Каждый цилиндр оборудован выхлопным клапаном, который монтируется в центральное отверстие крышки цилиндра. Корпус клапана крепится четырьмя шпильками и гайками, чтобы обеспечить необходимую плотность посадки в крышке цилиндра. Корпус клапана имеет заменяемую донную часть. Корпус клапана охлаждается водой. Охлаждающая вода поступает к корпусу клапана после того как она пройдёт крышку цилиндра. Вода выходит из верхней части корпуса клапана. На фронтальной стороне корпуса клапана имеется очистительная крышка, через которую пространство охлаждающей воды может быть проверено и очищено.
ШПИНДЕЛЬ КЛАПАНА
Часть шпиндельного стержня (stem), который ходит внутри сальникового приспособления воздушного цилиндра, покрыта износостойким сплавом металлического карбида и легирующим материалом, который используется HVOF процессом. На нижней цилиндрической части шпинделя клапана установлено лопастное колесо, которое обусловливает вращение шпинделя клапана, когда двигатель работает. Каждое движение открытия и закрытия шпинделя выпускного клапана измеряется посредством индуктивного филера, установленного на выпускном клапане. Движение шпинделя мониторится системой управления ME.
Сверху шпинделя смонтированы два поршня - воздушный и гидравлический. Воздушный поршень служит для закрытия клапана. Поршень крепится к шпинделю кольцом из двух частей. Гидравлический поршень служит для открытия выпускного клапана. Он содержит два поршневых кольца и демпферное приспособление, действующее при закрывании клапана. Для небольших типов двигателей (50-70МЕ/МЕ-С) демпферное приспособление самонастраивающегося типа.
Примечание. Для демпферных приспособлений без самонастройки важно, во избежание детонации (knocking), проверить демпфер после того, как выхлопной клапан побывал в капитальном ремонте.
Воздушный цилиндр установлен на верху корпуса клапана. Воздух на закрытие выхлопного клапана поступает через невозвратный клапан в пространство ниже поршня.
Клапан безопасности вставлен в дно воздушного цилиндра. Клапан соединён с дренажной трубой, которая ведёт к станине коленчатого вала.
Гидравлический цилиндр крепится шпильками и гайками на воздушном цилиндре сверху корпуса выпускного клапана.
УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ МАСЛО
Приспособление для уплотнительного масла установлено вокруг шпиндельного вала внизу воздушного цилиндра. Уплотнительное масло поступает из управляющего блока, установленного сверху гидравлического актуатора выпускного клапана. В течение периода подъёма выхлопного клапана масло сбегает от гидравлического актуатора через ограничительную камеру к блоку управления, который обратно даёт определённое количество масла (дозу масла) на шпиндель выхлопного клапана. Уплотнительное масло будет препятствовать проникновению вверх выходящих газов и частиц и износу рабочих поверхностей, а также загрязнению пневматической системы клапанного механизма. Масло улучшает рабочее состояние уплотнительных колец.
АКТУАТОР ВЫХЛОПНОГО КЛАПАНА
Конструкция клапана с гидравлическим приводом соответствует тем, которые устанавливаются на МС двигателях, т.е. выхлопной клапан открывается гидравлически, и закрывается «воздушной пружиной».
Система топливной форсунки FIVA - Fuel Injection Valve Actuator, установлена на каждом блоке HCU, и содержит ON/OFF клапан FIVA и двухходовой гидравлический активатор выхлопного клапана. Электроника FIVA, управляемая системой ECS, открывает поток масла на двухходовой гидравлический актуатор. Выхлопной клапан закрывается за счёт подключения гидравлического поршня к дренажу через клапан FIVA, позволяя воздушной пружине выхлопного клапана передвигать его в положение «закрыто». Это движение вызывает также масло толкателя вернуться обратно в выхлопной актуатор, подготавливая его для следующего действия.
