船舶电喷柴油机-瓦锡兰共轨技术

大连远洋运输公司船舶轮机新技术——共轨技术在船上的应用大连远洋运输公司郑连国2012.11.25培训主要内容：一、Wartsila柴油机发展历程二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理三、Wartsila共轨柴油机在管理中应注意的事项Wartsila柴油机发展历程瓦锡兰公司：瓦锡兰公司(WartsilaCorporation)是全球领先的船用动力装置及陆上电站设备的供货商和服务商，目前在全球70多个国家拥有160家分支机构，总部位于芬兰赫尔辛基。世界船用中速机的领头羊。1、1834年瓦锡兰公司在芬兰卡累利阿(Karelia)成立时仅仅是个锯木厂，1938年开始进入柴油机领域。2、瑞士苏尔寿公司(SulzerLtd.)成立于1834年，1898年开始与柴油机的发明者鲁道夫.狄赛尔合作生产柴油机。1990年苏尔寿将其柴油机业务剥离，成立新苏尔寿柴油机公司(NewSulzerDiesel，NSD)。后来新苏尔寿柴油机公司成为意大利芬坎蒂尼公司的子公司。3、1997年，瓦锡兰旗下的瓦锡兰柴油机公司(WartsilaDiesel)与芬坎蒂尼公司旗下的大部分柴油机业务(包括新苏尔寿柴油机公司)合并，成立瓦锡兰NSD公司(WArtsilaNSDCorporAtion)。4、1997年瓦锡兰合并新苏尔寿柴油机公司之后，在原苏尔寿品牌的RTA系列低速机的基础上，2003年推出智能型电控共轨RT-flex型机。发展智能型柴油机的优势何为智能型柴油机：电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。优点：可靠性、经济性、满足排放要求、操作灵活性、延长使用寿命。主要部件：供油单元、共轨单元（共轨油管、ICU、VCU、安全阀、减压阀等）、伺服油自清滤器、曲轴转角传感器、E95控制箱、E90控制箱。二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理传统机型与共轨柴油机比较©WärtsiläLand&SeaAcademyPage6Chapter2016-Feb-20RT-flex柴油机整机图©WärtsiläLand&SeaAcademyPage7Chapter2016-Feb-20Overview,RT-flex50(Size0)WECS-9520,E95气缸控制模块接线箱供油单元共轨单元自清滤器与集控室通讯连接箱（E90）在主机自由端供油单元供油单元直接通过曲轴带动。伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一“机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，其目的是为了防止伺服油泵咬死时保护齿轮。因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点。但是必须注意各凸轮之间有一定的排列。Fuelside油泵端:柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨。为了保证共轨压力(600-900bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器调节。Servooilside伺服油端:Dynex丹尼斯伺服油泵通过高压油管把~100-200bar的伺服油输送到伺服油共轨。燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定。SupplyUnit供油单元RT-flex60RT-flex58T供油单元由曲轴通过两个中间齿轮传动。凸轮轴上装有一排三角凸轮。伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一“机械易断点”(减少传动轴上某点直径)，为了当泵咬死时保护齿轮。伺服油泵齿轮也是通过液压安装上去。因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点。但是必须注意各凸轮之间有一定的排列。3-lobecams三角凸轮Supplyunitgearwheel供油单元齿轮Servooilpumpdrivegearwheelandpinions伺服油泵驱动齿轮和小齿轮2ndintermediateGearwheel次级中间齿轮CamshaftbearingCovers凸轮轴瓦盖SupplyUnitDrive供油单元驱动DrawnforSize4尺寸4机型供油单元Fuelside燃油端:柱塞式油泵输送燃油到燃油共轨。为了保证共轨压力(600-900bar)，油泵流量由WECS-9520内设定压力信号，通过电动执行器和连接杆系调节。蓄压器上有两个出口，它通过两根高压油管连接到燃油共轨。Servooilside伺服油端:伺服油泵由丹尼斯Dynex或者博士Bosch制造它们把压力~80-190bar的伺服油输送到蓄压块。蓄压块上有两个出口，它们通过两根高压油管连接到伺服油共轨。燃油泵和伺服油泵数量由主机缸数而定。Fuelpumps燃油泵Servooilpumps伺服油泵(图示为博士泵“Bosch”)FuelintermediateAccumulator燃油中间蓄压器ServooilcollectorBlock伺服油蓄压块Servooiloutlettorail伺服油出口Fueloutlettorail燃油出口2ndintermediateGearwheel次级中间齿轮Electricactuators电动执行器Fuelpumpregulatinglinkage燃油泵调节杆:燃油泵调节杆通过Woodward(ProActIV)电动执行器动作。执行器接受从WECS发出的位置信号。每个执行器控制两个油泵（随着主机缸数不同执行器排列也不同）。调节杆到顶撑杆上的扭矩通过两边扭转弹簧传递。