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入选中国科协《航海领域高质量科技期刊分级目录》T2级
在全国期刊社会效益评价考核、核验和审读中获评“优秀”级
作者：曹盛
单位：香港明华船务有限公司
引用文章请注明：曹盛.改变燃油供给单元自动冲洗细滤器气动电磁阀安装位置的案例［J］.航海技术，2025(1)：49-51.
摘 要：基于船上有限的施工条件，不改变设备本体结构，利用钳工和焊接技术制作电磁阀的压缩空气气路转接板，将气动电磁阀安装位置从高温处迁移至常温处重新安装，从而使气路电磁阀本体温度从 92℃降到室温 42℃；通过改造改善了电磁阀的工作环境温度，延长了电磁阀的使用寿命，为轮机设备的优化管理提供了一种新思路。
关键词：燃油供给单元；自动冲洗滤器；气动电磁阀
随着船舶机电设备自动控制技术的发展，虽然轮机管理人员的工作强度减轻了，但是对设备精细化管理的要求更高了。使设备长期稳定运行，提高设备使用寿命，保证其可靠性成为轮机管理的新方向。笔者在某轮接触到 Auramarine 的一款燃油供给单元（自动冲洗细滤器型号：AMB-M-05-SSE-LT-P-EP）， 其 设计理念先进，控制系统自动化程度非常高。然而其设备安装紧凑，工作环境温度高，零部件散热不良。其中影响最明显的就是燃油供给单元自动冲洗细滤器的气动电磁阀经常发生故障。出于对轮机管理问题的探索，笔者对燃油供给单元自动冲洗细滤器的气动电磁阀安装位置进行了一次改装尝试。以下是笔者改装的前因后果以及取得的成效，供同人参考。
01 
依据 Auramarine 说明书中的排渣过程示意图，可知该型燃油供油单元自动冲洗滤器工作原理是反冲洗滤器进出口压力差或者反冲洗间隔达设定值，PLC 反冲洗程序启动，气动转阀器电磁阀通电供气使气动转阀执行机构动作转动燃油换向阀，将燃油流向切换到备用滤芯组；气动转阀器转轴的凸轮触发限位开关，发送切换到位的反馈信号，然后 PLC 控制气动冲洗电磁阀动作供气使反冲洗排渣滑阀打开，同时冲洗空气罐的压缩空气吹洗滤芯，反冲洗出来的污油从滤器排渣口排出。在反冲洗 8 s 后，气动冲洗电磁阀断电，通大气泄压，使得反冲洗排渣滑阀关闭，停供反冲洗压缩空气，冲洗空气罐重新补气。燃油从充油孔向反冲洗过的滤芯室充油。充满油后燃油换向阀则使反冲洗过的滤芯室保持关闭状态，直到下一个反冲洗过程再转换过来。
从滤器反冲洗过程来看，两个电磁阀的作用非常关键，直接关系到滤器是否能正常工作。
某轮下水不到 5 年，自动冲洗细滤器故障失效的气动电磁阀就达 7 个，使用周期仅 5~7 个月。同时期的主机气控系统的气动电磁阀保养使用周期长达 5 年，保养间隔期内基本上没有出现过故障。相比之下，冲洗细滤器气动电磁阀的使用寿命就显得过短。拆解已经损坏的气动电磁阀，发现该类型的电磁阀阀芯是塑料元件和橡胶 O 形密封环（O-ring），出现问题的原因就是塑料阀芯老化断裂或者 O-ring 密封失效；电磁阀的线圈、阀体等基本上没有问题。由于塑料阀芯和 O-ring 尺寸大小和外形形状具有特异性，市场上很难买到与之匹配的通用件或者标准件来取代原厂配件。一旦气动电磁阀出现损坏，船上就只能更换原厂备件，可是该电磁阀原厂备件价格昂贵。即使偶尔可能用几个旧阀件的拆机件组装一个可以使用的气动电磁阀，也仅仅是临时性修理，不敢保证其使用寿命，坚持使用一段时间后应该没有问题，或许能达到节约一个备件的目的，但没有达到延长气动电磁阀整体使用寿命的目的。
正常工况下的塑料元件和橡胶 O-ring 使用寿命不至于这么短。一般来说，影响橡胶和塑料元件的使用寿命重要的因素之一就是温度。工作温度是由所处工作环境决定的，恶劣的高温工作环境引发了该气动电磁阀零部件的塑料元件和橡胶O-ring 老化问题。在高温环境下，不但其使用寿命缩短，而且橡胶和塑料制品很容易老化，出现硬化和脆化现象。较大的温差变化也会使其老化过程加速。虽然说明书提到“必须遵守订单中规定的介质类型以及’技术数据’中规定的工作压力和温度的极限值”，但在实际制造时，厂家似乎忽略了这个说明书列明的要求。电磁阀的标准工作温度环境应是 0~60℃（使用干空气 20℃），厂家制造的该轮燃油供给单元自动冲洗细滤器气动电磁阀却是安装在自动冲洗细滤器本体上。当船舶正常使用重油时，船员要将燃油温度加热到120~130℃。这样的设计安装不可避免使热量传递给了电磁阀，使其长期处于高温环境下，加快了塑料阀芯和橡胶 O-ring 老化。换用轻油时，燃油供给单元不需要加热，甚至还要冷却柴油温度（一般来说轻油使用温度是 40~50℃）。温度急剧下降至 90℃左右，温差急剧变化使密封件热胀冷缩，不但会引起橡胶密封件和塑料件韧性降低易发生脆性断裂，而且也会降低橡胶密封元件弹性和 O-ring 硬化密封性。每次船舶进出港时，燃油要在轻油与重油之间转换使用，换油过程中气动电磁阀的密封件都要经历一场热胀冷缩的考验。在使用重油时，实际测得气动电磁阀本体温度为 92℃，而类似功能的主机电磁阀因远离热源才37℃，两者温度相差 55℃。
