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1绞吸挖泥船16V240ZC柴油机转速失控的原因分析与对策新海鲤轮----殷绍宁2010-03摘要：从绞吸挖泥船实际使用角度出发，结合16V240ZC柴油机的结构特点，浅析柴油机转速失控、飞车的原因，探讨在日常管理和系统改进等多方面采取措施，避免乃至消除飞车险情的发生，提高16V240ZC柴油机运行的可靠性，从而减少损失提高工作效率。关键词：16V240ZC柴油机；飞车；措施。大连机车车辆有限公司从最初仿制前苏联的270柴油机开始，经过数十年发展改造，逐步克服质量问题扩大市场。16V240ZC柴油机是该公司近几年才运用于船上的机型，我公司3500m3/h绞吸挖泥船“新海鲤”轮也是首次使用该机。通过最近几个月运转使用，在该机的工作可靠性方面发现了不少问题，其中因柴油机燃油控制部件结构不合理造成的高压油泵燃油供给控制失常、飞车现象，不仅事故发生的可能性高，而且会造成重大机损事故，因此尤应引起足够重视。柴油机飞车是指转速急剧上升，失去控制，大大超过额定转速，并伴随剧烈振动和异常响声。根据16V240ZC柴油机高压油泵燃油控制杆、齿条的结构特点，以及柴油机飞车保护的控制原理，进行深入分析，造成柴油机转速失控乃至飞车的原因大致有下列几种：一：启动阶段。（1）：按照说明书要求，本车启动有如下规定：当按动启动按钮，2启动马达连续运行时间不得超过15秒，如果一次启动失败，只可间隔1分钟再进行一次启动（本机在按启动按钮时独立燃油泵随之供油）。如果违反上述规定，不间隔连续数次较长时间启动柴油机，将造成燃烧室过量积油，一旦发火，导致柴油机转速过高并触发飞车保护装置动作。（2）：启动时未对柴油机高压油泵齿条、燃油控制杆系做必要的检查，当某缸齿条卡死或夹头串销不在正确位置盲然起机后，调速器执行器控制的油门总杆将无法对高压油泵齿条进行减油控制，从而造成柴油机转速过高、失控并触发飞车保护装置动作。二：运行阶段，高压油泵齿条弹性套内弹簧调节杆及并帽因震动松落，在弹簧力的作用下，油泵齿条被弹至最大供油位置，调速器控制的油门总杆无法对该缸高压油泵的供油进行控制，此时有二种可能：重载时该缸高压油泵处于最大供油位置，造成此缸超负荷运行、排气温度高并报警；轻载或巧缝离合器脱排，又将出现飞车险情。16V240ZC柴油机的转速是由“723”电子调速器控制的，当柴油机转速超过1150～1200rpm/min时，该调速器同时与互为独立的机械式超速保护装置以二种不同方式发出停车信号，前者由执行器接受电信号通过液压力将油门总杆推至零位，后者借飞铁撞击全机械式推关油门总杆，实现飞车保护。柴油机转速超过最高限制触发超速保护装置动作时，控制系统将油门总杆快速推向停车位，由于高压油泵齿条与弹性套相连，弹性套上的拨叉座由安装在油门总杆上的夹头串销带动，使高压油泵齿条回3复的供油零位。当一个因柱塞被卡住使高压油泵齿条卡死，或者高压油泵齿条弹性套内弹簧调节杆及并帽因震动松落时，油门总杆被“723”电子调速器或机械式超速保护装置驱动快速推向停车位以后，正常工作的油泵齿条都已推向零位，而发生故障的高压油泵可能因为齿条仍停留在供油位置，继续对处于启动阶段或空载、轻载情况下的柴油机大量供油，使柴油机转速无限制上升，发生飞车造成重大机损事故。同时，该柴油机尽管设置了应急停车系统，然而由于应急停车系统也是通过“723”电子调速器，由其执行器接受电信号通过液压力将油门总杆推至零位。因此当柴油机发生超速、飞车后，通过应急停车系统的应急停车按钮，也无法实施对柴油机的应急停车操作。因此当发生高压油泵齿条卡死或高压油泵齿条弹性套内弹簧调节杆及并帽因震动松落后，通过柴油机两套飞车保护系统和应急停车系统对柴油机的超速保护将完全失去保护作用。针对上述情况，为确保16V240ZC柴油机运行中的安全可靠，我们主要采取以下措施，规避柴油机飞车事故的发生。1.从人的因素抓起，明确制定并认真执行柴油机的操作规程，互为监督，科学对待。2.启动前对柴油机油门控制总杆、高压油泵齿条、夹头串销位置等部件进行逐一全面检查，尤其注重高压油泵齿条的活络性。