Проверка выхлопного клапана
Перед установкой отремонтированного клапана рекомендуется сделать следующую проверку клапана:
Установить поддерживающую оснастку под клапан. Поднять клапан краном машинного отделения, что сделает клапан открытым. Подключить сжатый воздух к воздушному цилиндру. Теперь клапан должен закрыться. Проверить, что щуп 1 мм может войти около 15 мм в зазор G3, чтобы обеспечить зазор между внешними частями посадочных плоскостей корпуса клапана и шпинделем, см. «Ремонт выхлопного клапана». После закрытия подачи сжатого воздуха и ослабления винта вентиляционной пробки, расположенной несколько выше поплавкового клапана (ball cock) на воздушном цилиндре, клапан должен открыться. Проделать эту процедуру пару раз, оставив клапан закрытым, и перекрыть сжатый воздух. Причём клапан должен оставаться закрытым как минимум 15 минут.
ПРОВЕРКА БЛОКА МАСЛЯНОГО УПЛОТНИТЕЛЯ
Проверка блока масляного уплотнителя осуществляется на работающем двигателе. Проверить, что инжекторный индикатор двигается в такт открытию клапана. В противном случае отдать трубу масляного уплотнителя и убедиться, что масло выходит (очень небольшим количеством). Когда клапан монтируется в крышку цилиндра, и вход охлаждающей воды к крышке цилиндра и выпускному клапану открыт, проверить плотность уплотнительного кольца между донной частью и крышкой цилиндра, убедившись, что вода не протекает через маленькое отверстие на верхней стороне донной части. Если же вода вытекает из одного или двух отверстий, то выхлопной клапан должен быть демонтирован, и уплотнительные кольца заменены.
Демонтаж выхлопного клапана
Закрыть вход и выход охлаждающей воды и опорожнить выхлопной клапан. Отдать трубу высокого давления для приведения в действие гидравлического клапана. Отсоединить выпускную трубу охлаждающей воды от выпускного клапана. Отдать обратную масляную трубу и трубу подачи масла от выхлопного клапана. Отсоединить электрический штекер датчика положения клапана. Демонтировать воздушную трубу пневматического закрытия выхлопного клапана. Поставить адаптер на невозвратном клапане воздушной пружины. Адаптер находится на панели инструментов. Подключить 7 бар рабочего воздуха к соединительной сборке, удерживая, таким образом, клапан закрытым во время снятия его с двигателя. Удалить кожух с изоляции промежуточной трубы и отдать болты, которые крепят промежуточную трубу к впускной трубе выпускного ресивера.
Попеременно поддерживая промежуточную трубу цепным блоком, удалить винты, которые крепят промежуточную трубу к корпусу выхлопного клапана. Если надо поднять промежуточную трубу (компенсатор) в одиночку, то используйте специальный инструмент с инструментальной панели 901, см статью «Крышка цилиндра - ремонт, демонтаж, монтаж». Удалить защитные колпачки со шпилек выпускного клапана и установить четыре гидравлических джека. Подключить насос высокого давления к джекам посредством блока распределения и четырех патрубков высокого давления. Запустить гидравлическую систему и нарастить давление, как указано в Data. Затем ослабить и удалить гайки, см. в статье «Основные инструменты». Зацепить гак крана за проушину сверху клапана и начать подъём выхлопного клапана.
Предупреждение. Перед тем как поднимать выхлопной клапан необходимо проверить положение демпфера масляного поршня вверху масляного цилиндра. Если нижняя часть (bottom piece) заклинена в крышке цилиндра, то могут произойти опасные риски при разъединении частей под воздействием имеющихся ещё сил воздушной пружины. (Нижняя часть не фиксируется в корпусе клапана, иначе, нежели силой воздушной пружины). Это положение может быть проверено просмотром через масляный тракт (duckt). Если масляный поршень движется вниз во время подъёма клапана, то детали не держатся вместе, и альтернативная процедура должна быть специальной, как описано ниже «специальный подъём».
Расположить выхлопной клапан на деревянном помосте на платформе. Отсоединить патрубок рабочего давления 7 бар. Тщательно прочистить отверстие выпускного клапана в крышке цилиндра и, если нужно, восстановить посадочные и уплотнительные поверхности отверстия. См. «Крышка цилиндра - ремонт, демонтаж, монтаж». Для проведения ремонта см. «Ремонт выхлопного клапана».
