高压油泵

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WARTSILARTA主机高压油泵

及其换向装置简介

王鹏标

（中远海运能源运输股份有限公司，上海 200080）

摘要：瓦锡兰RTA系列主机因单机功率大，常用于VLCC和大型集装箱船上，但其所占市场份额较少，相关

的论文和教材不多，教科书讲述简单也没有具体的数据，说明书上的介绍又比较散乱。其与众不同的高压油泵

和燃油凸轮换向装置往往令轮机管理人员摸不着头脑，本文就从这方面入手，总结自己的管理经验，希望能对

同行有所帮助。

关键词：阀控式高压油泵；零位检查；高压油泵供油均匀性；喷油定时；浮心凸轮；差动角

0 引 言

WARTSILARTA系列柴油机是由原来的苏尔寿公司

（后并入瓦锡兰）制造，因其结构简单，安全可靠，维修周

期长，操作方便，单机功率大，船、机、桨具有良好的匹配性，

常用于大型集装箱船和VLCC上。RTA系列柴油机采用了

柔性模块设计与优化技术，可灵活改变发动机的性能数据；

后来又使用Tribo-pack技术，使整机的综合性能大幅提高；

为了节能，RTA系列柴油机附带的泵浦和风机采用变频器

控制，是一款传统柴油机向智能柴油机过度的经典产品。

目前，船用主机主要品牌有MANB&W和WARTSILA

两种，MANB&W主机使用较多，各种培训教材对其结构

原理和管理要求均有详细的介绍。WARTSILARTA系列

主机在我司的VLCC船舶中只有4艘，大家对WARTSILA

RTA系列柴油机的结构原理比较陌生，本文就着重介绍

WARTSILARTA柴油机的高压油泵及其换向装置，供同行

参考。

1 高压油泵组

1.1 阀控式高压油泵结构

每两缸采用一个泵组，每组由两个高压油泵组成，各

阀从左到右依次是：吸油阀，稳压阀,出油阀和回油阀，如

图1所示。

BE-燃油进BR-燃油回PE-至喷油器

U1-1#泵回油阀U2-2#泵回油阀

D1-1#泵出油阀D2-2#泵出油阀

S1-1#泵吸油阀S2-2#泵吸油阀

图1高压油泵俯视图

该泵属于始、终点调节式的阀控式油泵，在吸油阀和

回油阀控制杆下面装有两根偏心轴，分别调节吸、回油阀阀

杆的升程，如图2所示。

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10-吸油阀偏心轴11-回油阀偏心轴13-出油阀

14-回油阀15-柱塞16-挺杆19-吸油阀

31-安全停车装置

图2高压油泵传动图

柴油机负荷改变时，调速器通过油量调节杆和短杆转

动偏心轴，即为供油量的总调。增加转速时，调速器顺时针

转动回油杆偏心轴（与主机正车方向一致），回油阀挺杆下

降，间隙变大，回油阀滞后落座，供油时间和供油量增加。

当燃油手柄置于停车位置时，只要在柱塞上行的全过程中，

吸、回油阀不同时关闭，即可实现停车。每一高压油泵组上

方设立一只由电磁阀控制的停油气缸，该电磁阀由应急停车

按钮或由遥控装置的安全保护单元发出信号来控制，通过打

开吸油阀来实现主机的应急停车。

1.2 高压油泵的零位检查与调整

在进行零位检查之前要做很多准备，比如：换向阀要

置于正车位置；检查各阀孔；如何安装表盘式千分表等，说

明书和教材上都能查得到，这里不在详述。零位检查，其实

就是检查终点调节式的高压油泵，当吸油阀关闭时，回油阀

的总行程不得少于规定值（WARTSILA7RTA84T-D主机

的规定值是1.5±0.1mm，但无论如何不能小于0.8mm。）

机旁操纵燃油手柄置于0位，正车盘车，使回油杆的

偏心轮处于最高位置，即回油阀挺杆和回油阀杆之间的间

隙最小。当吸油阀上方的千分表指示为0.02mm，表明吸

油阀已关闭。停止盘车，这时观察回油阀上方千分表的读

数，其读数应在1.5±0.1，同时还要确认柱塞上方的千分

表是否指示到规定值a时（即柱塞的无效行程,本船主机

型号是WARTSILA7RTA84T-D，柱塞的无效行程Sa为

