燃?xì)庀到y(tǒng)重要件故障模式研究分析

袁淑云

（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

燃?xì)庀到y(tǒng)重要件故障模式研究分析

袁淑云

（上海柴油機(jī)股份有限公司，上海200438）

燃?xì)庥?jì)量閥、減壓器、低壓截止閥是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀到y(tǒng)中重要的專用件，市場(chǎng)反應(yīng)D系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)專用件報(bào)修事故高，為了降低其故障，通過(guò)對(duì)故障件的外觀、基本測(cè)試和臺(tái)架試驗(yàn)分析等，分析出根本原因，提出有效解決措施和管理對(duì)策，取得了一定成效。

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀到y(tǒng)燃?xì)庥?jì)量閥低壓截止閥減壓器

1 前言

近二十多年來(lái)，世界天然氣需求持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，平均增長(zhǎng)率保持在2%，專家預(yù)計(jì)2020年其在世界能源組成中的比重將會(huì)增加到30%。21世紀(jì)天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重將超過(guò)石油，成為世界第一大能源。近年來(lái)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在全球發(fā)展很快，在應(yīng)用與運(yùn)營(yíng)方面比較成功，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是目前最具有推廣價(jià)值的低污染、低使用成本車用發(fā)動(dòng)機(jī)。可以預(yù)見(jiàn)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)必將得到大力推廣，其市場(chǎng)空間極為廣闊。

與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)投入市場(chǎng)時(shí)間還比較短，用戶對(duì)其故障的認(rèn)識(shí)也比較淺顯，從上柴公司D系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)修統(tǒng)計(jì)可以證實(shí)這一點(diǎn)。其燃?xì)庀到y(tǒng)件的用戶報(bào)修占整體天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)用戶報(bào)修的50%。

燃?xì)庀到y(tǒng)包括高壓儲(chǔ)氣瓶、高壓過(guò)濾器、高壓截止閥、減壓器、熱交換器、燃?xì)庹{(diào)溫器、燃?xì)庥?jì)量閥、低壓截止閥和混合器。燃?xì)庥?jì)量閥和混合器可以裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，其它零部件裝在車輛底盤(pán)上。

本文主要介紹D系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)修率排在前3位的燃?xì)庀到y(tǒng)重要件——燃?xì)庥?jì)量閥、B型減壓器、低壓截止閥的用戶報(bào)修件的研究分析，找出要因，提出有效解決措施及管理對(duì)策。如圖1所示前3位報(bào)修率排列圖。

2 燃?xì)庥?jì)量閥

2.1 市場(chǎng)反饋的故障模式

燃?xì)庥?jì)量閥故障模式主要集中在不能啟動(dòng)、動(dòng)力不足和失效幾個(gè)方面。

2.2 收集報(bào)修件進(jìn)行綜合分析

燃?xì)庥?jì)量閥用戶報(bào)修故障件中隨機(jī)抽取19個(gè)作為故障樣本分析。

（1）首先進(jìn)行外觀檢查，首先判斷零部件是否完整，存在噴嘴、線圈等缺失現(xiàn)象，見(jiàn)圖2。零件缺損可能是用戶自行拆換造成的，該零件是不允許用戶自行更換的。

圖2 零件缺失現(xiàn)象

（2）對(duì)故障件進(jìn)行編號(hào)后依次進(jìn)行基本電路測(cè)試和臺(tái)架測(cè)試分析，見(jiàn)圖3，測(cè)試情況記錄見(jiàn)表1。

圖3 燃?xì)庥?jì)量閥臺(tái)架測(cè)試

2.3 分析結(jié)果及統(tǒng)計(jì)分析

（1）整體燃?xì)庥?jì)量閥無(wú)故障9個(gè)（包括2個(gè)線圈無(wú)的），占樣本總數(shù)的47.4%。

（2）整體燃?xì)庥?jì)量閥有故障10個(gè)，占樣本總數(shù)52.6%。其中燃?xì)庥?jì)量閥閥堵故障為7個(gè)，占故障總數(shù)的70%，為主要故障。具體故障分布見(jiàn)圖4。

