【船机帮】PC2-5 (6)V柴油机海水泵 、淡水泵漏水故障原因及解决方案
| 时间：2021-06-21 | 编辑：E航网 | 阅读：727 | 分享： |
船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
导读
PC2-5V型柴油机在试车过程中淡水泵、海水泵从漏水检测孔中漏水的现象时有发生；而PC2-5(6)V近几年来一直存在海水泵、淡水泵间歇性不同程度漏水，有时海水泵、淡水泵均漏，有时仅海水泵或淡水泵漏水。
统计分析近几年的漏水故障及本次发生的漏水故障，故障现象分为以下几种：
(1)柴油机运行前有滴状漏水，运行后漏水加剧；
(2)低工况 (20％)运行不漏，随着负荷的升高，漏水现象从滴状变成线状，继而加剧；
(3)低工况 (50％)运行不漏，随着负荷的升高，有滴状漏水；
(4)淡水泵漏水比海水泵漏水的几率大，据近几年的漏水故障统计，淡水泵漏水率为 80％。
1.柴油机水泵传动系统结构
PC2-5V柴油机海水泵、淡水泵结构及工作原理如图1、图2所示。
图 1 PC2-5V水泵 安装结构图 (共轴结构)
海水泵和淡水泵安装在柴油机左侧罩壳，左侧罩壳与机身连接。
水泵轴安装在左侧罩壳上，曲轴齿轮 (168齿)依次经中间齿轮(105齿)、辅助传动轴齿轮 (36齿)、水泵齿轮(35齿)传动至水泵轴。
图2 PC2-5V柴油机齿轮传动工作原理
(从输出端看 )
水泵轴两端分别安装海水泵和淡水泵的叶轮，水泵轴带动水泵叶轮工作。
2.故障原因分析
根据水泵安装结构图，从涉及水泵传动的各零件的零件质量、装配质量两方面着手检查，初步确定导致水泵漏水的原因。
装配涉及零件包括：
左侧罩壳、水泵托架、传动轴、水泵轴、调整垫片、机械密封、叶轮、35人字齿内花键 (与水泵轴外花键配合)等。
装配质量包括：
静环安装后其密封面与水泵轴的垂直度，水泵轴传动齿轮啮合平稳性等。
近几年针对各水泵漏水的具体故障，虽然当时解决了漏水故障，但未找全导致水泵漏水的所有因素，起不到防控作用。
为了彻底解决PC系列机海水泵、淡水泵漏 水问题，对已解决的问题进行总结，对新漏水情况进行重新分析，以使该型柴油机海水泵、淡水泵的漏水故障能得到系统解决。
具体分析如下：
(1)左侧罩壳是安装水泵的骨架壳体，其结构为薄壁铸件，同时外形尺寸较大，加工及储存易变形。
安装孔与端面不垂直会使水泵轴与端面产生偏斜，水泵轴运动时将引起水泵动环密封接触不良，导致漏水。
传动轴孔轴线与水泵轴孔轴线不平行可能引起齿轮传动不平稳，导致水泵漏水。
该零件曾是前期水泵漏水的主要因素之一。
(2)水泵托架安装在左罩壳两侧，水泵轴传动定位部分安装在两侧水泵托架的内孔，因此，水泵托架两端面平行度、中间孔与两端面的垂直度超差可能使水泵轴与端面产生偏斜，水泵轴运动时将引起水泵动静环密封面接触不良，导致漏水。
(3)水泵壳密封法兰座孔配合面平面度差，引起调整垫片与底孔接触不良，密封失效，导致漏水。
(4)调整垫片两端面平行度差可能引起调整垫片与底孔接触不良，密封失效，导致漏水；
同时调整垫片也会导致水封静环安装不到位或安装歪斜。
该零件曾是前期水泵漏水的主要因素之一。
(5)机械密封静环两端面平行度偏大，安装后密封端面与传动轴线偏斜，是导致故障发生的原因之一。
该零件曾是前期水泵漏水的主要因素之一。
(6)叶轮的平衡量过大，水泵运行时，水泵轴运转不平稳，导致水泵漏水。
是前期水泵漏水的主要原因之一。
(7)左侧罩壳与水泵托架组件共同形成水泵安装的基础壳体，测量水泵轴与水泵托架端面的垂直度 (图1)，即以水泵轴为基准，测量水泵托架两端面跳动，跳动量偏大，可能导致水泵轴在运动过程中与水封产生运动偏斜，水封的密封面动态接触不良，最终导致水泵漏水。
(8)机械密封在实际安装后其压缩量超出规定范围。
机械密封安装工作尺寸是由调整垫片的厚度决定的，而调整垫片的厚度根据预先测量的相关尺寸理论计算确定，参见图3。
图3 水泵装配过程控制及
调整垫片尺寸确定示意图
调整垫片的厚度选用直接影响机械密封的安装压缩量，而压缩量过大或过小，均会导致水泵漏水。
(9)静环的安装质量。
静环安装歪斜和安装不到位，也是影响水泵漏水的主要原因。
(1)对左侧罩壳进行检测和返修，使其满足技术要求。
(2)水泵托架满足图纸要求，但其形位公差偏上限。
