WARTSILA RTA主机高压油泵 及其换向装置简介

摘  要：瓦锡兰RTA系列主机因单机功率大，常用于VLCC和大型集装箱船上，但其所占市场份额较少，相关的论文和教材不多，教科书讲述简单也没有具体的数据，说明书上的介绍又比较散乱。其与众不同的高压油泵和燃油凸轮换向装置往往令轮机管理人员摸不着头脑，本文就从这方面入手，总结自己的管理经验，希望能对同行有所帮助。

关键词：阀控式高压油泵;零位检查;高压油泵供油均匀性;喷油定时;浮心凸轮;差动角

0 引 言

WARTSILA RTA系列柴油机是由原来的苏尔寿公司（后并入瓦锡兰）制造，因其结构简单，安全可靠，维修周期长，操作方便，单机功率大，船、机、桨具有良好的匹配性，常用于大型集装箱船和VLCC上。RTA系列柴油机采用了柔性模块设计与优化技术，可灵活改变发动机的性能数据;后来又使用Tribo-pack技术，使整机的综合性能大幅提高;为了节能，RTA系列柴油机附带的泵浦和风机采用变频器控制，是一款传统柴油机向智能柴油机过度的經典产品。

目前，船用主机主要品牌有MAN B&W和WARTSILA两种，MAN B&W主机使用较多，各种培训教材对其结构原理和管理要求均有详细的介绍。WARTSILA RTA系列主机在我司的VLCC船舶中只有4艘，大家对WARTSILA RTA系列柴油机的结构原理比较陌生，本文就着重介绍WARTSILA RTA柴油机的高压油泵及其换向装置，供同行参考。

1 高压油泵组

1.1 阀控式高压油泵结构

每两缸采用一个泵组，每组由两个高压油泵组成，各阀从左到右依次是：吸油阀，稳压阀，出油阀和回油阀，如图1所示。

该泵属于始、终点调节式的阀控式油泵，在吸油阀和回油阀控制杆下面装有两根偏心轴，分别调节吸、回油阀阀杆的升程，如图2所示。

柴油机负荷改变时，调速器通过油量调节杆和短杆转动偏心轴，即为供油量的总调。增加转速时，调速器顺时针转动回油杆偏心轴（与主机正车方向一致），回油阀挺杆下降，间隙变大，回油阀滞后落座，供油时间和供油量增加。当燃油手柄置于停车位置时，只要在柱塞上行的全过程中，吸、回油阀不同时关闭，即可实现停车。每一高压油泵组上方设立一只由电磁阀控制的停油气缸，该电磁阀由应急停车按钮或由遥控装置的安全保护单元发出信号来控制，通过打开吸油阀来实现主机的应急停车。

1.2 高压油泵的零位检查与调整

在进行零位检查之前要做很多准备，比如：换向阀要置于正车位置;检查各阀孔;如何安装表盘式千分表等，说明书和教材上都能查得到，这里不在详述。零位检查，其实就是检查终点调节式的高压油泵，当吸油阀关闭时，回油阀的总行程不得少于规定值（WARTSILA 7RTA 84T-D主机的规定值是1.5±0.1 mm，但无论如何不能小于0.8 mm。）

机旁操纵燃油手柄置于0位，正车盘车，使回油杆的偏心轮处于最高位置，即回油阀挺杆和回油阀杆之间的间隙最小。当吸油阀上方的千分表指示为0.02 mm，表明吸油阀已关闭。停止盘车，这时观察回油阀上方千分表的读数，其读数应在1.5±0.1，同时还要确认柱塞上方的千分表是否指示到规定值a时（即柱塞的无效行程，本船主机型号是WARTSILA 7RTA 84T-D，柱塞的无效行程Sa为16.21 mm±00.02）。如果零位不正确，应调节吸、回油阀下面的调节丝杆，使回油阀的升程在规定值内，然后锁死调节丝杆，如图3所示。