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПОДЪЁМ: Снять четыре гидравлические гайки и строп безопасности с крышки цилиндра. Удалить трубу масляного уплотнителя. Зацепить гак крана на масляный цилиндр. Поднять масляный цилиндр и разместить его на деревянном помосте. Установить оснастку подъёма шпинделя и осторожно вытащить выхлопной клапан.
Ремонт выхлопного клапана
Разместить выхлопной клапан на деревянном помосте на платформе. Ослабить гайки по две одновременно по диагонали. Поставить проставки и гидравлические джеки на гайки и накачать их до давления демонтирования, как указано в Data. Отдать и удалить гайки. Удалить строп безопасности с масляного цилиндра. Удалить масляную трубу масляного уплотнителя шпинделя клапана. Снять и разместить масляный цилиндр на деревянном помосте. Надеть суппорт и гидравлический джек для конической гайки на шпинделе клапана. Проверить, что джек полностью прижимается к контактной поверхности, раскрутите джек на ½ оборота. Подключить трубу высокого давления к джеку. Заполнить гидравлическую систему и поднять давление как указано в Data. Затем отдать гайку. Удалить коническую гайку и бушинг демпфера. Поставить две проушины сверху воздушного цилиндра. Поднять воздушный цилиндр с фланцем демпфера и воздушным поршнем. Опустить цилиндр на деревянный суппорт. Используя специальные плоскогубцы, удалить стопорное кольцо со шпиндельного вала.
Установить стопорную оснастку для нижней основы. Использовать масляный цилиндр как подъёмную оснастку корпуса выпускного клапана. Поднять с помощью крана масляный цилиндр и направить его вниз по шпилькам масляного цилиндра. Закрутить четыре гайки так, чтобы нагрузка на корпусе клапана распределялась равномерно. Поднять цилиндр и корпус клапана свободно от шпинделя выпускного клапана. Разместить корпус клапана на деревянной подставке с подвеской на кране. Раскрутить и удалить специальную оснастку, которая стопорит донную часть. Поднять клапан примерно на 10 мм.
Если донная часть прилипла, то использовать оловянный молоток для её освобождения. Поднять корпус клапана в сторону и положить на деревянные планки. Удалить и выбросить уплотнительное кольцо с канавки вверху донной части. Убрать масляный цилиндр. Удалить и выбросить уплотнительные кольца и внутреннее сальниковое кольцо. Проверить бушинг в направляющей шпинделя на износ и измерить верхний и нижний диаметры. См. Data. При необходимости замены бушинга, выбить его молотком и приспособленной выколоткой. Если удобно применить отжимной экстрактор, то можно бушинг снять с его помощью. Когда монтируется новый бушинг, то необходимо поставить новое уплотнительное кольцо между бушингом и корпусом выхлопного клапана. Поставить и закрутить болты для бушинга.
ДОННАЯ ЧАСТЬ:
Тщательно проверить посадку донной части относительно повреждения и проверку шаблоном донной части.
Примечание: Перед использованием шаблона донной части тщательно очистить контактные поверхности на W-seat корпуса клапана стальной щёткой. Все измерения должны быть выполнены по четырём диаметрально противоположным точкам по окружности донного посадочного места. Небольшие следы углублений в посадочной донной части допустимы, и нет необходимости их удаления, если они не будут способствовать пропуску выхлопных газов из камеры сгорания в ресивер выходящего газа. Для дальнейшей оценки донной посадочной части см. статью «Осмотр и дефектация шпинделя выхлопного клапана».
Снять измерения G1 и G2, рис. с помощью щупа. Сравнить результаты с рисунком, приведенным в Data D08-11 и D08-12. Если следы выгорания являются видимыми на гнезде донной части или G3 не равен D08-12, то гнездо должно быть загрунтовано. Если шаблон укладывается на нижнюю поверхность канавки, т.е. G2=0, то гнездо донной части должно быть от браковано и заменено новой донной частью. Дальнейшая шлифовка или восстановление не рекомендуется.