16.21mm±00.02）。如果零位不正确，应调节吸、回油阀

下面的调节丝杆，使回油阀的升程在规定值内，然后锁死

调节丝杆，如图3所示。

图3 零位检查

零位检查时的注意事项：用柴油清洗各阀和阀孔后，

安装出油阀压力导套时，要用二硫化钼牛油涂在压力导套上

（pressurebushes）,上紧压力导套到规定扭矩值后，再用专

用扳手顺时针旋转30°；VIT机构和FQC机构要锁死在零

位；主滑油泵和十字头滑油泵要开启；关闭安全空气和控制

空气的二位三通阀，打开其放残阀，使进、回油阀保持自由

状态。

1.3 高压油泵的供油均匀性检查与调整

高压油泵供油均匀性检查就是在高压油泵零位检查与

调整的基础上，把燃油手柄置于标定位置（8格），表明回

油杆上偏心轮在最低位置，回油阀顶杆和回油阀阀杆之间的

间隙最大。这是测量吸油阀的关闭时刻和回油阀的开启时

刻，并保证各泵柱塞的有效行程相等，并符合说明书的规定。

正车盘车，当吸油阀上方的千分表是读数为0.02mm，

表明吸油阀已经关闭，开始喷油，停止盘车，在飞轮上查

看曲柄转角，把喷油提前角和柱塞的无效行程Sa记录在专

用的表格内。继续正车盘车，当回油阀的上方的千分表指

示是为0.02mm时,表明回油阀已经打开，喷油结束。同

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时，观察柱塞上方的千分表读数为一个规定值b时，即柱塞

的总行程Sb（WARTSILA7RTA84T-D主机的Sb为56.46

mm），停止盘车，在飞轮上查看曲柄转角，把喷油结束角

和柱塞的总行程Sb记录在专用的表格内。那么柱塞的有效

行程，也就是供油行程为Se=Sb-Sa，各缸高压油泵的柱塞

供油行程Se偏差值应小于0.2mm，才能保证各缸供油均匀

性。若Se不符合规定值，应视供油始、终点的变化，酌情

调节吸油阀和回油阀下面的调节丝杆，如图4所示。

图4 供油均匀性检查

1.4 喷油定时测量经验分享

阀控式高压油泵的定量调节，就是通过挺杆下方的调

节丝杆，来改变挺杆与吸（回）油阀杆之间的间隙来实现的。

在船上调节喷油定时，先把吸油阀下方的调节丝杆露出2~3

个螺纹出来，回油阀下方的调节丝杆露出6~7个螺纹，然

后再盘车细调，7个缸的高压油泵全部调完后，能节约好多

时间，工作效率较高。WARTSILIA7RTA84T-D主机的高

压油泵喷油定时往往是在上死点后，这点与其他类型主机有

很大的不同。注意：禁止在主机运行时调节挺杆；主机若出

现排温偏差大，只能调节回油阀下面的调节丝杆，不能调节

进油阀的调节丝杆；高压油泵总的喷油正时只能通过转动燃

油凸轮来实现，而不能通过调节吸油阀的挺杆间隙来改变。

如图5是船上的实际测量表，供参考。

2 浮心凸轮

2.1 浮心凸轮的结构

MANB&W传统柴油机燃油凸轮采用的是鸡心凸轮，

通过改变滚轮和鸡心凸轮的相对位置来实现换向的。而

WARTSILARTA柴油机采用的是浮心凸轮（有的造船厂称

浮动凸轮），燃油凸轮由轴套，翼块，段块，套管，正、倒

车油压空间等组成的。2个燃油浮心凸轮布置在一个换向伺

服器两边，伺服器下方接有正、倒车滑油管和滑油回油管。

换向时，凸轮轴不动，通过控制换向阀，中压滑油经伺服器

分别进入左右两边燃油浮心凸轮内部，通过改变滑油的进、

排方向，来改变正、倒车空间，从而推动浮心凸轮相对于凸

轮轴和曲轴差动，以完成每个缸的换向动作，如图6所示。

1-凸轮轴2-喷油泵箱3-排气阀执行器凸轮

4-凸轮轴轴承5-燃油凸轮6-法兰联轴器

7-段块8-套管9-滑动环10-贯穿螺栓

11-翼块12-锁紧板13-轴套14-锥形套管

DR-旋转方向SO-连接控制油

图5 高压油泵喷油定时测量表

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VA-正车高压滑油连接管VB-倒车高压滑油连接管

VR-换向和位置信号连接管