2.4 原因分析及整改措施制定

確定要因：無(wú)故障、閥堵、低壓截止閥失效，并進(jìn)行原因分析，制定相應(yīng)整改方案，見(jiàn)表2。

2.5 編制噴嘴清洗方法及流程

以持續(xù)脈沖的方式來(lái)達(dá)到清潔燃料噴射閥的目的，清洗方法及操作流程圖見(jiàn)圖5，具體操作流程如下：

1）按照服務(wù)手冊(cè)程序，釋放管路中的天然氣；從燃料計(jì)量閥入口處斷開(kāi)燃料管路；檢查計(jì)量閥入口接頭的O型圈是否有刻痕或其他損壞；在O型圈上涂一層薄的O型圈專用潤(rùn)滑劑；在計(jì)量閥入口接頭安裝螺帽，并施以27 N·m扭矩。

2）將軟管從混合彎管處斷開(kāi)并接至合適的容器中；連接噴射閥清潔卡具至計(jì)量體的壓通式單向閥；連接計(jì)算機(jī)至診斷接口。

3）鑰匙開(kāi)關(guān)置ON；選擇燃料噴射閥清潔模式；激活燃料噴射閥清潔卡具；當(dāng)清潔劑完全通過(guò)計(jì)量閥，導(dǎo)入清潔空氣十分鐘以徹底清除殘留的清潔劑。

4）將鑰匙開(kāi)關(guān)置于OFF；從壓通式單向閥處斷開(kāi)噴射閥清潔卡具，并替換壓通式單向閥帽。

5）斷開(kāi)計(jì)算機(jī)和診斷導(dǎo)線；檢測(cè)混合器彎管接頭處的O型圈是否有刻痕或其他損壞；在混合器彎管處O型圈上涂一層O型圈專用潤(rùn)滑劑；重新連接軟管至混合器彎管，施以27 N·m扭矩。

6）在計(jì)量閥入口處O型圈上涂薄O型圈專用潤(rùn)滑劑；斷開(kāi)計(jì)量閥進(jìn)口處的軟管，施以27 N·m扭矩；從計(jì)量閥入口接頭處拆除螺帽；在計(jì)量閥入口處O型圈上涂一層薄O型圈專用潤(rùn)滑劑；斷開(kāi)計(jì)量閥進(jìn)口處的軟管，施以27 N·m扭矩。

7）按照服務(wù)手冊(cè)程序進(jìn)行泄露檢測(cè)。

2.6 對(duì)服務(wù)維修人員進(jìn)行培訓(xùn)

主要培訓(xùn)內(nèi)容只可以參考上柴公司的“燃?xì)庥?jì)量閥噴嘴清洗方法及流程”和“低壓天然氣濾清器使用保養(yǎng)規(guī)范指導(dǎo)書(shū)”。

3 低壓截止閥故障分析

3.1 故障分析及改進(jìn)措施

市場(chǎng)反饋回來(lái)的低壓截止閥故障模式主要集中在動(dòng)力不足、無(wú)法啟動(dòng)等幾方面。將用戶報(bào)修的73個(gè)低壓截止閥作為故障樣本分析，分別進(jìn)行機(jī)械測(cè)試、電氣測(cè)試和流量測(cè)試，其情況如下：

（1）低壓截止閥無(wú)故障39個(gè)，占樣本數(shù)的53.4%，比率高。

（2）低壓截止閥有故障34個(gè)，占樣本數(shù)的46.58%。其中線圈失效25個(gè)，占有故障的73.53%；線圈電線受力斷，即非正常失效9個(gè)，占有故障的26.47%。

