DF4型內燃機車燃油粗濾器堵塞導致燃油壓力過低的故障分析及對策

2015-07-02 16:57:31王杰華

廣西教育·C版 2015年6期

【摘要】針對DF4機車柴油機燃油系統因燃油粗濾器堵塞導致燃油壓力低、故障頻繁發生的問題，提出四種解決對策。

【關鍵詞】DF4型機車燃油粗濾器故障分析

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）06C-0186-03

一、問題的提出

案例一：某段，某機班庫內接班啟動柴油機后燃油壓力為200KPa，運行中滿負荷時為170KPa，列車運行到某站出站后，儀表檢查發現燃油壓力開始慢慢下降，由170KPa降到50KPa，司機同時使用兩臺燃油輸送泵維持運行，但壓力還是不斷在下降，到站側線停車，司機用無線電話將情況向段調度室匯報，然后利用交會時間清洗燃油粗濾器，清洗完后空載壓力為250KPa，滿負荷壓力為200KPa。

案例二：某段，列車出站后燃油壓力不穩定，時有時無。最后無燃油壓力，但燃油輸送泵工作正常。司機在區間被迫停車，將情況向段調度室匯報，然后拆燃油粗濾器捅破濾網。燃油壓力有100KPa，啟動柴油機，走車一百多米后再次無燃油壓力，再次停車，將燃油粗濾器濾芯全部取出后燃油壓力正常。

以上兩個案例，都是因為燃油粗濾器故障，致使燃油系統燃油壓力低，柴油機無法正常工作，機車被迫途停和機破。為此，有必要對燃油粗濾器的故障進行分析，找出相應的對策，從根本上解決燃油粗濾器故障引起的燃油壓力不足的現狀。

二、燃油系統概述

燃油系統包括低壓輸油系統及高壓供油噴射系統兩個部分，其中低壓輸油系統包括燃油箱、燃油輸送泵、粗濾及精濾器、燃油預熱器、低壓輸油及回油管道等部件。高壓噴射系統包括噴油泵、噴油器及高壓油管等部件。

DF4型內燃機車16V240ZJB型柴油機的燃油系統流程如圖1所示。

燃油從油箱中抽吸出來，先經粗濾器濾清，再在燃油輸送泵中加壓到196Kpa～294 KPa。此低壓油進入燃油精濾器過濾，而后送到左右燃油總管。每根燃油總管上并聯安裝有8組噴油泵及噴油器。為保持進入噴油泵的油壓穩定，左右燃油總管的末端都連到同一調壓閥（限壓閥），調壓閥的回油管接到燃油預熱器，當燃油總管內油壓達到120±10 kPa時，閥頂開，部分余油流向燃油預熱器后返回燃油箱，當由于其他原因造成燃油總管油壓過低時，調壓閥緊閉回油通路，使總管內保壓。

燃油精濾器前設置安全閥，防止因燃油精濾器堵塞，油壓過高可能損壞精濾器或產生漏泄，當精濾器前的輸油管路內的油壓達到250±15 kPa時，安全閥開通，使部分燃油返回燃油箱。

為顯示管路油壓而設置油壓表，燃油精濾器前壓力表安裝在動力室儀表盤上，精濾器后壓力表布置在兩個司機室的操縱臺上。

柴油機正常運轉時，燃油壓力應為147～245KPa，如低于147KPa（司機操縱臺上燃油壓力顯示值），則為燃油壓力低。

通過燃油精濾器前后壓力變化可判斷粗濾器和精濾器堵塞情況，上述案例均表現為粗濾器堵塞。

三、燃油粗濾器堵塞的原因

DF4型機車燃油系統用燃油粗濾器為RC-30W型（圖2）。在濾清器體內帶孔的芯桿上串連著19～20個盤形銅絲網濾清元件。燃油粗濾器主要是靠燃油通過濾芯時過濾掉燃油中的微粒。

燃油箱是內燃機車儲存燃油的容器，箱體由鋼板焊接而成。為防止機車運行途中晃動造成燃油液面的波動，DF4型機車的柴油機燃油箱特別設計了迷宮式隔板，隔板底部有小孔相通。由于機車長時間使用，使燃油箱底部沉積有一定量的包含各種燃油有機衍生物和銹渣等雜質的油泥，現場無法清洗。因回油有一定的壓力會沖刷油箱底部的污物而污染燃油。

當燃油系統工作時，隨著燃油泵的抽油，燃油從燃油箱經燃油粗濾器時，油泥雜質等經常造成燃油粗濾器堵塞，直接造成途停機破，影響運輸安全。

四、針對燃油粗濾器堵塞所采用的對策

（一）設定合理的燃油箱和燃油粗濾器定期清潔周期

在機車使用一段時間后，燃油箱底部沉積有包含各種燃油有機衍生物和銹渣等雜質，如在合理的時間內定期對燃油箱進行清潔，可避免污染燃油，大幅降低燃油粗濾器堵塞的可能。燃油粗濾器也要設定合理周期，定期清洗，確保運用可靠。