(3)优化水泵辅助传动装置的装配方法，减小组件安装后水泵托架 (淡水泵和海水泵)的端面跳动 (以水泵轴为基准)，工艺内控制值 ≤0.04mm，参见图1。
如果各零件尺寸及形位公差合格，自由装配的结果托架端面跳动最大为0.11mm。
由于前期淡水泵漏水概率大且本次也为淡水泵漏水 (海水泵不漏)，所以装配时，先安装淡水泵侧零件，再安装海水泵侧零件。
水泵传动轴、水泵轴安装后，螺栓最终紧固前，传动轴齿轮 (36齿) 和水泵轴齿轮 (35齿)预先啮合数圈，使其自动找正。
装配过程改变螺栓紧固顺序为：
淡水泵侧水泵托架→海水泵侧水泵托架→淡水泵侧传动轴轴承盖→海水泵侧传动轴轴承盖。
装配过程依靠调整保证托架端面跳动的工艺内控制值 ≤0.04mm。
(4)设计检测和研磨工具。
安装前检查水泵壳密封法兰座孔配合面平面与该检测工具的贴合度，以保证安装后调整垫片与密封法兰座孔配合面的接触精度。
(5)保证与调整垫片尺寸D相关尺寸的测量准确性，即间接保证了机械密封的压缩量在规定范围内，参见图3。
(6)调整垫片材质为不锈钢 ，因垫片厚度太薄，采用磨削加工不易保证其两端面平行度，故改变调整垫片的加工方法，控制调整垫片两端面平行度，工艺内控≤0.02mm。
(7)安装前测量叶轮的平衡量，工艺内控叶轮的平衡量。但叶轮为进口件，其平衡量没有技术文件规定。
(8)采用静环安装工具，保证静环安装过程均匀施力，静环不产生歪斜，测量尺寸G (图3)，确认静环安装是否到位；
测量静环端面跳动，控制静环密封面与水泵轴的垂直度(图3)。
采取相应检查和安装措施后，辅助传动机构及水泵装机安装后运行，淡水泵漏水情况有所改善，但漏水故障没有彻底消除。
排查上述安装过程记录发现：
传动齿轮36齿和35齿啮合齿隙值虽然在规定范围内，但圆周方向测量值最大相差 0.11mm；
其余各项均符合工艺内控规定要求。
如此可确定：
柴油机运行过程齿轮传动不平稳是导致水泵漏水的主要原因之一。
具体改进方案如下：
(1)从整机上拆除辅助传动机构重新装配，圆周方向测量8点，工艺内控测量值之差≤0.05mm。
(2)辅助传动机构安装至整机，保证36齿与105齿啮合间隙，圆周方向测量8点，工艺内控测量值之差≤0.05mm。
重新复装本台机，按第1次和第2次实施方案装配辅助传动机构和水泵，开机运行后，淡水泵漏水问题解决。
在本台机之后，以同样方法控制零件要素和装配要素，又经2台机装机后运行验证，没有发生海水泵和淡水泵漏水故障，至此PC2.5V柴油机海水泵、淡水泵漏水问题得到系统解决。
(1)提高左侧罩壳的加工质量，尤其重点控制传动轴孔系与两端面的垂直度要求，以及传动轴孔系与水泵轴孔系的平行度要求，保证齿轮传动的平稳性。
控制装配组件托架的端面跳动，避免水泵轴与端面发生偏斜，保证水泵动静环密封面接触良好。
(2)在各装配零件合格的条件下，优化辅助传动机构装配方法，减少装配累积误差，控制36齿和35齿啮合齿隙均匀性及水泵托架相对于端面跳动量。
(3)水泵壳密封法兰座孔配合面接触不良是导致水泵漏水的原因之一。
装配前使用检测工具检测，若不合格，使用专用研磨工具研磨，控制进口件质量带来的安装风险。
(4)机械密封静环两端面平行度偏大可能是导致水泵漏水的原因之一，须提高采购件的质量，安装前复检，保证机械密封合格。
(5)水泵叶轮安装前进行叶轮静平衡量复检。
(6)控制静环安装过程，是防止水泵漏水关键措施之一。
关键安装步骤如下 (参见图3)。
①静环安装前测量水泵壳密封法兰座孔配合面与水泵轴的垂直度 (百分表测量其端面跳动)；
检查调整垫片加工质量，尤其是两端面平行度及倒角；
用红丹油检查调整垫片与密封法兰座孔配合面的贴合精度。
②安装过程使用静环安装专用工具，避免安装歪斜。
③静环安装后，检查静环密封端面与水泵轴的垂直度(百分表测量其端面跳动)。
基于本次12PC2-5V柴油机水泵漏水原因分析以及解决方案的实施与验证，系统总结出该型机近几年水泵漏水的原因，并提出了相应的预防措施。
由于PC2.6V系列机的海水泵与淡水泵的结构与PC2.5V的相同，故总结出的预防措施也可应用于PC2-6V系列机。
本文原创作者系：
陕西柴油机重工有限公司 屈 君 ，孙元元
END
来源：船机帮
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