Если нужна шлифовка, то выполнить следующее: Перед установкой донной части на шлифовальную машину отвернуть шлифовочную головку от шлифовального стола. Поставить и закрепить. Поставить и закрепить донную часть в шлифовальную машину. Используя цифровой прибор, проверить, что донная часть правильно отцентрована. Отрегулировать шлифовальную головку, чтобы установить правильный угол шлифовки, как указано в Data.
Замечание: Поскольку угол шлифовки является очень важным для правильной работы выхлопного клапана, то непременно убедитесь, что головка правильно отрегулирована. Относительно использования шлифовальной машины имеется отдельная инструкция от производителя.
Во время шлифовки чаще используйте шаблон, чтобы не перейти максимальный предел шлифования. После шлифовки проверить снова посадку донной части, используя щуп и шаблон донной части, чтобы знать, сколько отшлифовано основы материала детали. Шлифовка осуществляется до тех пор, пока зазор G3 не станет равным D08-12, как установлено в Data. После шлифовки внутреннего седла донной части, отшлифовать внешнее седло, используя карборунд 200 и специальный шлифовальный инструмент.
Замечание: Проворачивайте вручную специальный шлифовочный инструмент попеременно по и против часовой стрелки.
Шлифовать до достижения гладкой поверхности, затем очистить донную часть.
ШПИНДЕЛЬ КЛАПАНА
Во время подъёма или обработки шпинделя выхлопного клапана использовать специальные приспособления. Когда клапан повёрнут вниз, закрутить в верхнюю часть шпинделя маленький рым. Поднять шпиндель машинным краном и опустить его на деревянный помост. Установить большую подъёмную оснастку, предназначенную для основания шпинделя. Поднять шпиндель клапана. Проверить седло шпинделя клапана на следы выгорания. Проверить выгорание F1, рис. 20 шпинделя клапана путём измерения вдоль шаблона шпинделя от точки А до точки D и в точке Е.
Замечание: Перед использованием шаблона шпинделя тщательно очистить контактные поверхности на шпинделе клапана стальной щёткой. Небольшие следы углублений в посадочной донной части допустимы, и нет необходимости их удаления, если они не будут способствовать пропуску выхлопных газов из камеры сгорания в ресивер выходящего газа.
Для дальнейшей оценки донной посадочной части см. статью «Осмотр и дефектация шпинделя выхлопного клапана».
Измерить зазор G1 между шаблоном (template) шпинделя и седлом шпинделя. Если следы углублений являются заметными на седле шпинделя, то нужна шлифовка. Если зазор G1 превышает максимально допустимое значение D08-14 Data, или выгорания F1 превышают максимально допустимые в D08-13, то шпиндель не должен шлифоваться, а подлежит восстановлению. В этом случае необходимо проконсультироваться с MAN B&W Diesel.
Проверить шток шпинделя на износ в области D08-15 до D08-16, измеренных сверху шпинделя, рис. 24. Если диаметр штока меньше, чем указан в Data или твёрдый поверхностный слой износился, то проконсультироваться с MAN B&W Diesel.
Поставить уплотнительные О-кольца и сальниковое кольцо на сальниковой коробке шпинделя.
Замечание: Убедиться, что сальниковое кольцо стало правильно.
Поставить масляный цилиндр как подъёмную оснастку на корпусе клапана. Поставить новые О-кольца в канавку вверху донной части (bottom piece). Установить корпус выхлопного клапана на донную часть. Поставить и закрепить стопорные детали донной части. Смазать чистым смазочным маслом внутреннюю сторону бушинга в направляющей шпинделя. Поставить направляющий конус на шпинделе выхлопного клапана для защиты уплотнительных колец сальникового блока. Убрать масляный цилиндр с выхлопного клапана и шпиндельный конус со шпинделя выхлопного клапана. Используя специальные плоскогубцы (Panel 908). установить стопорное кольцо на шпинделе. Вытащить демпферный фланец и воздушный поршень из воздушного цилиндра. Удалить защитный колпак с предохранительного клапана, находящегося близ основания воздушного цилиндра. Демонтировать предохранительный клапан от воздушного цилиндра. Прочистить обработанные поверхности и внутренние отверстия. Проверить рабочие поверхности на износ или возможные задиры. Установить предохранительный клапан в устройство тестирования давлением. Соединить устройство тестирования с насосом высокого давления для топливных клапанов с помощью патрубка. Проверить давления открытия, см. Data. Если давление открытия неправильное, то ослабить контргайку и, используя гайковёрт, регулировать предохранительный клапан до тех пор, пока не проявится правильное давление.