表1 燃料計(jì)量閥測(cè)試情況記錄

圖4 燃?xì)庥?jì)量閥故障分布柱狀圖

表2 燃?xì)庥?jì)量閥故障原因分析及整改措施

具體低壓截止閥故障分析結(jié)果分布見(jiàn)圖6。

圖5 噴嘴清洗方法及操作流程

圖6 低壓截止閥分析結(jié)果柱狀圖

針對(duì)線圈失效，制定了相應(yīng)的整改方案，見(jiàn)表3。

表3 低壓截止閥故障原因分析及整改措施

3.2 低壓截止閥現(xiàn)場(chǎng)檢查指導(dǎo)說(shuō)明

當(dāng)懷疑低壓截止閥有故障時(shí)，應(yīng)該在車上檢查并決定是否需要更換或維修。規(guī)范檢查步驟，以幫助現(xiàn)場(chǎng)維修人員減少誤判和不必要的部件更換。具體步驟如下：

1）檢查低壓截止閥插接件與線束的連接：（1）確保插接件插入位置合適，當(dāng)插入后可以聽(tīng)到“滴答”的聲音；（2）檢查從線束插接件到低壓截止閥線圈的導(dǎo)線，如果導(dǎo)線或?qū)Ь€絕緣部分有損壞，線圈需要更換。另外參見(jiàn)線圈更換指導(dǎo)步驟；（3）檢查線圈塑料外殼，如果線圈外殼有開(kāi)裂見(jiàn)圖7，應(yīng)該及時(shí)更換線圈。參見(jiàn)線圈更換指導(dǎo)步驟；（4）檢查線圈導(dǎo)線受力，如果低壓截止閥接插件到線束受力，調(diào)節(jié)線束的扎帶，改善低壓截止閥導(dǎo)線受力情況。實(shí)例低壓截止閥導(dǎo)線受力見(jiàn)圖8。

圖7 線圈外殼開(kāi)裂

圖8 低壓截止閥導(dǎo)線受力

2）電氣測(cè)試：用萬(wàn)用表測(cè)量線圈電阻，線圈正常電阻范圍為：47～57Ω。如果不在這個(gè)范圍，線圈需要更換。參見(jiàn)線圈更換指導(dǎo)步驟。

3）機(jī)械測(cè)試：低壓截止閥插接件拔下，連接24V的外接直流電源，低壓截止閥將有開(kāi)和關(guān)的動(dòng)作。當(dāng)給線圈開(kāi)通電源時(shí)，可以聽(tīng)到“咔塔”聲音。如果截止閥聽(tīng)不到“咔塔”的聲音，閥芯可能粘聯(lián)（典型情況由燃料中的雜質(zhì)造成），需要拆下低壓截止閥重新測(cè)試。拆下后給低壓截止閥接通外接電源，檢查閥的進(jìn)口是否有上下移動(dòng)。如果閥芯固定在一個(gè)位置，該低壓截止閥需要更換。參見(jiàn)管路燃料壓力釋放步驟指導(dǎo)。

3.3 管路燃料壓力釋放步驟

維修人員應(yīng)當(dāng)特別注意：CNG燃料工作壓力高達(dá)25 MPa。為了減少火災(zāi)和人員傷害，在維修CNG燃料系統(tǒng)部件時(shí)，需要先釋放管路中的燃料壓力：（1）關(guān)閉氣瓶總管路的截止閥（手動(dòng)或電控截止閥）；（2）開(kāi)始起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火；（3）關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，必須按照車輛服務(wù)手冊(cè)規(guī)定操作完成燃料壓力的釋放。

重要提醒：在拆下燃?xì)夤苈非埃源嬗袣埩舻娜剂蠅毫Γ源_保工作區(qū)域有很好的通風(fēng)。

3.4 管路泄漏檢查步驟

不要用明火檢查燃料系統(tǒng)的泄漏。應(yīng)特別注意：在進(jìn)行CNG燃料系統(tǒng)維護(hù)和維修時(shí)，請(qǐng)戴防護(hù)眼鏡和手套。為了阻止人員受傷，在維護(hù)和維修時(shí)必須有很好的通風(fēng)，并確保遠(yuǎn)離外部火源。

在完成燃料系統(tǒng)的服務(wù)后，必須進(jìn)行系統(tǒng)的泄漏測(cè)試。檢查管路接頭、更換部件和所有管路連接處的泄漏。可以用肥皂水或電子檢漏器檢查。

