为减轻船员的劳动强度，在现代船舶柴油机的燃油和滑油系统中普遍安装自清滤器。波尔品牌的自清滤器凭借在业内良好信誉，得到了广泛的选用。虽然波尔滤器可靠耐用，但有运行就有磨损、有老化、有故障。本文以一起波尔燃油自清滤器(型号6.64,DN100)故障为例，从该滤器的结构、部件功能和工作原理分析和查找故障原因和解决办法，并尝试进一步分析结构缺点以及针对此种缺点的技术改造进行阐述，与同行共享。1 故障描述
某船在一次航行训练中，机舱监控报警系统发出燃油自清滤器压差高报警，观察燃油进机压力有所降低；在现场观察，燃油自清滤器压差表指示报警状态(颜色部分变红);几分钟一次的自动反冲洗频繁动作。在控制器上尝试手动操作自清滤器反冲洗，进行多次操作，压差表指示无变化，依然处于报警状态。由于航行的需要，无法停车修理，只能转换到手动滤器维持运行。2 故障查找
燃油日用柜放残，观察燃油清洁度，无异常；完车后，打开供油泵泵前滤器并进行检查，滤芯清洁，无明显污垢，说明燃油比较洁净，无污染迹象，正常情况下自清滤器有能力对燃油进行处理。完车后，启动燃油供油单元，观察燃油供给泵和增压泵，压力正常，燃油压差报警依然存在；在控制器上进行手动反冲洗操作，齿轮马达得电转动，当凸轮盘凸起和限位开关再次接触时转动停止，说明待冲洗滤芯的转换正常。同时，发现异常现象：旋转执行器驱动的空气阀和排渣阀无旋转动作(正常旋转90°)。由此可见，燃油压差报警不是由燃油质量造成的，而是自清滤器本身有故障。2.1 波尔自清滤器的结构、工作原理
2.1.1 波尔自清滤器结构组成
自清滤器(见图1)由齿轮马达、压差监测装置、电磁阀、空气罐、空气阀、旋转执行器、排渣阀等零件组成。1—齿轮马达；2—压差检测装置；3—连接箱；4—安全阀；5—减压阀；6—电磁阀；7—球阀；8—单向阀；9—截止阀；10—压力表；11—空气罐；12—本体；13—空气阀；14—旋转执行器；15—排渣阀；16—固定板2.1.2 自清滤器的过滤原理
自清滤器的过滤原理见图2。
1—空气罐；2—空气阀；3—旋转执行器；4—排渣阀；5—烛管滤芯；6—旋转阀；N1—燃油进口；N2—燃油出口待过滤燃油从N1进入滤器壳体到旋转阀下部的周围空间，再从下部进入每个独立的过滤腔室，由外到内穿过烛管滤芯的过滤材料，洁净的燃油从烛管滤芯上部开口汇聚到旋转阀上部的周围空间，最后从N2排出。2.1.3 自清滤器反冲洗原理
自清滤器反冲洗原理见图3。
1—限位开关；2—压差检测装置；3—空气罐；4—空气阀；5—旋转执行器；6—排渣阀；7—齿轮马达；8—自动排气装置；9—凸轮盘；10—旋转阀；11—烛管滤芯；N1—燃油进口；N2—燃油出口；N3—排渣口燃油自清滤器运行时，压差检测装置(见图4)检测滤器进、出口压差，当压差超过设定值时，装置向控制器发送排渣信号，控制器进行信号处理，发出排渣指令，自清滤器反冲洗程序开启，齿轮马达通电转动。凸轮盘和旋转阀在齿轮马达的驱动下转动，旋转阀由备用滤芯位置转向待冲洗滤芯位置，当凸轮盘凸起与限位开关接触时，限位开关向控制器发送信号，齿轮马达断电，凸轮盘和旋转阀停止转动，旋转阀处于待冲洗滤芯位置，备用滤芯投入运行。旋转阀转动停止后，控制器发出指令，空气电磁阀(两位四通阀)得电打开，0.8 MPa的压缩空气驱动旋转执行器转动，与旋转执行器连接的空气阀、排渣阀旋转90°同时打开，分别接通空气罐释放通道和排渣通道。空气罐内的压缩空气(0.45 MPa, 0.01 m3)经空气阀迅速流向旋转阀内的燃油，旋转阀和待冲洗烛管滤芯内的洁净燃油在压缩空气驱动下迅速从烛管滤芯的内侧向外侧冲洗，附着烛管滤芯外侧的污垢经洁净燃油的高速冲刷脱落，随冲洗油被排出，并经排渣阀排出至污燃油柜。