Как уже отмечалось, состояние топливной аппаратуры определяет работоспособность двигателей, их надежность и экономичность. Однако, по числу отказов и нарушений в работе дизеля топливная аппаратура занимает первое место и это определяется сложностью конструкции, наличием большого числа прецизионных элементов, притираемых сопряжений, работающий в условиях больших механических, гидродинамических и тепловых нагрузок.
Немаловажное значение имеют и жесткие требования по обеспечению высоких давлений впрыска (до 1 800 бар), качества распыливания и соблюдения заданных фаз топливоподачиПроцесс топливоподачи. Существенное влияние на работоспособность оказывает качество топлива, эффективность его очистки от загрязняющих примесей и воды, низкий уровень технического обслуживания аппаратуры, в первую очередь, несоблюдение требований чистоты при переборках и монтаже, несоблюдение заводских инструкций по регулировке.
Характерные отказы
Потеря плотности плунжерных пар
Происходит вследствие износа прецизионных поверхностей. Причинами износа могут быть – работа на топливе с механическими частицами, попавшими в топливо со стенок топливопроводов и цистерн в виде кусочков окалины и продуктов коррозии металла.
Особенно интенсивный износ вызывает коррозия рабочих поверхностей, вызываемая попаданием в топливо забортной воды и наличие в нем сернистых соединений в виде дисульфидов. Потеря плотности сопровождается падением давлений впрыска, ухудшением качества сгорания топлива, потерей мощности и экономичности двигателей, ростом тепловых нагрузок ЦПГ.
Прихваты и зависания плунжеров топливных насосов (ТН)
При прихватах плунжер периодически зависает во втулке, подача топлива периодически прекращается и это видно по появлению неравномерности работы двигателя (стрелка тахометра колеблется). При зависании плунжера, его заклинивании во втулке, когда пружина плунжера не в состоянии вернуть его в исходное положение (в НМТ), подача топлива в цилиндр прекращается. Температура выпускных газов в рассматриваемом цилиндре падает, а в остальных цилиндрах несколько увеличивается, т. к. регулятор числа оборотов для сохранения оборотов двигателя увеличивает подачу топлива на эти цилиндры.
Основной причиной зависания является попадание в ТН грязи и воды из-за плохой работы сепараторов и порванных фильтров тонкой очистки. Способствует также взбалтывание отстоя в расходных цистернах при качке судна. В этой связи рекомендуется периодически подкачивать топливо в цистерны, не допуская его падения до нижней отметки. Чистота поступающего в двигатель топлива, эффективность работы средств очистки, являются важнейшими факторами работы ТН и форсунок.
Периодическое прихватывание плунжеров возможно из-за сокращения зазоров во втулках с ростом температур пары при переходах на работу с топливом с высокой температурой подогрева. Часто отмечаются зависания плунжеров ТН и игл форсунок при работе на “сухих” дизельных топливах, вязкость которых ниже 2 сСт при 200 °C. Смазывающая способность таких топлив низкая, растут трение и температуры.
Трещины в корпусах ТН
В корпусах ТН иногда появляются трещины, возникающие вследствие тепловых напряжений при переходе с горячего (120-1 500 °C) тяжелого топлива на холодное дизельное. Причинами трещин могут быть также механические напряжения при неравномерном обжатии шпилек крепления элементов корпуса при переборке ТН.
Отмечались случаи, в частности в ТН двигателей Зульцер RD-76, при недостаточном подогреве тяжелого топлива перед двигателем. Высокая вязкость предопределяет рост давлений впрыска, а отсюда и рост механических нагрузок. Этому также может способствовать закоксовывание сопловых отверстий форсунки.
Нарушение работоспособности клапанов ТН
Часто это выражается в потере плотности посадки клапана на седло, что может привести к нарушению фаз и величины подачи топлива. Причина – износ притертых поверхностей. Нередки случаи поломки пружин клапанов. Обычно трещины возникают в зоне первых двух витков и связано это с перекосом в плоскости посадки пружины. Не исключается и технологический брак при изготовлении пружины. Поэтому важно использовать пружины только фирменные.
Неисправности форсуночных (нагнетательных) топливопроводов
Неисправности проявляются в виде трещин и свищей, возникающих в стенках труб и, особенно, в местах приварки ниппельных соединений, как результат высоких гидродинамических нагрузок при резком росте давлений впрыска и механических нагрузок при вибрациях трубок. Появление трещин может сопровождаться попаданием струи вырывающегося топлива на горячие поверхности выхлопного коллектора и пожаром. Подобные случаи, к сожалению, приводили к серьезным последствиям вплоть до человеческих жертв. Сегодня все классификационные общества требуют форсуночные трубки помещать в специальные кожуха, состоящие из эластичной металлической трубы с оплеткой. На всем протяжении образуется канал, по которому прорвавшееся топливо стекает в сторону насоса и стекает в специальный бачок, оборудованный сигнализатором уровня, оповещающего вахту о разрыве топливной трубки.
Неисправности распылителей форсунок
Зависание игл происходит в верхнем (открытом) ее положении и вызывается плохой очисткой топлива и его обводнением. При коррозии иглы на ее поверхности появляются коричневые пятна, затем темнеющие и переходящие в сплошное темное поле. После почернения зависание иглы неизбежно. Признак зависания иглы – нагрев форсуночного топливопровода и повышение температуры выхлопных газов. Прорывающиеся через иглы газы могут попасть в ТН, тогда срывается подача топлива в цилиндр и температура газов падает.
Другой причиной зависания иглы может быть перекосы при перетяге шпилек крепления форсунки в крышке цилиндра или чрезмерном затяге гайки крепления распылителя.
Износ запорного конуса иглы вызывается эрозией под действием движущегося с большой скоростью потока топлива в щели под конусом иглы. Результат – потеря плотности посадки иглы, подтекание форсунки, что, в свою очередь, приводит к коксованию топлива в распыливающих отверстиях и их полному закупориванию. Признаком закупорки части сопловых отверстий является появление резких ударов в форсуночном топливопроводе, его нагрев, падение давления сгорания и рост температуры выхлопных газов в связи с ухудшением сгорания топлива.
Читайте также: Электронные индикаторы
Изнашивание сопловых отверстий вызывается эрозионным действием потока топлива, диаметр отверстий увеличивается и это приводит к более грубому распыливанию топлива. Максимально допустимое увеличение диаметра – 10 %.
Износ пары игла-направляющая является естественным процессом и вызывается повышенным трением при грязном и обводненном топливе. Степень износа оценивается по величине протечек топлива в корпус форсунки и методом опрессовывания (см. статью Регулирование форсунок“Проверка и регулирование форсунок”).
Снижение жесткости и поломка пружины форсунки проявляется повышением температуры выхлопных газов и появлением нагара на распылителе. Проверка состояния пружины производится на форсуночном прессе.
