新手必读：图文详解MEC电喷主机油泵的动作和控制原理

ME 型主机的液压油泵根据传动方式可分为电动泵和机带泵。这些油泵结构类似，一般为通轴式和斜盘式轴向柱塞泵。设计成通轴式泵的目的是减小泵的体积;设计成斜盘式泵的目的是便于控制排量和排向。由于各泵内自带的斜盘控制方式不同,又分为限压式定向泵(电动泵)、定量变向泵(机带泵)和变量变向泵(机带泵)。

1)电动泵

主机在备车状态时,由电动泵提供液压动力。每台 ME型主机一般配备2台电动泵,其容量足够提供主机在15%负荷运行时的液压流量。电动泵是限压式、斜盘轴向柱塞泵,其控制原理见上图。

刚启动电动泵时,斜盘在复位弹簧的作用下,倾角最大,即电动泵以最大排量工作,使液压系统快速建立压力。随着系统压力的建立,泵的排压逐步升高。当达到预设压力时,克服调压弹簹的预紧力,换向滑阀动作,工作在左位,伺服油缸右侧进入高压油,推动斜盘,使斜盘倾角大幅减小。此时,电动泵以最小排量工作,用于维持系统压力。这种限压式的流量调节机构,能够保证主机停车时电动泵以最小排量工作,既降低功率消耗(相当于空转),又确保系统压力足够大。

鉴于电动泵的特性,在日常管理中,为保证系统油压的稳定性,减少压力冲击,建议在较短时间停车情况下,不停电动泵。在备车状态时,如发现系统压力不正常,可调节换向滑阀右侧的调压弹簧,以调整泵的排出压力。

电动泵的启、停动作由辅助控制单元(ACU)控制。主机在低负荷运行时，由电动泉和机带泵同时提供液压动力。压力传感器检测系统油压,将信号送至 ACU,ACU 结合系统的压力信号以及机带泵的工作状态,给出电动泵的启/停信号。在主机达到一定负荷后,电动泵自动停转,完全由机带泵提供液压动力,此时主机负荷一般在最大连续运行负荷(MCR)的 15%左右。

2)机带泵

机带泵是由主机曲轴通过链轮(条)进行传动的斜盘式轴向柱塞泵。每艘船舶一般配备2 台定量变向泵和3台变量变向泵。

(1)定量变向泵

定量变向泵的控制原理见上图。在主机正车运行时,电磁换向阀失电,工作在左位,伺服油缸右侧进油,推动斜盘向上翻转至最大倾角,定量变向泵以最大排量向系统供油。在主机倒车运行时,电磁换向阀得电,工作在右位,伺服油缸左侧进油,推动斜盘向下翻转至最大倾角,定量变向泵同样以最大排量向系统供油。

在正、倒车不同状态时,定量变向泵既改变转向,又改变斜盘的翻转方向。因此,无论是

正车还是倒车,应保证泵的排向始终不变,且保持在最大排量工作。斜盘的翻转动作是由电子控制单元(ECU)结合主机运转状况发出信号进行控制的。位移传咸器将斜盘状态信号发送至 ECU,提供斜盘位置指示。若斜盘翻转方向与当时主机运转状态不符,则发出警报;同时,设置在定量变向泵出口的大流量插装阀动作(单向阀功能),泵被旁通,以免其反向泵油，给系统造成压力损失。

只要主机运转,定量变向泵就投人工作,且排量由转速决定,人为无法控制。一日系统超压,由系统中的安全阀进行压力释放。

(2)变量变向泵

变量变向泵的控制原理见上图。主机运行时,主机 ACU接收主机转向和液压系统主力信号,经运算后发出控制信号至比例电磁换向阀。控制信号的大小决定滑阀位置，并通过位移传感器反馈至 ACU,确保滑阀移动到所需位置。滑阀位置控制伺服油缸进、排油的方向及流量,也就决定斜盘的翻转方向和翻转的倾角,达到控制变量变向泵流向和流量的目的,以适应主机转向及液压系统压力变化,保证系统压力稳定。

变量变向泵的排量由主机转速和斜盘倾角决定。为满足主机在各种状态下的正常运转,变量变向泵有充足的设计余量,斜盘有足够的调节余地。每台泵由1个ACU单独控制。ACU结合泵的运行状态及系统压力等信号,对3台变量变向泵进行直接控制。

变量变向泵的控制方式有2种:①当主机正常运行到一定角荷(15%MCR左右)时，根据系统压力信号,使3台变量变向泵投入工作,同时停止电动泵,其目的是避免在机动操车时,频繁启停电动泉。②只要主机启动,变量变向泵就以 100%的排量投人工作,在确保系统有足够压力后,立即停止电动泵;随着主机转速的上升,逐步减少变量变向泵的排量,以满足系统压力要求。

在日常管理中,可设定其中一台泵为主控泵。根据系统油压情况,经控制系统运算后，阀311是保护主系统的安全阀,设定的释放压力最高,为250bar;阀312是保护电动泵的安全阀,设定的释放压力最低,为175 bar;阀 310 是保护机带泵的安全阀,设定释放压力为230bar。阀310接受双重信号控制，除根据机械的设定压力动作外,还受 ECU输出电信号控制。在必要时,电磁换向阀接收 ECU输出的动作信号进行压力释放,使机带泵完全撤出液压系统,以防在主机运转过程中液压系统超压。

在日常管理中,若液压系统突然失压,则应检查各安全阀是否动作。安全阀的动作压力分级设定,不可随意调整,以免其失效。

2)蓄压器

在液压系统的不同位置安装有多个蓄压器,对系统起到稳压作用。蓄压器内压力过高或过低,非但起不到稳压作用,反而造成蓄压器内膜片频繁撞击壳体,加速其损坏,从而使蓄压器彻底失去稳压作用。若蓄压器失效,则会引起系统压力波动,有可能影响 FIVA 阀及其他部件的正常动作。

不同压力系统的蓄压器有不同的充气压力,必须严格按说明书要求的压力对蓄压器进行充气。目前,ME 型主机常用 200 bar 的液压系统,对蓄压器的充气压力为 95~105 bar,对应的机舱温度为20~50℃。

在运行管理中,新充气的蓄压器必须1周后进行压力复查。正常工作的蓄压器,其内部压力会逐步下降,压降速率为每月 2~5 bar。因此,应在4~6个月内定期对蓄压器进行检查、充气。

来源讲武堂及沪东重机