4 Техническое обслуживание и ремонт

НА УРОВНЕ УПРАВЛЕНИЯ

В соответствии с заданием на ВКР, в данном пункте будут рассмотрены обслуживание и ремонт топливной форсунки.

Топливные форсунки предназначены для непосредственного впрыскивания топлива в рабочие цилиндры дизеля. На двигателе B&W 650-VBF-90 применяют форсунки закрытого типа с механическим распыливанием топлива, поэтому будет рассмотрена технология ремонта применительно к форсункам такого типа. При эксплуатации в форсунках возникают неисправности и появляются дефекты ( закоксование и разработка сопловых отверстий; обгорание концевой части сопла и кромок сопловых отверстий; наклеп на запорном конусе иглы распылителя и на уплотнительной фаске корпуса распылителя; зависание иглы в корпусе распылителя; продольные риски и царапины на цилиндрических рабочих поверхностях иглы и корпуса распылителя; увеличивается зазор между сопрягаемыми цилиндрическими поверхностями иглы и корпуса распылителя вследствие их изнашивания; нарушается плотность сопрягающихся торцовых поверхностей корпуса форсунки и корпуса распылителя, а также корпуса распылителя и сопла; трещины и снижение упругости пружины; трещины на корпусе форсунки и деталях распылителя; изнашиваются направляющие поверхности штока и корпуса форсунки; смятие контактных поверхностей штока и опорного торца иглы распылителя, а также проставочных деталей между иглой и штоком.

Наиболее часто изнашивается распылитель. К характерным, часто возникающим дефектам его относят закоксование и разработку сопловых отверстий, нарушение плотности в запорном конусе иглы. При закоксовании сопловых отверстий уменьшается подача топлива в цилиндр, возрастает давление в нагнетательном трубопроводе, наблюдается усиленная утечка топлива через зазоры между иглой и корпусом распылителя, между плунжером и втулкой топливного насоса, дизель не развивает необходимую мощность. Закоксование сопловых отверстий происходит обычно при подтекании топлива из форсунки до начала впрыскивания и по окончании его, вследствие чего капельки топлива сгорают на поверхности сопла и частично в сопловых отверстиях, забивая последние продуктами сгорания. При разработке сопловых отверстий, притуплении и обгорании их кромок ухудшается распыливание топлива. Качество сгорания его в цилиндре ухудшается, дизель дымит, не развивает требуемую мощность. Как результат нарушения плотности между запорным конусом иглы и уплотнительной фаской отверстия в корпусе распылителя происходит подтекание топлива из сопловых отверстий перед началом его впрыскивания и после отсечки впрыскивания. Вследствие прохода (подтекания) топлива из нагнетательной полости форсунки через зазор между иглой и корпусом распылителя, через уплотнения между торцом распылителя и торцом корпуса форсунки уменьшается подача топлива в цилиндр, в результате чего дизель не развивает необходимую мощность. При зависании иглы в корпусе распылителя в положении, при котором доступ топлива в сопловые отверстия закрыт, выключается из работы цилиндр. Давление в нагнетательной полости форсунки и в нагнетательном топливопроводе при этом резко возрастает, что нередко приводит к разрыву трубок или появлению трещин на корпусе форсунки и топливного насоса. При зависании иглы в положении, при котором доступ топлива в сопловые отверстия открыт, оно подтекает из этих отверстий, в результате резко ухудшается качество распыливания и сгорания топлива в цилиндре, быстро закоксовываются сопловые отверстия, дизель дымит и не развивает требуемую мощность. Техническое состояние форсунок проверяют через каждые 500ч работы дизеля.

Разборка и дефектация. При разборке и сборке форсунки корпус ее следует зажимать в тисках за утолщенную часть без излишнего усилия во избежание деформаций. После разборки детали форсунки промывают чистым керосином и дизельным топливом.

