YANMAR发动机滑油自动温控阀故障实例

发动机上的自动调温阀原理都差不多，有兴趣了解更多的话，文章末尾可以点开看看中远海运付老轨的精彩文章（陕西重工生产的MAN机型的自动调温阀）

随着船舶机舱监测及报警系统的发展，现代船舶的机舱管理已快速地进入无人机舱时代，并向智能化方向进一步发展。无人值班机舱既减轻了轮机值班人员的劳动强度，又提高了被控参数的控制精度，保障了机械设备可以长期在稳定工况下运转，有利于大幅提高机械设备的无故障运转期。轮机员在日常工作中如何保证自动化元件的可靠工作，研究和探寻自动化元件的可靠性及如何进行适当的维护保养成为需要进一步关注的课题。本文介绍一起YANMAR发动机滑油自动温控阀故障实例，供同人参考。

1 故障现象

某轮配备3台YANMAR 6EY22W型主发电机。某日，该轮备车靠泊中3台副机并车运行，在大功率艏侧推启动工作后不久No.1副机就突然发出滑油高温报警(报警设定值为65 ℃)。主管轮机员到机旁观察滑油温度已升至70 ℃而且仍在继续升高；冷却水泵出口的冷却水压力正常，而冷却水水温却较平时正常值低一些，柴油机其他的各监控运行参数均正常。

2 故障解析

2.1 温控阀

温控阀是一种采用机械原理的控制装置，是一种集感应机构、执行机构、反馈机构、定值机构于一体的新式温度控制元件，它改变了传统的热工控制温度、流量的控制方法。

2.2 温控阀的结构和工作原理

2.2.1 温控阀滑油流向说明

在副机滑油冷却器的进、出滑油管路上，设有1个三通自动温控阀，该阀通过改变进入冷却器滑油量的多少，对三通自动温控阀的出口滑油进行温度控制。该温控阀共有3个滑油通道：经过滑油冷却器的低温滑油先进入C腔，再经过活塞左侧与阀体之间的缝隙进入活塞内部，然后经活塞右侧的内部通道进入D腔，与进入D腔的高温滑油进行混合，由E腔流出，然后进入柴油机各润滑点进行润滑。

2.2.2 温控阀的结构和调节原理描述

温控阀的核心部件由主轴、活塞和感温元件这3部分元件组成(见图1),活塞和感温元件之间采用间隙配合的方式，通过卡环弹簧组装在一起，感温元件的右半部分内部为感温元件。

图1 温控阀结构

1—盖形螺母；2—调节螺栓；3—端盖；4—主轴；5—卡环弹簧；6—活塞；7—感温元件；8—锥形弹簧

感温元件主要由圆柱形金属感温包及其内部填充的感温介质所组成。经冷却的滑油和未经冷却的滑油在D腔内混合后与感温包以强制热对流的方式进行热交换，热量由感温包外壁通过导热传递给其内壁。常温下，感温包内为固态的感温介质，即感温蜡和金属粉末的混合物。感温包内壁的热量再以导热方式传递给感温介质。感温介质从感温包内壁得到热量后，温度升高一定值并迫使固态感温蜡发生固液相变，感温蜡体积膨胀推动温控阀推杆产生位移，进而调节冷、热流体的入阀流量，最终控制混合流体的温度与设定值。当E腔流出的滑油温度超过设定值(通常设定在60 ℃)时，感温元件的感温包膨胀，推动插入感温元件左侧内部的主轴左移，由于受到调节螺栓的阻碍，在反作用力的作用下，活塞和感温元件克服锥形弹簧的弹簧力右移，C腔出口开度增大(D腔出口开度减少),由C腔经活塞内部流入E腔的低温滑油量增加(由D腔流入E腔的高温滑油量减少),E腔流出的滑油温度降低。当E腔流出的滑油温度低于设定值时，感温元件内部的感温包收缩，调节螺栓向左的推力消失，活塞和感温元件在锥形弹簧的弹簧力作用下左移，主轴逐渐缩回到感温元件内部，同时C腔出口开度减少(D腔出口开度增加),由C腔经活塞内部流入E腔的低温滑油量减少(由D腔流入E腔的高温滑油量增加),E腔流出的滑油温度升高。改变调节螺栓的位置，可以改变E出口的滑油温度，说明书规定E出口的滑油温度(即副机滑油进机温度)范围为50～65 ℃。