如果某个油泵调节尺条卡住，相应的弹簧可以被压缩，可保证其它油泵调节杆仍可正常动作。Electricfuelpumpactuators电动执行器Localpositionindication(0-10).Noloadindicator!!刻度板显示0-10刻度但不是负荷指示器！Torsionalsprings扭转弹簧Forklever顶撑杆RegulatingLinkage调节杆系Additionalspringtopushtherack,incaseoffailure,tofullposition当执行器失效时，该弹簧能把油门尺条推到最大位置。伺服油供给泵-ServoOilPump“Bosch”博士泵Bosch伺服油泵都是轴向斜盘式柱塞油泵。它们供油到蓄压块，再通过两根高压油管接到共轨伺服油管。蓄压块上有个启跳压力为230bar的安全阀。伺服油泵数量根据主机缸数而定。如果某个油泵故障，主机仍能运行。当主机反转时，伺服油泵的斜盘也需要翻转。控制油用来翻转斜盘的位置。共轨单元-RailUnitPiping共轨管系Fueloilrail共轨燃油管:燃油共轨管内是600-900bar的高压燃油，在主机运时由供油单元上高压油泵供给。燃油共轨管内压力随着主机负荷变化。每个缸在共轨内装有相对应的喷射控制单元InjectionControlUnit(ICU)。ICUs通过连结到伺服油管的高压软管内伺服油来动作。WECS控制ICUs的喷射。共轨由伴热管系加热。Servooilrail共轨伺服油管:伺服油共轨管内是通过6µm滤器过滤的压力为~80-190bar的伺服油，由供油单元上伺服油泵供给。伺服油共轨管内压力随着主机负荷变化。每个缸有个相应的排气阀控制单元ValveControlUnit(VCU)。WECS通过VCUs控制排气阀动作。新设计的共轨单元内简化高压管数量。RailUnitPiping共轨管系,Size0Traceheating伴热管Servooilrail共轨伺服油Fueloilrail共轨燃油ICU喷射控制单元VCU排气阀控制单元Fueloverpressureregulatingvalve燃油超压调节阀Servooilreturnpipe伺服油回油管Fuelpressurereliefvalve安全阀RailUnitPiping共轨管系,Size0Traceheating伴热管Servooilrail共轨伺服油Fueloilrail共轨燃油ICU喷射控制单元VCU排气阀控制单元Servooilreturnpipe伺服油回油管RailUnitPiping共轨管系,Size1MKIFuelrail燃油共轨管:燃油共轨管内是~600-900bar的高压燃油，在主机运行时，由供油单元上高压油泵供给。燃油共轨管内压力根据主机负荷变化。每个缸在共轨内装有相对应的喷射控制单元InjectionControlUnit(ICU)。ICUs通过高压控制油来动作。WECS控制ICUs的喷射。共轨由伴热管系加热。ICUsVCUsServooilreturnpipeMainbearingoilsupplyControloilsupplyrail控制油进油管Controloilreturnrail控制油回油管FuelrailServooilrailServooilrail伺服油共轨管:伺服油共轨管内是经过(6-micron)过滤的，由供油单元供给的压力为~80-190bar的伺服油。伺服共轨管内压力随着负荷变化。每缸在共轨内相应的装有个排气阀控制单元ValveControlUnit/exhaustvalveactuator(VCU)。WECS通过VCUs来控制排气阀的动作。RailUnitPiping共轨管系,Size1MKIIAdditionalreturn/leakagepiping:回油/泄漏管系：燃油泄漏管(回到溢流柜)伺服油回油总管(到曲轴箱)伴热管(蒸汽或加热油)Fuelsystemoverpressurevalves:燃油超压阀：SHDandoverpressureregulatingvalve.停车和超压调节阀。超压调节阀开启压力大概为1050bar。SHD停车阀由安保系统给出信号动作来释放共轨燃油压力。(燃油泄放到燃油增压泵前)。Safetyvalve安全阀.启阀压力为1250bar。燃油泄放到溢流柜。Safetyvalve安全阀SHDandoverpressureregulatingvalve停车阀和超压调节阀Fuelleakagepipe燃油泄漏管Traceheating伴热管Servooilreturnpipe伺服油回油管FuelRailPipe燃油共轨管燃油共轨管为一整段Theborehasashapeofa“peanut”.腰行孔例如RT-flex96CConnectingpiecebetweenfuelrailandICU燃油共轨管和ICU的连接块(fuel)InjectionControlUnit(ICU)WECS-9520controlServo(control)oilsupply200barICU结构及工作原理ICU,Size4ICU,Size3Servo(control)oilside伺服油（控制油）端:共轨阀控制伺服油进入控制油阀块。Fuelside燃油端:燃油控制阀通过控制油阀块内活塞动作。每个油头有个相应的控制阀。ICU本体内是喷射油量活塞。为了保证油量传感器正常工作，“FuelQuantitySensor”燃油油量传感器在旁边温度较低的传感器壳体内。控制和燃油端是完全分开的。但是两端的泄漏通过同一泄漏孔泄放。Workingprinciple工作原理:每个ICU喷射控制单元由2或3个先导阀（共轨阀）控制燃油从共轨到油头的开关。每次燃油喷射，必要的喷射冲程和油量数据都有测量，然后在下次喷射时进行修正喷射。Fuelquantitypiston油量活塞Servo(control)oilsideFuelside燃油端Railvalves共轨阀Fuelcontrolvalves燃油控制阀Fuelquantitysensor油量传感器Servooilsupply伺服油供给Servooilretu