Распылитель в течение 2-3 ч выдерживают в чистом керосине, затем разбирают, очищают от нагара снаружи и в сопловых отверстиях. В корпусе распылителя сопловые отверстия прочищают специальной калиброванной проволочкой, закрепленной в патроне с цанговым зажимом. Конец проволочки тщательно заправляют. Диаметр проволочки должен быть на 0,05 мм меньше диаметра сопловых отверстий. Каналы в корпусе распылителя прочищают медной проволокой. Однако очистка сопловых отверстий и каналов указанными способами неэффективна и нередко приводит к необоснованной браковке большого числа годных распылителей только из-за неудовлетворительной очистки их отверстий. Поэтому сопловые отверстия и каналы распылителей следует очищать от нагара на специальных ультразвуковых установках, обеспечивающих высококачественную очистку и высокую производительность. Детали форсунки при дефектации проверяют (осматривают, измеряют и испытывают). При осмотре пользуются лупой с 10-кратным увеличением. Детали с трещинами бракуют. Распылители считают негодными и бракуют их, если разработанные сопловые отверстия обгорели, выкрошились или притупились их наружные кромки, появились продольные риски и царапины на рабочих цилиндрических поверхностях иглы и корпуса и наработки (заплечик) на запорном конусе иглы, увеличилась ширина запорного конуса у корпуса более 0,5 мм и высота подъема иглы вследствие проседания ее в запорном корпусе. Игла и корпус распылителя в отдельности не взаимозаменяемы, поэтому при браковке одной из деталей распылитель заменяют целиком.

Пружину форсунки проверяют на остаточную деформацию, измеряя ее высоту в свободном состоянии и сравнивая полученный результат с высотой пружины на чертеже. Уменьшение высоты пружины в свободном состоянии по сравнению с размером на чертеже свидетельствует о наличии остаточной деформации. Пружину с остаточной деформацией заменяют новой. Проверяют также состояние резьбы на корпусе форсунки, у нажимных гаек и штуцеров. При снятии резьбы или ее выкрашивании более полутора витков детали заменяют новыми. Не допускаются смятые грани у нажимных гаек. Такие гайки заменяют новыми. Смятие контактных поверхностей (торцов) проставочных деталей и штока определяют осмотром с помощью лупы. Смятие является браковочным признаком. Прямолинейность штока наиболее просто и быстро проверять, если прокатать его на поверочной плите. При этом нужно измерять щупом зазор между плитой и штоком. Погнутые штоки следует заменять в обязательном порядке.

Ремонт и сборка форсунки. Во время ремонта форсунок необходимо соблюдать чистоту. После очистки корпус распылителя обдувают сжатым воздухом, а затем промывают чистым керосином и профильтрованным дизельным топливом. Все внутренние детали форсунки также промывают в чистом керосине или в профильтрованном топливе. Каналы форсунки перед промывкой продувают сжатым воздухом. Вытирать внутренние детали форсунки и внутренние полости ветошью или тряпками после промывки нельзя. В собранной форсунке регулируют давление подъема иглы распылителя затяжкой пружины, обкатывают ее на стенде, проверяют на гидравлическую плотность распылителя и герметичность полости высокого давления, а также качество сборки; и распиливания топлива.

Устранение зависания иглы распылителя. В распылителях, поступающих на сборку, игла, выдвинутая из корпуса на 1/3 длины, должна свободно и плавно опускаться под действием силы тяжести из любого положения относительно корпуса, установленного наклонно к горизонтали под углом 45°. Если данное условие не удовлетворяется и игла зависает в корпусе, их взаимно притирают на чистом масле. Если притирка на чистом масле не дает желаемого результата, на цилиндрическую часть иглы наносят тонкий слой (1 мкм) алмазной пасты и доводят (притирают) на пасте. После этого иглу и распылитель тщательно промывают в чистом бензине и смазывают дизельным топливом.