根据燃油供给单元自动冲洗细滤器气动电磁阀的结构，船员无法改变内部密封元器件，但是可以从工作环境入手来改善。既然燃油供给单元自动冲洗细滤器本体温度高，那么船员是否可以把气动电磁阀从高温环境移开，转移到温度合适的地方，使其温度不受高温燃油的影响，从而降低其本身的温度，延长其使用寿命。
由于管理人员熟悉燃油供给单元自动冲洗细滤器的自动反冲洗工作过程和原理，可以推断出燃油供给单元气动电磁就是给供给单元各执行器提供控制空气的，而且电磁阀与该滤器本体的接触面是普通的平面，没有特别的凸台、凹槽设计，完全可以对两个气动电磁阀安装位置进行迁移试验，以检验改良方案的可行性和效果。
1）先取坏的气路电磁阀特种密封垫片打样。在 A4 纸上拓印临摹出密封垫块尺寸样板并找出每个孔洞中心点，画上记号。共需要拓印临摹 4 个样板图纸，用于制作 2 个转接板和一块气路电磁阀固定板。
2）制作转接板和电磁阀固定板。裁下密封垫块的临摹纸样，用胶水张贴于合适厚度的钢板上。而后用钻床钻孔。钻出定位销孔，锁紧螺栓孔和气路孔。可以采用普通的扁铁加工制作转接板和固定板，整个过程只有加工密封接触面稍微费时。船上缺少平面加工设备和刃具，出于对改装工作的严谨要求，将加工出来的板材毛坯夹在台钳上，手持车床用切断高速钢刀，刨削加工密封接触面，使其平整，然后再到研磨台上研磨加工。尽量保证接触面的表面质量良好，安装上机时也要制作密封垫片（以尼龙垫片最佳），这样接触面完全没有任何空气泄漏的问题。
3）在钢板上加工好气路孔，焊接铜管接头（根据接头材料，选择气焊或者电焊），共计需要6~8 个接头。如果钢板厚度足够，也可以直接安装螺纹接头。须注意保持与细滤器接触面平整，不要使用接头螺牙使该接触面突出。图 2 为电磁阀固定板、转接板、管接头实物。
4）安装。首先将燃油供油单元的细滤器转换到旁通滤器，暂停使用细滤器，再关闭自冲洗滤器电源及空气进口总阀。
① 选取燃油供给单元滤器附件合适区域（远离热源，通风良好的地方）安装气路电磁阀固定板。
② 拆下细滤器本体上的气路电磁阀，将其整体移动安装到固定板，接触面加装密封垫片。
③ 安装细滤器本体上的转接板，接触面加装密封垫片。
④ 为各个接头连接配备合适尺寸的铜管（6~8 mm），并上紧螺母，打开气源查漏止漏。需要特别注意的是：转接板上的接头应与气路电磁阀固定板的接头位置一一对应，防止供气混乱造成不能工作的局面。改装后的电磁阀、转接板安装图如图 3 所示。
5）改造后试运行。为保证航行安全，防止出现意外跳电的情况，功能测试时采取严谨措施：
① 启动应急柴油泵，启动使用轻柴油的发电机组并网使用，卸下用重油的辅机。② 转换燃油三通阀至自冲洗细滤器，打开自冲洗滤器电源和压缩空气阀，测试燃油供油单元细滤器自动冲洗功能是否正常。
改装后电磁阀的工作温度明显下降，气动电磁阀本体温度降到室温（41.9℃），相比之前的本体温度下降近 50℃。经过 1 年多的使用考验，该组电磁阀没有出现任何故障，现在仍然使用正常。其使用寿命得到有效延长，预计这种电磁阀可再用 5 年。
改装前，测得原电磁阀本体温度为 92℃，电磁阀使用寿命为 5~7 个月。改装后，测得电磁阀本体温度为 41.9℃，电磁阀使用寿命大于 12 个月。
燃油供给单元自动冲洗细滤器的气动电磁阀安装位置改装取得实际成效，延长了电磁阀的维护保养周期。因此，笔者建议在船舶设备设计安装时，就要考虑将一些设备的控制电磁阀部件等安装在环境相对好的地方，尽量避开高温、振动等环境，以提高零部件的可靠性及使用寿命。
曹盛，香港明华船务有限公司轮机长，从业18年，主要从事船舶轮机管理。2024年入选招商轮船年度优秀员工，多次参与招商轮船新造40万大型散货船试航、接船工作。先后获得招商轮船金点子项目二等奖和三等奖，系江苏海事职业技术学院优秀毕业生。
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