【老轨经验】主机油头弹簧频繁断裂致排温异常的故障

WARTSILA 6RT-FLEX48T-D主机油头弹簧频繁断裂致排温异常的故障原因分析

造成主机单缸排温升高的原因很多，在很大程度上取决与对主机正确的运行管理和细致的维护保养，油头（喷油器）是喷油系统的关键部件，它的状况直接影响燃油的雾化质量从而导致单缸排温异常的发生。

我轮自2024年2月29日对3#和 5#油头进行常规保养，随后航行中出现3#和 5#缸排温升高并伴随弹簧断裂的现象，2024年申请多批次弹簧并供船，安装使用后此故障现象一直未解决。在后续其它各缸油头（喷油器）的维护保养中也出现类似弹簧断裂排温升高的问题。

此故障外在表象：

①油头（喷油器）更换后，航行初期对应缸的排温均比较稳定。主机113rpm下运行74%load时的平均排温342℃，大概航行1-2天后排温开始异常升高至385℃甚至更高，

②烟囱冒轻度黑烟并能看到未燃烧的油气，

③用手触摸感应油头（喷油器）前的高压油管喷油时的液压脉冲震动微弱

④停车后通过扫气口检查活塞头顶所对应的故障油头部位有滴漏燃油聚集。

⑤主机监测显示单元flexView9520 OP中喷射迟滞（deadtime）时间为7.4ms，比平均迟滞时间短5ms；喷射时间长为29ms ，比平均喷射时间多7ms

⑥故障油头拆解后，弹簧是断裂的（如图1所示）。

图1  断裂的弹簧

此故障采取的应对措施：

油头弹簧断裂后，排温升高，为不影响正常航行的应对措施：在flexView9520界面“Adjust---Injection Corr.factor”调节减小适当的喷油量百分比，控制并降低排温。并加强关注此缸的运行工况。

排查故障原因采取的验证措施：

①为继续查找油头弹簧断裂原因，2025年05月29日，备用ICU重新解体检查组装后，把5#缸ICU进行整体更换，同时2个油头一起更换，来验证是否由于外围设备ICU的异常工作导致的。

开航定速后主机113rpm下运行74%load时燃油共轨压力650bar，伺服共轨油压141bar，喷射迟滞时间11.6ms、喷射时间26.5ms，排温343℃，油头的高压油管液压脉冲震动明显，烟囱排烟颜色正常（浅灰色），整体运行工况正常稳定。

但是航行大概26小时后，主机5#缸排温开始升高至390℃，烟囱开始冒轻度黑烟，油头的高压油管液压脉冲震动减弱，弹簧断裂现象再次发生。

②之前的关注点一直纠结在弹簧的质量差的原因上，然翻阅以往备件供货单，核实其中有一批次弹簧是沪东原厂备件，也发生弹簧断裂现象。

综合上述2项排查验证后，得出初步结论：问题出在油头（喷油器）总成上。需抛弃以往固有的经验，再仔细研究油头（喷油器）工作原理及各部件是如何动作的。看能不能发现我们还没有注意到的细枝末节。

深度研究剖析：

拆解多个备用油头（喷油器）总成来对比各个部件，发现弹簧顶杆支架套在油头(喷油器)本体内的位置有差异，有的下沉量小（下沉2mm），有的下沉量大（下沉12.5mm）。

查阅WARTSILA备件手册，图纸所显示的弹簧顶杆支架套与本体是齐平的（如图2、图3所示）。图纸中弹簧顶杆支架套只画出轮廓，并没有标示出备件名称和编号。

支架套的上部有承磨套，在图纸中没有画出（红色方框位置），通过观察和尝试拆解确认承磨套与本体是过盈配合，无法拆解更换，属于磨损件。可能是WARTSILA的核心知识产权保护的原因吧，无法对用户公开其详细图纸和备件号。需要我们在现有资料的基础上结合实物研究其工作原理。

根据图2所示，喷油器在喷油时，各部件的动作顺序如下:

当喷油时，针阀偶件阀芯上行，推动顶杆上行去压缩弹簧。

由于弹簧顶杆支架套的作用是限制针阀偶件阀芯的升程，根据实物结构测量，其标准的行程范围大概在2mm左右，也就是说在正常工作时弹簧的正常压缩量等于针阀偶件阀芯的升程量2mm。

承磨套下部磨损导致弹簧顶杆支架套下沉的喷油器（如图4所示），测量其下沉量值是12.5mm。当喷油时，针阀偶件阀芯的行程为：12.5（下沉量）+2（设计时的正常升程间隙）=14.5mm，推动顶杆上行并对弹簧进行12.5+2=14.5mm的压缩。诚然，此时的弹簧压缩量已接近弹簧压缩极限。

新旧喷油器进行对比（参考图 5 ），测量新旧弹簧顶杆支架套的高度均为12.2mm，没有明显磨损。而旧本体内的台阶处（即承磨套）能观察到有明显的磨损下沉。

弹簧断裂的根本原因：

承磨套下部磨损导致顶杆支架套下沉，造成针阀偶件阀芯的工作行程变大。当喷油器喷油时，弹簧的压缩量接近于弹簧的压缩极限，从而导致弹簧产生高效应力断裂。

根据在常规维护保养中的工作经验总结如下：

①只要其下沉量不大于2mm可继续使用。但因阀芯行程变大，导致喷射时间变长，喷油量增多，雾化质量变差，需在flexView9520界面“Adjust---InjBegin Offset”中适当调节喷射提前角来控制后燃情况。

②对于磨损下沉量超标的喷油器本体，可送岸翻新恢复原尺寸，达到节约成本的目的。

从本次案例不难发现，长期存在而未找到根本原因的故障，会加大设备的维护频率，增加工作量，消耗大量备件，增加维护成本。不排查故障的根源，只通过频繁更换备件式维修存在一定的风险，无法确保设备的安全有效运行。现代船舶技术不断更新，也需要我们船舶轮机人员不断知识更新，与时俱进。

愿此分享能给您在工作中予以帮助，并与各位航运界同仁共勉。

中谷营口

轮机长：和立勇

2025.08.16