若手推油泵齿条不能正常返回，必须完全查明原因：如齿条外表存有铁锈，用金相砂皮打磨使之光滑，并适当滴油润滑，齿条外表也4不可滴入过多滑油，以免粘附杂物产生污染,久之造成齿条运动受阻；若柱塞偶件因缺少存油滞转严重，设法引入柴油使之活络，并在柴油机启动后重复对该缸检查，通过轻推油门齿条看其是否返回自如；燃油系统检修完毕后特别检查油泵齿条零位是否正确，控制拉杆上的串销是否均准确插入在各喷油泵供油齿条拨叉内，夹头肖顶端面与供油齿条应有0.5～2mm的间隙；检查控制拉杆无弯曲，必要时手击应急停车手柄，全面检查各油泵齿条停车位置的准确性和停车动作的可靠性；定期更换执行器润滑油，平时保持液位正常。3.对运行阶段高压油泵齿条弹性套内弹簧调节杆的松落问题，如下图所示的结构。从图上可以看出，结构上存在的不足是：弹簧杆在并帽1松动后，虽然仍有螺纹与齿条内孔连接，但受震动影响，螺纹退出连5接的可能性必然存在，如果不能及时发现松动，一旦螺杆脱落，弹性套就不能在夹头串销的带动下将油门齿条推向零位，如果并帽（也就是内弹簧座）也从弹簧杆上一起松落，油泵齿条就会在内弹簧的作用下被推向左侧，也就是该油泵的加油方向，导致油门总杆被推向停车位后，该缸高压油泵仍处于供油状态。这一设计的最大缺陷，就是不能直接从外观上发现并帽1松动，根据经验，我们在日常检查中落实补救措施，就是每班巡检人员在检查高压油泵时，从图中并帽2的位置旋动弹簧杆，如可以转动，说明并帽1已经震松，这时由二人配合，可在不停车的情况下，将弹性套部分解体：首先通知操纵台使柴油机减载运行，然后由其中一人将故障缸油泵齿条推至零位并在修复前不要松手，另一人将并帽2全部退出，向外拉动夹头串销，抽出弹性套体，将松动的弹簧杆旋紧并用扳手借助并帽1将弹簧杆锁紧；弹性套体原样装复后，再次确认夹头串销位置的正确性，检查无任何异常卡阻，然后缓慢恢复该缸供油。在实际工作中，我们早期发现了二起该类故障，通过上述方法，及时有效的避免了飞车事故的发生。同时，在高压油泵齿条弹性套内弹簧调节杆与高压油泵的螺纹连接部位，采用涂抹螺纹紧固胶的方法，防止其松落。4．制定并落实柴油机超速飞车事故发生时的应急预案，在遭遇飞车险情时，值班人员能够做到临场不乱，迅速反应，操作准确到位。在240车机旁控制箱的右下角以及集控室操控台，与大多数柴油机的设计思路相同，装有应急停车按钮；在机体自由端一侧，还6布置有机械式应急停车手柄，熟悉并牢记这些按钮、手柄的作用和操作方法，是保证安全的重要一面。5．以一丝不苟、精益求精的工作作风，不断地总结、积累经验，加强对设备运行中的巡回检查，从柴油机运行的速度、声响异常和转速变动趋势做出快速准确的判断，并作出正确的处理措施。通过以上具体措施的落实，在防止16V240柴油机飞车事故发生这一环节，我们取得了有效的成果：在“新海鲤”轮3个多月的施工中，我们早期发现了二起该类故障，通过上述方法，及时有效地避免了飞车事故的发生。但由于16V240柴油机设计中存在的超速、飞车保护系统缺陷：当发生飞车事故时，柴油机所具有的保护手段，只是将油门总杆瞬间推向零位，由于前述存在的漏洞，即当任何一缸高压油泵齿条卡在了最大供油位置或弹簧杆意外松脱，飞车保护或手动应急停车装置动作，油门总杆在被推向停车位置的同时并不能保证将发生故障的某一缸高压油泵齿条一并推向零位，柴油机转速仍有可能失去控制。为彻底杜绝16V240柴油机发生超速飞车的可能性，在不断实施、完善上述措施的同时，我们另辟思路，将着手对柴油机燃油供给和进气系统进行技术改造，增加一套独立于油门总杆的柴油机飞车保护设备，使柴油机飞车保护系统保护动作触发后，切断柴油机燃油和进气的供给，实现柴油机多方位的超速保护措施，全面提高柴油机运行的可靠性。方案实施的技术路线如下：71.将柴油机电动燃油供给泵的控制系统与柴油机的飞车保护系统实现电气连锁：当柴油机飞车保护装置被触发时，同时控制燃油供给泵停止，切断其向柴油机的燃油供给，使柴油机及时停机。2.在二台增压器压气机出风口增设应急切断风门，当发生飞车时，使该风门关闭，切断柴油机的进气供给。实现这两步以后，就可避免单一性飞车保护停车的不足，从油、气二方面断供，保证柴油机可靠停车，彻底杜绝飞车事故的发生。