反冲洗持续8 s后，空气罐内压缩气体释放完毕，电磁阀失电复位，旋转执行器转回，空气阀与排渣阀同时关闭。冲洗过程结束。当反冲洗完成，空气阀、排渣阀关闭后，滤器为下次反冲洗做如下准备工作：(1)排空的空气罐自动补入0.45 MPa压缩空气；(2)排空的旋转阀内腔和反冲洗后的滤腔经内部通道充填洁净的燃油，同时空气通过内部通道经自动排气装置排出，直至内部充满燃油。此时，冲洗干净的滤芯处于备用状态，为滤器下次反冲洗做好使用准备。填充、放气过程需要3 min, 在此时间内，控制器禁止进行下一次反冲洗，以防燃油系统进入空气。滤器反冲洗过程结束。2.2 故障部位查找
1—减压阀；2—球阀；3—单向阀；4—节流阀；5—电磁阀；6—压力表；7—空气罐；8—空气阀；9—安全阀；10—旋转执行器；11—排渣阀；A—去滤器；B—渣来自滤器；C—渣排出在控制器上进行手动反冲洗试验，旋转阀转动到正确位置后停止，电磁阀得电，旋转执行器驱使空气阀和排渣阀旋转小角度后停止，使得空气阀和排渣阀不能开启(正常应该转动90°全开),这种结果将造成空气罐内压缩空气释放通道和排渣通道不能打开，空气罐内作为反冲动力源的压缩空气(0.45 MPa)不能释放，排渣阻塞 ,反冲洗动作不能进行。检查作为旋转执行器动力源的压缩空气压力正常(0.8 MPa)。脱开空气阀、排渣阀与旋转执行器的连接，分别用扳手旋转空气阀和排渣阀的阀柄，阀转动灵活，无卡滞现象，说明旋转执行器不会过载。按照逆向思维，应检查旋转执行器的工作状况。在阀连接脱开之后，单独试验旋转执行器的运转情况，旋转动力依然不足，估计在旋转执行器内部出现卡滞。拆检旋转执行器，内部零件状况良好，无卡滞现象，却发现内部有燃油痕迹，这也不至于直接影响驱动器的转动。但油迹的出现增加新的疑问，因为执行器转动时，只有压缩空气进入，于是气路就成为了重点检查对象。检查电磁阀、旋转执行器之间的气路，除燃油痕迹外，无其他阻塞物。手动强制操作电磁阀，见图6。发现电磁阀的气路阻塞且有燃油喷出，可判断旋转执行器动力气源供应受阻。拆检电磁阀(见图7),内有1个带密封胶圈尼龙材质的先导阀芯被阀内燃油浸泡。经向专业机构咨询，此阀芯材质耐油性很差，经燃油浸泡会膨胀变形，影响其在电磁阀内的正常移动。因此可得：燃油浸湿的电磁阀阀芯移动困难或移动不到位，0.8 MPa的压缩空气不能顺畅通过电磁阀进入旋转执行器，致使旋转执行器获得的气量或气压不足，导致动力不足的旋转执行器不能正常打开空气阀和排渣阀，滤器失去了反冲洗功能，滤器进出口压差升高，发出警报。2.3 故障根源查找
查找气路中燃油的来源是解决问题的关键。参照滤器控制与动力气路原理，拆卸单向阀前气源总管并进行检查，管路干净无油痕，说明气源没问题。拆解减压阀前后的管路，发现前后管路内有较多燃油，从图5分析，燃油来自空气罐是唯一的可能，打开空气罐发现内部有燃油存在，判断连接燃油与气体的空气阀出现泄漏，致使燃油倒流至整个气路中的可能性很大。由于单向阀的单向功能，单向阀前的气体管路没有燃油出现，这种理解是合理的。燃油供油单元的供油压力在1.1～1.2 MPa, 空气罐的压力0.45 MPa, 减压阀前气源压力0.8 MPa, 从理论上分析存在着燃油倒灌的可能。空气阀是油和气的分界点，须研究空气阀的功能，空气阀位置结构见剖面见图8。拆检空气阀发现空气阀球面不光滑有磨损现象，两端球形垫球形密封面也有磨损情况。28—空气阀(球形);34、36—支撑环；133、139—密封圈；160—球形垫当空气阀关闭时，正常工作情况是：燃油端由密封圈139、球形垫共同作用形成密封效果；压缩空气端由密封圈133、密封圈139、球形垫共同作用形成密封效果。不难分析由于空气阀球形面和球形垫球形面磨损不光滑会导致弧形部位密封效果变差；由于部件磨损，外形尺寸变小，密封件间的配合由胀紧变为松弛状态，密封效果变差；由于燃油侧的压力(1.1～1.2 MPa)远大于空气侧的压力(0.45 MPa),压差和密封不良共同作用，使得高压侧燃油倒渗进空气罐内，并随着空气阀磨损加大，燃油的渗漏量也逐步增加。2.4 结 论
