另一端挟持在手电钻上，将残油腔室注满柴油，边钻边冷却边稀释。经过 2 个多小时的不懈努力，终于把 No.1 缸高压油泵的残油泄放孔彻底清通。在清通 10 余小时后，6 只高压油泵的残油泄放孔全部清通。经过这样的处理后船舶主机运转工况良好，高压油泵 VIT 机构动作自如，高压油泵外部整洁干净。4 经验总结此次故障的发现与处理提示船舶轮机管理人员在日常对高压油泵及 VIT 机构的管理中，需要注意以下事项：（1）间隔一段时间，利用进出港机会要将主机燃油系统换用柴油，通过泄漏进入齿圈部分的柴油稀释胶质粘稠的重油，同时旋开调节齿圈外侧的闷头螺丝向孔内注入柴油与润滑油组成的混合油，使 VIT 机构在负荷变化的动作中活络和润滑齿杆、齿圈、及螺纹传动部件。（2）要经常检查油泵上盖阀件与泵体之间腔室的残油泄放管路是否畅通，一旦发现油泵下部空心泄放螺丝处长时间没有残油滴漏，则说明泄放管路堵塞，必须设法吹通或清通。（3）位置伺服器为气动执行元件，需要稳定、洁净、干燥的控制空气，其工作压力应保持在 0.7MPa，以保证执行过程地稳定、准确和有效。（4）随时检查 VIT 机构气路和油路，保持油气路的畅通并及时消除泄漏。（5）随时检查各连接部位，及时消除松动，各传动部件的活动部位和定时齿条，及时加油润滑。5 结束语本文通过对 VIT 机构的组成和工作原理的阐述，结合故障原因的分析和处理，提出了相关管理教训与经验。这对轮机管理人员在带有日常管理 VIT 机构高压油泵的过程中具有较高参考价值，使之具备更高的管理水平，保证了带有 VIT 机构高压油泵工作的可靠有效。