RA-正车油压空间RB-倒车油压空间

图6 浮心凸轮结构和换向原理图

燃油凸轮5和锥形套管14通过过盈压力配合被固定在

轴套13上，段块7用螺栓固定在轴套13上，段块7把伺服

器分割成正车和倒车两个空间，这两个空间分别与相应的滑

油管路相连。燃油凸轮5，锥形套管14，轴套13，段块7

和套管8，他们组成了一个独特的整体，可以绕着凸轮轴转

动，但要受到翼块11的限制，翼块11是两个对称布置的扇

形的制动块，用贯穿螺栓10固定在凸轮轴上。

2.2浮心凸轮换向原理

如图6所示，凸轮轴1在箭头指示的“DR”方向转动。

正车时，从十字头滑油泵过来的中压滑油，通过换向阀的正

车通道进入正车连接管“VA”，压力油通过套管8内部的钻孔，

充满正车空间“RA”，倒车空间“RB”释放油压，确保段块7

被紧紧地压在翼块11上，正确的燃油凸轮位置信息通过连

接管“VR”被反馈到高压油泵下方的换向连锁单元。该单元

是由一只液控二位三通阀和一只或门双向阀组成，液控二位

三通阀上有位置指示器，可以直观地判断出燃油凸轮是否换

向到位。每组高压油泵对应一组换向连锁单元，并共同组成

与非门气路输出。其功能是：当任何一组高压油泵凸轮换向

没有到位时，就会输出一个保护信号给气动逻辑单元（G单元），

只有当所有高压油泵燃油凸轮都换向到位后，此单元才无空

气信号输出，主机才能启动,如图7所示。

图7 换向连锁单元

当主机接收到倒车信号时，十字头滑油正车连接管“VA”

内的压力被释放，从十字头滑油泵过来的中压滑油通过换向

阀的倒车通道，进入连接管“VB”，倒车空间“RB”被压

力油快速充满，推动段块7和燃油凸轮5绕着凸轮轴1并与

凸轮轴1旋转方向相同的方向旋转，直到再次被翼块11阻

挡住。同时，这个正确的换向位置信息通过连接管“VR”

被反馈到换向连锁单元，转向指示器指示倒车方向，从而完

成了燃油凸轮相对凸轮轴转过一个差动角。于是，主机在倒

车方向上，燃油喷射正时得以改变。

2.3 浮心凸轮管理经验分享

因WARTSILIA7RTA84T-D主机换向时，必须有不低

于1.0Mpa的滑油压力进入换向伺服器内作为动力油，推动

燃油凸轮相对于凸轮轴进行差动。十字头滑油泵采用了变频

器控制，十字头滑油泵的压力并不是说明书规定的1.2Mpa，

必须满足慢车时1.0Mpa以上，快车时1.5Mpa左右的油压，

这样才能满足燃油凸轮的换向要求。另外，因为十字头滑油

泵的进口接在主滑油泵的出口上，所以只有先开启主滑油

泵，当主滑油泵压力稳定时，再开启十字头滑油泵。当检

修主机需停滑油泵时，先停十字头滑油泵，再停主滑油泵。

停滑油泵期间主机盘车时，因浮心凸轮内部无压力油，浮心

凸轮不受控，当浮心凸轮尖端到达最高点后，会突然旋转下

滑，这样浮心凸轮内部的段块和翼块，会发生硬碰硬的强力

撞击。因此，停滑油泵盘车前，主机机旁应急操纵手柄要放

到正车或倒车位置，使浮心凸轮内部的正车空间或者倒车空

间保留适当的油压，避免段块和翼块发生强力碰撞。

3 结 语

WARTSILIARTA系列柴油机与其他机型柴油机有很大

的不同，阀控式高压油泵柱塞偶件密封性好，磨损小，但结

构复杂，管理麻烦；浮心凸轮虽然零部件较多，但工作可靠，

而且凸轮轴是分段式的，给拆装工作带来方便。作为轮机管

理人员只有不断地学习，弥补知识上的不足，才能更好地在

不同类型的船舶上工作。

参考资料

[1] WARTSILIA7RTA84T-D主机说明书

[2] 杜荣铭，孙培廷.《船舶柴油机》[J]：116-117.

[3] 韩庆松.SULZERRTA及其改进型柴油机新技术简介

（一）[J].中国修船，1995（5）：22.

[4] 应功伟.简介SULZERRTA机DENIS-I控制系统特

点[J].航海技术，1996（4）：55.

作者简介：

王鹏标，轮机长，（E-mail）wg070421@

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