根据以上的现象以及分析，结合滤器控制与动力气路原理总结可得：(1)空气阀处于关闭状态时，空气阀球形面和球形垫的磨损使得密封不良，高压的燃油进入低压的空气罐；(2)继而进入空气罐上游充气管路，反向通过减压阀进入气源管路，然后侵入电磁阀，侵蚀耐油性差的阀芯材料，致使电磁阀卡阻，旋转执行器的动力气量或压力不足，旋转执行器不转或旋转不到位，空气阀、排渣阀不能打开，反冲洗通道不通，滤器不能进行反冲洗，滤芯污垢无法被去除；(3)最终造成燃油过滤故障，冲洗程序频繁动作，压差高报警，如不及时排除故障，燃油进机压力逐步降低，严重会导致燃油低压报警，柴油机自动降速。3 故障排除
更换磨损空气阀阀芯及球形垫、密封圈(133和139)等密封材料，使空气阀恢复良好的密封状态。清洁气路及气动阀件，更换新的电磁阀。经过修理，滤器恢复正常工作。为预防此类事故的频繁发生，增加保险、安全性，对气路进行一些改进，改后气路原理见图9。1—减压阀；2—球阀；3、13—单向阀；4—节流阀；5—电磁阀；6—压力表；7—空气罐；8—空气阀；9—安全阀；10—旋转执行器；11—排渣阀；A—去滤器；B—渣来自滤器；C—渣排除；12—单截止阀；14、15—截止阀；e—监测管拆除a、b间的管路，用盲板把两端拆除口封住，增加b、c间管路，并在管路上加装单截止阀12、单向阀13及截止阀14。这样改造的目的是把反冲洗气路与旋转执行器气路通过单向阀3隔开，即使空气阀密封性不是很好，由于单向阀3对压缩空气的单向封闭作用，渗漏的燃油也不会进入电磁阀，侵蚀电磁阀阀芯。改造后至今，运行效果良好。空气罐安全阀的前段加装监测管e, 并在管路上加装截止阀15,其作用是在运行时定期打开截止阀15,观察空气罐内是否有燃油存在并进行监测，如果不正常，立即采取措施，为后期修理提供依据。即使不可立即修理，也可暂时打开截止阀15排出气路中的燃油。随着科技的发展，希望空气阀及密封件材料性能(耐油、耐气体冲刷、耐摩擦)有所提高，也希望电磁阀芯材料耐油性更好。4 管理建议
(1)使用合格的燃油，使用前要进行过滤、离心分离净化处理，使燃油符合自清滤器的过滤要求，减轻滤器燃油接触零件的磨损，减小滤器负担；(2)自清滤器零部件要按说明书要求定期拆检、清洁、保养、更换，降低突发故障率；(3)长期使用后，滤芯上会形成难以自动清除的污垢，需人工定期拆卸、清洗；(4)保持气源洁净干燥、压力正常，有利于保持气动零件的正常功能，保证驱动机构正常的动力输出。5 结束语
据统计，全国每年因同类故障而更换电磁阀的数量达1万多个，故障率高，应该引起重视。此类电磁阀完全依赖进口，价格昂贵。就本案例而言，空气阀部位的密封不良、电磁阀浸油故障造成燃油系统低压，不但给管理人员造成很大的麻烦，也给设备带来较大的安全隐患。如能及时维修空气阀，就能避免电磁阀的损坏，这也警示轮机人员在设备维护上不能偷懒和敷衍，该更换的零部件必须换新，不能因小失大，只有这样设备才更安全、更经济、更高效。参考文献：
[1]赵斌.MAN B&W MC型主机气动操纵系统阀的故障排除实例[J].航海技术,2021,No.251(05):57-59.
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