Затянуть контргайку и проверить ещё давление открытия. Поставить новую прокладку и новое уплотнительное О-кольцо на предохранительном клапане. Поставить предохранительный клапан в отверстие у основания воздушного цилиндра. При установке предохранительного клапана в воздушный цилиндр использовать только обработанные плоскости на корпусе клапана. Наконец, поставить защитный колпак. Смазать уплотнительные О-кольца на сальниковой коробке шпинделя. Аккуратно поставить воздушный цилиндр на корпус выхлопного клапана и проверить его правильную связь с фиксатором (locating pin). Проверить уплотнительные кольца воздушного поршня и направляющего кольца. Если необходимо, то срежьте их и удалите.
Замечание: Перед монтажом новых тефлоновых колец следует нагреть их в горячей 100°С воде, как минимум 5 минут. При монтаже действовать аккуратно, чтобы не повредить рабочие поверхности. Разжимать тефлоновое кольцо руками с использованием перчаток.
Поставить новое уплотнительное О-кольцо в канавку воздушного поршня и новые сальниковые кольца на фланец демпферного поршня. Заполнить канавку сверху фланца и нижнюю часть воздушного цилиндра чистым смазочным маслом (примерно 0,5 литра). Смазать рабочую поверхность воздушного цилиндра и поверхность фланца демпферного поршня. Опустить фланец демпферного поршня по шпинделю клапана в верхнюю канавку воздушного цилиндра. Поставить бушинг демпфера и коническую гайку на шпиндель клапана. Проверить джек на полное сжатие и полный контакт поверхности. Подключить насос высокого давления к джеку, стравить воздух (bleed) в гидравлической системе и нарастить давление, как установлено в Data. После этого затянуть гайку. См. статью «Основные инструменты». Снять гидравлический джек со шпинделя. Поставить масляный цилиндр в горизонтальное положение кверху сальниковым масляным блоком (sealing oil unit). Снять и выбросить уплотнительное кольцо. Отдать болты, и снять блок управления маслом сальника. Раскрутить и прочистить заглушку канала (orifice plug). Проверить и прочистить отверстие сверху масляного цилиндра.
Относительно блока управления маслом сальника: Обычно нет необходимости в переборке сальникового масляного блока. Проверить блок согласно процедуре «Проверка выхлопного клапана». Перед повторной установкой блока тщательно очистить его обработанные поверхности. Если блок нуждается в ремонте, направьте его в ремонтный цех, сертифицированный заводом MAN B&W. Поставить заглушку канала и блок управления сальниковым маслом.
Удалить фланец и вытащить поршень. Почистить масляный цилиндр, и проверить отверстие масляного цилиндра на задиры и проверить его измерения. Если диаметр отверстия превышает значение, установленное в Data, то отправить масляный цилиндр на сертифицированный завод по ремонту. Снять поршневые кольца с масляного поршня и проверить их износ. Если толщина колец износилась до предела, см. Data, то отбраковать их и заменить новыми. Проверить, что метка ТОР на поршневых кольцах поставлена сверху при монтаже. Поставить поршень на верх шпинделя и проверить меш (число отверстий) демпферного поршня по высоте демпфера относительно масляного цилиндра.
