中大型柴油機噴油器校驗專用試驗臺架的設計及應用

崔添棋

南京理工大學

1 背景概述

某電站共有八臺中大型應急柴油發電機，柴油機生產廠家在提供柴油機噴油器試驗工具時并沒有提供試驗臺架。受檢修場地所限，歷次大修均是在機修車間臨時搭建試驗臺架進行噴油器試驗。

在機修車間搭建臨時試驗臺架存在以下缺點。

第一，機修車間與柴油機廠房間距離較遠，大量時間被耗費在來回搬運噴油器的路程上，且噴油器屬于精密部件，在運輸過程中很容易因某些意外狀況的出現（如碰撞、掉落等）而導致噴油器需要進行重新檢查、試驗，占用大量人力、物力，影響檢修工期。如造成噴油器損壞，還需要對其進行整體更換，增加維修成本。

第二，在機修車間搭建臨時試驗臺架既不美觀實用，又不符合廠房管理標準。噴油器屬于精密部件，檢修工作需要在相對整潔干凈的環境中進行，而機修車間是電站進行零部件機加工和部分設備檢修的場地，在大修期間，在機修車間內作業的檢修人員多、人流量大，檢修環境差，不利于噴油器的解體檢修，再加上距離柴油機廠房較遠，十分不方便對設備和檢修人員的管理。

第三，臨時搭建的試驗臺架僅能提供放置噴油器試驗工具的平臺，當需要裝配噴油器試驗工具或噴油壓力、霧化情況不符合標準時，需要到各部門共用的工作臺上使用虎鉗、三爪卡盤進行拆裝和調整。這樣一來，造成工作效率十分低，嚴重影響檢修進度。

第四，臨時搭建的試驗臺架在裝上噴油器試驗裝置和待校驗的噴油器后，在噴油器周圍沒有隔板或其他隔斷設施，這樣一來，在觀察噴油器霧化情況時，噴油器噴出的霧化柴油直接噴到空氣中，不但存在火災隱患，還會使柴油機檢修人員因吸入大量霧化柴油而產生身體上的不適，影響身體健康。

第五，在柴油機生產廠家提供的噴油器試驗裝置中，與噴油器直接連接的油管細長，油管兩端分別連接噴油器和增壓裝置，中間沒有支撐點，而噴油器很重，長期使用，很容易造成油管彎曲變形甚至斷裂，造成試驗裝置不可用，直接影響檢修工作的進行。

為解決上述問題，需設計并制造一個試驗專用臺架。

2 設計方案及應用

2.1 總體思路

本項目要設計并制造一個試驗臺架，臺架用于安裝噴油器試驗工具，并配有一個虎鉗和一個三爪卡盤，用于噴油器及其試驗工具的拆裝。臺架要求可移動，且強度、剛度、穩定性須滿足噴油器試驗時的承載要求。同時，新試驗臺架的使用，要能夠完美解決之前使用臨時試驗臺架時存在的問題。

2.2 技術方法

柴油機噴油器試驗臺架外形總尺寸為1000mm×600mm×700mm。試驗臺架的材料需滿足平整性好、耐沖擊性高、結實牢固、美觀等特性。因電站地理位置位于海邊，噴油器專用試驗臺架的存放環境為海邊環境，具有一定的腐蝕性，所以試驗臺架要進行整體防腐處理。

試驗臺架左側設計可折疊式面板，不用時可將面板折疊，以節省空間。當工作時，可將面板展開，展開后的面板由兩根液壓鉸鏈支撐，上面可放置一帶蓋的有機玻璃油盆。油盆用于接收噴油器噴出的霧化柴油，油盆蓋上開有Φ80mm的開孔供噴油器插入，油盆側面接近底部的位置裝有排放閥，可在工作結束后將廢棄柴油排出到廢油桶中。