零位检查时的注意事项：用柴油清洗各阀和阀孔后，安装出油阀压力导套时，要用二硫化钼牛油涂在压力导套上（pressure bushes），上紧压力导套到规定扭矩值后，再用专用扳手顺时针旋转30°;VIT机构和FQC机构要锁死在零位;主滑油泵和十字头滑油泵要开启;关闭安全空气和控制空气的二位三通阀，打开其放残阀，使进、回油阀保持自由状态。

1.3 高压油泵的供油均匀性检查与调整

高压油泵供油均匀性检查就是在高压油泵零位检查与调整的基础上，把燃油手柄置于标定位置（8格），表明回油杆上偏心轮在最低位置，回油阀顶杆和回油阀阀杆之间的间隙最大。这是测量吸油阀的关闭时刻和回油阀的开启时刻，并保证各泵柱塞的有效行程相等，并符合说明书的规定。

正车盘车，当吸油阀上方的千分表是读数为0.02 mm，表明吸油阀已经关闭，开始喷油，停止盘车，在飞轮上查看曲柄转角，把喷油提前角和柱塞的无效行程Sa记录在专用的表格内。继续正车盘车，当回油阀的上方的千分表指示是为0.02 mm时，表明回油阀已经打开，喷油结束。同时，观察柱塞上方的千分表读数为一个规定值b时，即柱塞的总行程Sb（WARTSILA 7RTA 84T-D主机的Sb为56.46 mm），停止盘车，在飞轮上查看曲柄转角，把喷油结束角和柱塞的总行程Sb记录在专用的表格内。那么柱塞的有效行程，也就是供油行程为Se= Sb- Sa，各缸高压油泵的柱塞供油行程Se偏差值应小于0.2 mm，才能保证各缸供油均匀性。若Se不符合规定值，应视供油始、终点的变化，酌情调节吸油阀和回油阀下面的调节丝杆，如图4所示。

1.4 喷油定时测量经验分享

阀控式高压油泵的定量调节，就是通过挺杆下方的调节丝杆，来改变挺杆与吸（回）油阀杆之间的间隙来实现的。在船上调节喷油定时，先把吸油阀下方的调节丝杆露出2～3个螺纹出来，回油阀下方的调节丝杆露出6～7个螺纹，然后再盘车细调，7个缸的高压油泵全部调完后，能节约好多时间，工作效率较高。WARTSILIA 7RTA 84T-D主机的高压油泵喷油定时往往是在上死点后，这点与其他类型主机有很大的不同。注意：禁止在主机运行时调节挺杆;主机若出现排温偏差大，只能调节回油阀下面的调节丝杆，不能调节进油阀的调节丝杆;高压油泵总的喷油正时只能通过转动燃油凸轮来实现，而不能通过调节吸油阀的挺杆间隙来改变。如图5是船上的实际测量表，供参考。

2 浮心凸轮

2.1 浮心凸轮的结构

MAN B&W传统柴油机燃油凸轮采用的是鸡心凸轮，通过改变滚轮和鸡心凸轮的相对位置来实现换向的。而WARTSILA RTA柴油机采用的是浮心凸轮（有的造船厂称浮动凸轮），燃油凸轮由轴套，翼块，段块，套管，正、倒车油压空间等组成的。2个燃油浮心凸轮布置在一个换向伺服器两边，伺服器下方接有正、倒车滑油管和滑油回油管。换向时，凸轮轴不动，通过控制换向阀，中压滑油经伺服器分别进入左右两边燃油浮心凸轮内部，通过改变滑油的进、排方向，来改变正、倒车空间，从而推动浮心凸轮相对于凸轮轴和曲轴差动，以完成每个缸的换向动作，如图6所示。

燃油凸轮5和锥形套管14通过过盈压力配合被固定在轴套13上，段块7用螺栓固定在軸套13上，段块7把伺服器分割成正车和倒车两个空间，这两个空间分别与相应的滑油管路相连。燃油凸轮5，锥形套管14，轴套13，段块7和套管8，他们组成了一个独特的整体，可以绕着凸轮轴转动，但要受到翼块11的限制，翼块11是两个对称布置的扇形的制动块，用贯穿螺栓10固定在凸轮轴上。