2.2.3 副机滑油冷却器冷却水控制

副机滑油冷却器的冷却水进口管路装有流量调节阀，副机正常运行时，约0.55～0.60 MPa的滑油压力维持冷却水流量调节阀处于全开位置，当停机而预润滑油泵工作时，只能提供约0.1 MPa的滑油压力，冷却水流量调节阀几乎全关，没有冷却水流经滑油冷却器，滑油几乎不进行冷却。

2.3 故障分析

自动控温阀可以在发动机启动后短时间内升高润滑油的温度，并且在发动机运转期间维持正确的温度。润滑油的温度会随季节、水域、冷却水温度和流量的变化及润滑油冷却器的污染而变化。自动温控阀可以稳定地维持润滑油进机温度在设定值50～65 ℃,但如果润滑油温度持续上升而导致超过限定值却不能降低，主要的原因为润滑油冷却器脏堵、温控阀活塞卡住、温控阀感温包功能异常。

2.4 应急处理

该系统滑油进机温度采用自动温控阀控制，以保证滑油进机温度可以稳定地保持在50～65 ℃。根据故障现象(冷却水压力正常，冷却器出口冷却水温较平时偏低),可迅速排除冷却器脏堵故障，判断最可能的原因是滑油温控阀损坏导致滑油未经冷却器冷却。采取应急措施，旋下副机滑油自动温控阀调节螺栓的护帽，松开锁紧螺母，将调节螺栓向内旋入(螺栓的旋紧量为17 mm以下),并确定温度下降调整滑油进机温度在57 ℃左右。

待船舶靠泊完车后，对故障副机的滑油自动温控阀进行解体检查(见图2)。解体后发现温控阀内部的自动感温元件失中，与活塞结合的圆柱形凸台柱面严重磨损；感温包隔膜面变形、翘起，确认是温控阀故障。进一步把感温元件放入热水中，主轴已不能自动伸出，判断该元件已泄漏失效。

图2 滑油自动温控阀 

3 日常管理

3.1 感温元件测试更换

感温元件功能异常的确认方法如下：拆下感温元件浸入冷水(30 ℃或更低)中3～5 min后测量抬升量B=5±0.1 mm; 浸入温水(60 ℃或更高)中3～5 min后测量B=23 mm或更多；若感温元件中柱的B与标准值不同，就应更换感温元件即可恢复正常工作。更换感温元件时，应按照说明书要求将A值调整为43.5 mm, 如果调节螺栓右侧端面加工锥形定位浅坑，此值可适当减少。

当船上无感温元件备件时，可采取临时应急措施，手动旋入(顺时针)调节螺栓，降低滑油进机温度(螺栓的旋紧量为17 mm以下);手动(逆时针)旋出调节螺栓，提高滑油进机温度，调节要分次、分步进行，注意观察维持滑油进机温度在50～65 ℃,温度稳定后牢牢紧固锁止螺母，维持发电机的正常运转。

3.2 定期维护保养

为确保温控阀正常工作，应按标准时间间隔对调温器进行定期维护保养，尤其是工作介质为淡水的调温器，更应定期保养(连续工作3 000 h左右保养1次)。其保养方法：拆卸前先把端盖与阀体的相对位置做好标记，然后拆卸端盖，拧下前端盖螺母，取出调温器内部件，去除污垢、杂物，使运动部件转动灵活。如需更换感温元件，卸下原感温元件，装入新感温元件，按原位置装入阀体内，拧紧锁止螺母。

4 结束语

由于智能化设备故障造成自动控制的船用主副机运行参数失去控制，在报警发出后因对其原理不甚了解，而没能准确及时处理而导致的机械事故频有发生。为了主辅机的良好运行，把轮机部打造为学习型部门来保障船舶安全营运。日常工作中轮机员要保持刨根问底、锲而不舍的钻研精神，跟上技术发展脚步，以便更好地管理日新月异的智能化设备。

参考文献：

[1]姜辉.YANMAR发动机滑油自动温控阀故障实例[J].航海技术,2022,No.257(05):56-57.

作者简介：

姜辉，工程师，烟台大学