圖1 可折疊式面板及油盆

在連接噴油器和供油管中間部位加裝支架，要求支架能夠為油管提供足夠的支撐力，使油管保持水平、穩定，端部的噴油器不會晃動。

臺架裝有可移動的高強度萬向輪，底部有四個支腳，使用時可旋轉出來作為輔助支撐，保證工作期間臺架的平衡，不至于被壓翻。

圖2 試驗臺架支腳

臺架右側安裝一個6 寸的虎鉗和一個Φ200mm 的三爪卡盤（帶分度頭），虎鉗和三爪卡盤用于拆裝噴油器及其試驗工具。

圖3 虎鉗和三爪卡盤

試驗臺架中間安裝噴油器試驗工具的主體裝置，臺架下加裝有兩層隔板，用于臨時存放進行噴油器試驗時需要用到的工具和油品。

圖4 噴油器試驗臺架整體裝配設計簡圖

2.3 實施過程的質量與可靠性

（1）試驗臺架四只腿強度計算。試驗臺架連同噴油器校驗工具、虎鉗和三爪卡盤的總重量約為200kg，四只腿使用的材料為40mm×40mm×3mm的不銹鋼方管。

不銹鋼方管的截面積總和為17.76cm2，方管所受壓力為：

不銹鋼的許用約為2544kg/cm，所以安全系數：

（2）試驗臺架滾輪強度計算。如上所知，試驗臺架的總重量約為200kg，選用的滾輪受力強度約為300 千克/只，所以滾輪的安全系數：

（3）試驗臺架穩定性說明。

圖5 工作受力簡圖

如上圖所示受力點在支點的內側，所以實際使用中不產生力矩，所以實際使用中，臺架會有很好的穩定性，而且可旋轉的輔助支撐支腿也可以增強臺架的穩定性。

通過以上計算可以得到結論：按照上述設計進行制造的噴油器試驗臺架具有極高的安全性、可靠性，完全能夠滿足使用需求。

2.4 實際應用結果

經過幾次大修的實際應用與檢驗，該試驗臺架完全符合噴油器檢修要求，并且完美解決了使用臨時試驗臺架時存在的問題。

3 結論

本項目設計并制造的應急柴油機噴油器檢修專用試驗臺架，經過兩次大修的使用與完善，能夠完全勝任應急柴油機噴油器檢修的各項工作，并且徹底地消除了使用臨時試驗臺架時存在的各種問題及安全隱患，它具備以下優點。

（1）噴油器專用試驗臺架為可移動式，方便使用。大修時可放于柴油機檢修專用集裝箱內，檢修人員可在集裝箱內完成噴油器校驗，節省了檢修人員在機修車間與柴油機廠房之間往返搬運的時間，降低了噴油器在搬運過程中因碰撞、掉落等原因造成損壞的風險，同時也方便了對設備和人員進行管理。

（2）相比于臨時搭建的試驗臺，專用臺架更規范、更穩固，安全性和可靠性更高。且專用臺架功能更多、更全面，尤其是虎鉗和三爪卡盤的配備，使得噴油器檢修的所有相關項目都可以在此進行，大大提高了工作效率。

（3）噴油器檢修專用試驗臺架可以提高工作效率，縮短維修工期。因工作效率顯著提高，節省柴油機檢修總工時，可以促使安全通道檢修進度提前12小時，帶來大量直接、間接經濟效益。

（4）有效改善了檢修作業環境。噴油器專用試驗臺架配備了專門的有機玻璃箱，檢修過程更加健康環保。噴油器噴出的霧化柴油直接進入箱內，既能清晰地觀察噴油器霧化情況，又有效防止霧化柴油散布在空氣中、設備上，杜絕了火災風險的同時，還避免了工作人員將柴油吸入體內、產生健康問題。

（5）根據維修實踐，對初始的噴油器試驗工具進行了改進，設計并加裝了噴油器連接供油管支架，消除了之前存在的供油管可能彎曲變形甚至斷裂的隱患。