2.2  浮心凸轮换向原理

如图6所示，凸轮轴1在箭头指示的“DR”方向转动。正车时，从十字头滑油泵过来的中压滑油，通过换向阀的正车通道进入正车连接管“VA”，压力油通过套管8内部的钻孔，充满正车空间“RA”，倒车空间“RB”释放油压，确保段块7被紧紧地压在翼块11上，正确的燃油凸轮位置信息通过连接管“VR”被反馈到高压油泵下方的换向连锁单元。该单元是由一只液控二位三通阀和一只或门双向阀组成，液控二位三通阀上有位置指示器，可以直观地判断出燃油凸轮是否换向到位。每组高压油泵对应一组换向连锁单元，并共同组成与非门气路输出。其功能是：当任何一组高压油泵凸轮换向没有到位时，就会输出一个保护信号给气动逻辑单元（G单元），只有当所有高压油泵燃油凸轮都换向到位后，此单元才无空气信号输出，主机才能启动，如图7所示。

当主机接收到倒车信号时，十字头滑油正车连接管“VA”内的压力被释放，从十字头滑油泵过来的中压滑油通过换向阀的倒车通道，进入连接管“VB”，倒车空间“RB”被压力油快速充满，推动段块7和燃油凸轮5绕着凸轮轴1并与凸轮轴1旋转方向相同的方向旋转，直到再次被翼块11阻挡住。同时，这个正确的换向位置信息通过连接管“VR”被反馈到换向连锁单元，转向指示器指示倒车方向，从而完成了燃油凸轮相对凸轮轴转过一个差动角。于是，主机在倒车方向上，燃油喷射正时得以改变。

2.3 浮心凸轮管理经验分享

因WARTSILIA 7RTA 84T-D主机换向时，必须有不低于1.0 Mpa的滑油压力进入换向伺服器内作为动力油，推动燃油凸轮相对于凸轮轴进行差动。十字头滑油泵采用了变频器控制，十字头滑油泵的压力并不是说明书规定的1.2 Mpa，必须满足慢车时1.0 Mpa以上，快车时1.5 Mpa左右的油压，这样才能满足燃油凸轮的换向要求。另外，因为十字头滑油泵的进口接在主滑油泵的出口上，所以只有先开启主滑油泵，当主滑油泵压力稳定时，再开启十字头滑油泵。当检修主机需停滑油泵时，先停十字头滑油泵，再停主滑油泵。停滑油泵期间主机盘车时，因浮心凸轮内部无压力油，浮心凸轮不受控，当浮心凸轮尖端到达最高点后，会突然旋转下滑，这样浮心凸轮内部的段块和翼块，会发生硬碰硬的强力撞击。因此，停滑油泵盘车前，主机机旁应急操纵手柄要放到正车或倒车位置，使浮心凸轮内部的正车空间或者倒车空间保留适当的油压，避免段块和翼块发生强力碰撞。

3 结 语

WARTSILIA RTA系列柴油机与其他机型柴油机有很大的不同，阀控式高压油泵柱塞偶件密封性好，磨损小，但结构复杂，管理麻烦;浮心凸轮虽然零部件较多，但工作可靠，而且凸轮轴是分段式的，给拆装工作带来方便。作为轮机管理人员只有不断地学习，弥补知识上的不足，才能更好地在不同类型的船舶上工作。

参考资料

[1] WARTSILIA 7RTA 84T-D主机说明书

[2] 杜荣铭，孙培廷.《船舶柴油机》[J]：116-117.

[3] 韩庆松.SULZER RTA及其改进型柴油机新技术简介（一）[J].中国修船，1995（5）：22.

[4] 应功伟.简介SULZER RTA机DENIS-I控制系统特点[J].航海技术，1996（4）：55.

作者简介：

王鹏标，轮机长，（E-mail）wg070421@163.com