（二）加裝旁通閥，手動聯通粗濾器兩端管路

增加燃油粗濾器旁通閥，燃油壓力低時，人工打開旁通閥，連通粗濾器兩端管路。燃油不經過濾直接進入精濾器。

這種方式可以在短期內解決油壓低而途停事故發生。但是，同時會給燃油精濾器造成壓力，增加精濾器堵塞的幾率，故只能作為應急措施，不可長期使用。

（三）加裝智能控制裝置，自動聯通粗濾器兩端管路

南寧機務段研制了燃油壓力自動控制裝置。當燃油粗濾器堵塞造成燃油壓力降低到80Kpa～100Kpa以下時，自動控制裝置接通旁通電磁閥電源，打開燃油粗濾器旁通油路，同時燃油旁通指示燈亮。燃油旁通電磁閥帶有手動功能，當自動控制失效時，可手動轉換。智能控制裝置的控制盒主要實現壓力檢測和旁通閥控制功能。智能控制裝置在運用中不需要做任何操作。在運用途中，如發現燃油旁通指示燈亮，運行中不需停機檢查（自動聯通粗濾器兩端管路），注意觀察燃油壓力的變化，并回到機務段及時處理。當燃油壓力降低于80Kpa不能自動旁通時，可手動轉動旁通電磁閥手輪實現旁通。這種方式與安裝旁通閥原理一樣，也只能作為應急措施，解決短期維持運行不途停。

南寧機務段自2012年底加裝此設施后的內燃機車使用狀況良好。燃油壓力自動控制裝置工作原理如下：

1.控制盒

控制盒主要實現壓力檢測和旁通閥控制功能。為了安裝檢修維護方便，我們將壓力檢測與控制部分做成一體，通過接線端口與旁通電磁閥、機車電路連接。該部分安裝在柴油機間墻表附近，從燃油粗濾器后壓力表處接入壓力燃油，用于控制旁通閥的動作。其內部接線圖如圖3：

2.旁通電磁閥

電磁閥為先導式常閉電磁閥，其工作原理是通電時，電磁力驅動先導閥打開先導閥，主閥上腔壓力迅速下降，在主閥上下腔內形成壓差，依靠介質壓力推動主閥關閉件上移，閥門開啟；斷電時，彈簧力把先導閥關閉，入口介質壓力通過節流孔迅速進入主閥上腔在上腔內形成壓差，從而使主閥關閉。其特點是體積小，線圈功率低，長期使用溫升很低，要求介質的壓力應大于0.01Mpa才能正常使用，安裝時燃油流向必須與閥體上標注一致。其結構圖如圖4：

3.控制裝置接線圖

控制裝置在DF4機車上的接線如圖5，其與機車電路連接點主要是兩端操縱臺下的接線排，可用一根三芯電纜完成。

為了避免燃油泵未得電工作，柴油機燃油管路無壓力時，該控制電路有電磁閥動作并自鎖，產生誤動作，控制電路正電源的接入點必須在柴油機啟動后才能閉合的電路后。對DF4系列機車，其合適的接入點為輔助發電開關5K后的X15/6。

（四）更換雙聯可切換燃油粗濾器

由廣州機務段研制的雙聯可切換燃油粗濾器，設置了“切換手柄”。機車在運用過程中出現燃油粗濾器致使燃油壓力低時，乘務員只需要將“切換手柄”轉至備用燃油粗濾器即可。

雙聯可切換燃油粗濾器將原來的RC-30W型粗濾器改為筒式濾芯，濾網為200目，過濾精度為80μm，過濾面積是原來的3.5倍，減小了過濾阻力。

這種方式的特點是既實現旁通，同時還進行過濾，避免不經過濾的燃油直接進入精濾器，缺點是造價高，安裝改造成本是原RC-300型燃油粗濾器的3倍。

（五）油水分離器代替燃油粗濾器

國產柴油機大多配備的是燃油粗濾器。這種濾芯在過濾較大顆粒固體雜質時效果不錯，但是對于水和較小顆粒的金屬磨屑過濾能力較差。

進口柴油機的內燃機車普遍配備的是油水分離器，利用燃油經過濾器渦輪時，在離心力的作用下，較大的顆粒物及水滴與燃油分離開，由于水的比重大于燃油，水滴會沉到濾器底部的集水杯中。該濾器不僅過濾固體雜質的能力很強，而且能對燃油中的水分實現分離。

但由于油水分離器均為進口產品，成本較高。分離器的價格（兩聯的價格約1.3萬元）是我們自己生產的燃油粗濾器價格（RC-30W型價格為890元）的約15倍。

通過對燃油粗濾器加裝手動或智能旁通閥、更換雙聯可切換濾清器、引進國外先進的油水分離器等對策，可以解決燃油壓力低造成機車卸載途停故障的發生，但要最終解決問題，還要靠定期對燃油箱和燃油粗濾器進行清洗。