Подать сжатый воздух в область ниже воздушного поршня, чтобы удерживать клапан закрытым в тесном контакте с корпусом клапана. Разместить измерительное приспособление на воздушном цилиндре поперёк поршня. Проверить меш демпферного поршня измерением расстояния от верхнего края траверсы до верха демпферного цилиндра. См. Data. Если измерения вне области, установленной в Data, то должна быть сделана регулировка путём замены диска в демпферном поршне следующим образом: поместить поршень в специальное приспособление. Выдавить диск центральным винтом. Если необходимо, то заменить также пружину и поршень. Собрать демпферный поршень с новым диском в специальной оснастке. Поставить цилиндр верхней стороной вниз в оснастку и вдавить диск на место в поршне. Проверить меш более одного раза. Поставить масляный поршень и фланец в цилиндр и новые уплотнительные О-кольца во внешнюю канавку. Установить масляный цилиндр и скобу безопасности. Зажать одновременно две гайки по диагонали. Прикрутить гайки на шпильки. Поставить распорные кольца (spacer rings) и гидравлические джеки на гайки. Набить джеки до нужного давления затяжки, как указано в Data. Затянуть гайки, убрать джеки и распорные кольца. Поставить масляную трубу сальникового масла. Проверить перед установкой.
Установка выхлопного клапана
Перед установкой отремонтированного клапана на двигатель рекомендуется проверить и подготовить клапан следующим образом. Поставить стопорные приспособления донной части. Поднять клапан машинным краном (при этом клапан может открыться). Подать сжатый воздух в воздушный цилиндр, чтобы закрыть клапан. Проверить, что щуп в 1,0 мм может входить около 15 мм в зазор G3 для того, чтобы был обеспечен зазор между внешними частями поверхностей седла корпуса клапана и шпинделем. См. «Ремонт выхлопного клапана». После отключения подачи сжатого воздуха и сброса воздуха через невозвратный клапан воздушного цилиндра клапан должен открыться.
Замечание: Использовать небольшой винтовёрт для нажатия на шар в невозвратном клапане и накрыть его ветошью от масляных капель. После выполнения этого пару раз оставить клапан закрытым и перекрыть сжатый воздух.
Когда клапан будет открыт в течение 15 минут, проверить его на утечки воздуха вокруг воздушной пружины.
Подключить сжатый воздух к воздушной пружине.
Проверить:
- Сальник воздушного поршня (выходящий воздух дренажного масляного отверстия);
- Стержень сальника (выходящий воздух вдоль штока шпинделя в канале выхлопного газа).
Примечание! Перед установкой клапана на двигателе подать 7 бар рабочего воздуха к воздушному цилиндру, чтобы удерживать выхлопной клапан закрытым во время монтажа. Использовать специальные соединительные приспособления. Удалить стопорные детали донной части.
Поставить новое уплотнительное О-кольцо в канавку на донной части и в канавку на корпусе выхлопного клапана. Смазать уплотнительные кольца вазелином и резьбы шпилек пастой anti-seizure. Расположить клапан в отверстии крышки цилиндра, направляя его по выхлопному фланцу. Поставить гайки и гидравлические джеки. Поднять давление до требуемой величины, см. Data, и затянуть гайки. Сбросить давление, убрать гидравлические джеки и патрубки высокого давления, одеть защитные колпаки.
Подключить промежуточную трубу к фланцу выхлопного клапана, поставить и затянуть болты. Одеть защитный кожух. Установить выпускную трубу охлаждающей воды на выхлопной клапан. Установить трубу высокого давления и поставить обратно масляную трубу, см. 908-1.4. Установить воздушную трубу блока управления воздухом сальника. Подключить электрический штекер датчика положений. Отсоединить сжатый воздух и подключить обычную подачу воздуха. Открыть подачу лубрикаторного масла и подачу охлаждающей воды на выхлопной клапан.
Предупреждение: Подача воздуха на выхлопной клапан должна всегда осуществляться до подачи масла на актуатор выхлопного клапана.
Проверить плотность сальникового кольца между донной частью и корпусом выхлопного клапана.
Литература
Эксплуатация, обслуживание и ремонт двигателей MAN B&W-ME - Пипченко А.Н., Пономаренко В.В., Шевченко В.А. [2014]
MAN B&W K98ME - VOLUME II MAINTENANCE