Притирка запорного конуса распылителя. Запорный конус можно притирать в том случае, когда на контактной фаске иглы нет наклепа в виде заплечика. Для притирки иглу зажимают за хвостик в цанговом патроне доводочной бабки (или сверлильного станка малого размера), смазывают ее цилиндрическую часть дизельным топливом, а на запорный конус наносят тонкий слой притирочной пасты. Затем осторожно, чтобы паста не попала на рабочие цилиндрические поверхности, надевают на иглу корпус распылителя и, слегка поддерживая его рукой, включают станок. Продолжительность притирки 30-60 с при частоте вращения доводочной бабки или станка 200-250 об/мин. После притирки иглу и корпус тщательно промывают бензином или профильтрованным дизельным топливом, а затем собранный распылитель проверяют в сборе с форсункой на гидравлическую плотность запорного конуса на стенде. Если оси уплотнительной фаски в корпусе распылителя и отверстия для иглы несоосны, такая притирка не дает желаемого результата. В этом случае необходимо при помощи притира выправить ось уплотнительной фаски.

При доводке уплотнительной фаски притиром державку смазывают профильтрованным маслом, а на конус притира наносят тонкий слой пасты. Продолжительность доводки составляет в среднем 2-3 мин при частоте вращения шпинделя доводочной бабки или станка 200-250 об/мин. После доводки корпус распылителя промывают бензином или профильтрованным дизельным топливом. Затем взаимно притирают конус иглы и корпус способом, рассмотренным выше. Если на рабочем конусе иглы распылителя появился наработок в виде заплечика, притирка его не дает положительного результата. Конус можно исправить (довести) только на специальном шлифовальном станке, применяемом при изготовлении новых игл распылителя и оснащенном центрирующей призмой. Притир изготовляют в виде цилиндрической державки со сменным наконечником. Державка должна плотно входить в отверстие корпуса распылителя (с зазором порядка 5 мкм), но так, чтобы она могла поворачиваться в отверстии. Конусность рабочей части наконечника притира предусматривают на 1,5-2 меньше конусности иглы, чтобы конус иглы сопрягался с уплотнительной фаской в корпусе распылителя только верхней кромкой на ширине порядка 0,1 мм.

Доводка торца у корпуса форсунки. При подтекании топлива в сопряжении торнов распылителя и форсунки торец последнего следует довести на доводочной плите, используя доводочную пасту. Перед доводкой плиту промывают бензином; пасту наносят на ее поверхность тонким равномерным слоем. Притирку выполняют вручную. При этом на конец корпуса форсунки навертывают направляющий диск, изготовленный из мягкого серого чугуна.

Регулирование давления подъема иглы распылителя и проверка качества сборки. Эти операции осуществляют на специальном стенде. На нем распылитель в сборе с форсункой испытывают на гидравлическую плотность и проверяют качество распыливания топлива.

До начала регулирования и испытания необходимо проверять на гидравлическую плотность стенд, иначе результаты испытаний и регулирования форсунок будут недостоверными. Для этого до установки форсунки на стенд в концевой штуцер его нагнетательного трубопровода ввертывают заглушку с притертым торцом, повышают давление в нагнетательной системе до давления подъема иглы испытуемой форсунки и прекращают нагнетать. Стенд считается исправным, если давление в нагнетательной системе его понизится на 1 МПа не ранее чем за 5 мин.