4 B型減壓器故障分析

4.1 故障分析及改進(jìn)措施

B型減壓器故障模式集中在不能啟動(dòng)、動(dòng)力不足和運(yùn)行中熄火，將用戶報(bào)修的17個(gè)B型減壓器作為故障樣本，進(jìn)行外觀和臺(tái)架測(cè)試。閥體裂見(jiàn)圖9、連接管斷裂見(jiàn)圖10，臺(tái)架測(cè)試見(jiàn)圖11。

圖12給出B型減壓器種種故障分布情況，其中，體部裂漏冷卻液7個(gè)，占樣本數(shù)的41.18%；連接管斷漏冷卻液3個(gè)，占樣本數(shù)的17.65%；電磁閥開(kāi)裂失效2個(gè)，占樣本數(shù)的11.76%；壓力安全閥漏氣5個(gè)，占樣本數(shù)的29.41%。

圖9 閥體開(kāi)裂

圖10 連接管斷裂

圖11 B型減壓器臺(tái)架測(cè)試

圖12 B型減壓器故障分析

針對(duì)閥體開(kāi)裂、連接管斷裂、電磁閥裂和壓力安全閥漏氣的現(xiàn)象，制定了相應(yīng)的整改方案，見(jiàn)表4。

5 改進(jìn)效果

5.1 前后用戶報(bào)修率數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)以上研究分析及措施實(shí)施，1年后，以上3個(gè)燃?xì)庀到y(tǒng)重要件的用戶報(bào)修大幅降低，燃?xì)庥?jì)量閥用戶報(bào)修率下降了55%，低壓截止閥用戶報(bào)修率下降了47%，減壓器用戶報(bào)修率下降了40%，其2011年與2010年用戶報(bào)修率對(duì)比圖見(jiàn)15。

表4 B型減壓器故障原因分析及整改措施

圖13 安全閥座磨損

5.2 推廣標(biāo)準(zhǔn)化管理

（1）編制標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)文件，編制燃?xì)庀到y(tǒng)件中每個(gè)零部件的使用方法、簡(jiǎn)單的故障判斷方法、正確的更換零部件方法等文件。

（2）增加服務(wù)人員培訓(xùn)頻次，提高服務(wù)人員判斷故障的準(zhǔn)確性。

（3）規(guī)范故障件返回管理，使故障件完整。

（4）用戶使用前進(jìn)行培訓(xùn)，在新客戶使用前，對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)，使用戶對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)件提前有個(gè)初步認(rèn)識(shí)。

圖14 回油管夾癟

圖15 用戶報(bào)修率對(duì)比圖

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)編制標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)文件，對(duì)用戶和維修人員進(jìn)行充分的培訓(xùn)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀到y(tǒng)件用戶報(bào)修率將會(huì)持續(xù)下降，將大大提高用戶滿意度。同時(shí)，隨著天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)上的推廣應(yīng)用，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的低污染、低使用成本和可接受的故障率優(yōu)勢(shì)將日益凸顯，客戶的使用意愿也會(huì)極大增強(qiáng)。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)必將有極為廣闊的市場(chǎng)空間。

Research on Failure Type of Important Fuel System Parts

Yuan Shuyun
（Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,China）

Fuel Metering Valve(FMV),Pressure Regulator,and Low Pressure Lock-off(LPLO)are important special parts of fuel system of natural gas engine.The special parts have high failure rates according to service feedback.In order to reduce these failure rates,the failure parts were checked by visual inspection,tested and analyzed on engine bench.Finding out the root cause of the failure and putting forward effective measures for settling the problems and managing the special parts was carried out, achieving some improvement.

natural gas Engine,fuel system,fuel metering valve,low pressure lock-off, pressure regulator

10.3969/j.issn.1671-0614.2012.02.011

來(lái)稿日期：2012-02-25

袁淑云（1974-），女，工程師，主要研究方向?yàn)榧夹g(shù)質(zhì)量改進(jìn)管理和新產(chǎn)品項(xiàng)目質(zhì)量管理與策劃。