MAN B&W型主機排氣閥空氣係統故障分析
船舶技術
作者：張雲龍 陳立春
【摘 要】 為解決實際工作中排氣閥空氣係統故障，基於MAN B&W直流掃氣型船用柴油機排氣閥空氣係統的工作原理，介紹關閥力不足和非正常關閥兩種故障現象，分析產生故障的原因，根據實際操縱，提出以下應對措施：進行排氣閥開、關試驗；結合新型ME機型空氣係統，精確控製排氣閥啟閉定時；使用新型密封材料。
【關鍵詞】 柴油機；彈簧空氣；氣封空氣；控製空氣；關閥力；排氣閥
MAN B&W直流掃氣船用柴油機的排氣閥，采用空氣彈簧取代機械彈簧。壓縮空氣除了提供排氣閥關閥動力即“彈簧空氣”以外，還為排氣閥提供“氣封空氣”和“控製空氣”。
在實際工作中，排氣閥的空氣係統運行相對平穩，故障極少，常被船舶操縱人員所忽視，因此，一旦出現故障，較難以應對處理。
本文在介紹排氣閥三路空氣係統的工作原理的基礎上，針對排氣閥非正常關閉的故障現象，分析產生的原因。結合新型ME機型空氣係統，提出應對措施，對船舶操縱人員的實際工作具有一定的指導意義。
1 排氣閥及其工作原理
1.1 排氣閥的三路空氣
1.1.1 彈簧空氣
從空氣瓶來的壓縮空氣，減壓成0.7 MPa的壓力空氣，分成三路後進入主機控製係統，稱之為主機的控製空氣、安全空氣和彈簧空氣，其中，彈簧空氣被直接引入排氣閥，作為排氣閥的關閥動力源，即排氣閥的“彈簧空氣”。
在主機處於“完車”狀態時，通常凸輪軸油泵或主油泵仍繼續運行，其中一個油泵負責為排氣閥提供壓力油。為防止排氣閥油缸內的壓力油通過開啟的排氣閥泄漏至主機氣缸內，在沒有停止油泵前，不允許關閉彈簧空氣氣源。也就是說，在主機完車時，不關閉彈簧空氣的同時，確保排氣閥處於可靠的關閉狀態。
1.1.2 氣封空氣
彈簧空氣通過一個單向止回閥進入排氣閥氣缸，在排氣閥氣缸的下部，引出一路彈簧空氣，通過節流管，進入排氣閥閥套，以起到封阻燃氣的作用，並稱之為“氣封空氣”。
在排氣閥開啟時，大量的氣封空氣進入氣閥閥套，以阻止燃氣進入排氣閥閥套內，減少排氣閥杆上的結炭，從而起到保護排氣閥杆以及密封件的作用。
1.1.3 控製空氣
另一路來自主機的安全空氣，除了作為主機安保係統的動力源以外，還被引入到排氣閥中，作為排氣閥的“控製空氣”，控製排氣閥的“氣封空氣控製閥（二位二通閥）”。
氣封空氣受控於氣封空氣控製閥，隻有在排氣閥控製空氣，即主機安全空氣開啟時，才能夠打開氣封空氣通道。也就是說，主機在備車和運行時，安全空氣處於開啟狀態，氣封空氣通道開通，彈簧空氣通過節流管，源源不斷地進入排氣閥閥套內，形成氣封空氣。
在排氣閥開啟過程中，排氣閥氣缸內的彈簧空氣受壓而使氣缸內不斷蓄壓，為排氣閥的關閥提供足夠的反彈力；同時，小部分的高壓彈簧空氣轉化為氣封空氣，使進入排氣閥閥套內的空氣壓力和流量增加，以加強封阻燃氣的作用。
在主機完車時，出於安全考慮，須關閉安全空氣。此時，氣封空氣控製閥失控，通道被切斷，阻止排氣閥氣缸內彈簧空氣進入排氣閥閥套內，從而減少在完車時壓縮空氣的損失（在完車時，彈簧空氣處於開啟狀態）。
1.2 排氣閥的關閥力
0.7 MPa的彈簧空氣通過一單向止回閥，不斷地向排氣閥氣缸內補氣，使氣缸內壓力始終保持在至少0.7 MPa。當排氣閥在液壓力的作用下開啟時，氣缸活塞下行，壓縮氣缸內的空氣，氣缸內不斷蓄壓而產生高壓；在關閥時，氣缸內的高壓空氣形成足夠的反彈力，即關閥動力，使排氣閥能夠跟隨開閥油壓的釋放而迅速關閥。
因此，排氣閥關閥力量來自氣缸內空氣被壓縮後的反彈力，而不僅僅是彈簧空氣氣源的0.7 MPa壓力。