Манометр высокого давления стенда периодически проверяют. Давление подъема иглы распылителя регулируют пружиной следующим образом. Делают несколько впрыскиваний топлива для удаления воздуха из системы. Затем, медленно нажимая на рычаг топливного насоса, нагнетают топливо в форсунку до давления начала впрыскивания и наблюдают по манометру на нагнетательном трубопроводе за повышением давления. Когда давление топлива превысит давление пружины на иглу форсунки, игла поднимается и произойдет впрыскивание топлива, сопровождаемое резким отрывистым звуком. Если давление, при котором произошло впрыскивание топлива, ниже требуемого по паспорту дизеля, сжимают пружину нажимной гайкой, если же оно выше указанного в паспорте, пружину ослабляют. Повторяя пробные впрыскивания топлива и изменяя сжатие пружины, добиваются того, что впрыскивание происходит при давлении топлива в нагнетательном трубопроводе стенда, равном паспортному давлению подъема иглы. Когда пружина отрегулирована, осуществляют обычно еще три пробных впрыскивания. При этом разность давления начала впрыскивания топлива по манометру не должна отличаться более чем на 0,5 МПа. Затем проверяют качество сборки форсунки (плавность перемещения иглы в корпусе распылителя и свободное передвижение штанги в корпусе форсунки). Если форсунка собрана правильно, то при медленном нагнетании топлива насосом стенда будет происходить дробное впрыскивание его малыми порциями, сопровождаемое резкими дробными звуками. При увеличении подачи топлива насосом дробное впрыскивание прекратится и будет нормальное впрыскивание с полной цикловой подачей топлива.

Герметичность полостей высокого давления форсунки и плотность посадки запорного конуса иглы в корпусе распылителя проверяют при давлении в нагнетательном трубопроводе стенда на 1,5-2,5 МПа меньше, чем давление начала впрыскивания топлива.

Проверку осуществляют следующим образом. Медленно нажимая на рычаг топливного насоса стенда, доводят давление в нагнетательном трубопроводе до указанного выше значения и поддерживают его в течение 3-5 мин. При этом в течение первых 20с на кончике распылителя не должны появляться капли топлива. Топливо не должно проходить через уплотнения между корпусом форсунки и корпусом распылителя, корпусом распылителя и сопловым наконечником (в форсунках с отъемным сопловым наконечником), а также штуцером высокого давления и корпусом форсунки. Если обнаружены капли топлива в указанных выше соединениях, форсунку снимают со стенда, разбирают и устраняют неплотности, а затем испытывают вторично. При появлении капель топлива в соединении штуцера высокого давления с корпусом форсунки заменяют медную прокладку между ними.

Испытания распылителей на гидравлическую плотность. Выполняют испытания на стенде. Гидравлическая плотность новых распылителей при испытании на технологической жидкости (смеси дизельного топлива с керосином), имеющей вязкость 9,9-10,9 мм2/с, при падении давления в нагнетательной системе стенда с 35 до 30 МПа должна быть не менее 15 с. Такое же требование предъявляют к распылителям, поступающим на сборку, и при ремонте дизелей. Испытания выполняют с эталонной форсункой в следующем порядке. Перед опрессовкой распылителя или партии распылителей проверяют герметичность нагнетательной системы стенда. Для этого на эталонную форсунку вместо распылителя устанавливают заглушку. Повышают давление жидкости в нагнетательной системе стенда до 35 МПа и измеряют время падения его до 30 МПа, которое должно быть не менее 5 мин. Для испытаний контролируемого распылителя пружину эталонной форсунки регулируют на давление начала впрыскивания, равное 38 МПа. Распылитель тщательно промывают бензином Б70, а затем профильтрованным керосином, после чего устанавливают на эталонную форсунку. Ручным насосом поднимают давление в нагнетательной системе стенда и осуществляют один пробный впрыск жидкости. Затем повышают давление в системе стенда до 36-37 МПа, медленно нажимая на рычаг ручного насоса. С этого момента вследствие утески технологической жидкости через зазор между цилиндрическими поверхностями иглы и корпуса распылителя давление в нагнетательной системе стенда начнет падать; когда оно снизится до 35 МПа, включают секундомер. В момент, при котором давление упадет до 30 МПа, секундомер останавливают. Промежуток времени, за который давление жидкости в нагнетательной системе стенда снизилось с 35 до 30 МПа, и характеризует условную гидравлическую плотность распылителя в секундах. При испытании технологическая жидкость через сопло распылителя не должна подтекать.

Гидравлическая плотность распылителя зависит от вязкости жидкости, абсолютного значения давления и перепада давлений, при котором производят испытание и отсчитывают время. В связи с этим допускается проведение испытаний распылителей путем сравнения их гидравлической плотности с плотностью двух таких же эталонных распылителей: одного с наибольшей, а другого с наименьшей гидравлической плотностью. Эталонные распылители по всем размерным параметрам полностью должны отвечать требованиям стандарта. В данном случае вязкость жидкости, применяемой для опрессовки, не регламентируется, но она должна быть постоянной при проверке стенда и испытаниях. Гидравлическая плотность контролируемого распылителя должна находиться в пределах плотности эталонных распылителей. Испытания проводят, как изложено выше. Но при этом сначала проверяют плотность эталонных распылителей, а затем спрессовывают контролируемый распылитель. Обкатка форсунки и испытание ее на качество распыливания топлива.

Качество распыливания топлива форсункой проверяют профильтрованным дизельным топливом, прокачивая его насосом стенда при частоте впрыскиваний 60-80 в мин. Пружина форсунки должна быть отрегулирована на паспортное давление подъема иглы, а цикловая подача топлива - соответствовать номинальной.

Состояние распыленного топлива, выходящего из сопловых отверстий распылителя, должно быть туманообразным, без заметных на глаз отдельных капель, сплошных струек и легко различимых местных сгущений. Начало и конец впрыскивания должны быть четкими и сопровождаться резким звуком.

Перед началом впрыскивания и после его окончания подтекание топлива на кончике распылителя не допускается.Кроме визуальной оценки качества распыливания топлива форсункой, применяют также экран из толстой бумаги, который располагают перпендикулярно оси форсунки; форма отпечатков на экране от топлива, выходящего из каждого отверстия распылителя, должна быть одинаковой.

Форсунку обкатывают на стенде с целью приработки трущихся частей и проверки исправности работы ее в условиях, близких к условиям работы на дизеле. Топливо поступает в форсунку из топливного насоса стенда, отрегулированного на полную подачу или номинальную частоту вращения для данного дизеля, к которому принадлежит форсунка. Во время обкатки проверяют, нет ли зависания или прихватывания иглы в корпусе распылителя, а также не проходит ли топливо через уплотнение распылителя с корпусом (под гайку распылителя) и другие уплотнения. Обкатку осуществляют в течение 10-20 мин. После обкатки форсунки откручивают нажимную гайку распылителя, осматривают иглу и рабочую цилиндрическую поверхность корпуса распылителя. Если нет на них царапин, рисок и наработки, распылитель вновь собирают. Отверстия отремонтированной и испытанной форсунки закрывают предохранительными колпачками, чтобы предохранить их от загрязнения, или форсунку завертывают в чистую промасленную бумагу и хранят в специальной таре до монтажа на дизеле.

Таким образом, можно сделать вывод, что рассмотренные способы восстановления работоспособности топливной форсунки применимы на практике во время ремонта элемента СЕУ при нахождении судна в море.

ВЫВОДЫ

Из рассмотренных способов ремонтных циклов топливной форсунки при судоремонте наиболее экономичным выбран цикл полной замены форсунки при выходе из строя элемента.

При выработке рабочего конуса иглы распылителя, как одного из основных составляющих распылителя форсунки, притирка его в судовых условиях не даст положительного результата. Следовательно при нахождении судна в море и наличии данного дефекта, рекомендуем применение полной замены распылителя на новый из комплекта запасных частей на двигатель.

Притирку составных деталей форсунки совершаем в соответствии с технологическими данными на данное изделие.

При износе или выработке составных частей топливной форсунки в судовых условиях совершаем замену её на аналогичную новую, чем повысим уровень готовности судовой техники, а следовательно и готовности судна до решения поставленных перед ним задач.