喷油器

定义

压力式喷油器

      船用柴油机喷油器通常是指压力机械式喷油器，从结构上可分回油孔式和回油阀式。其中，回油孔式喷油器最为常见，因为它的结构相对简单，工作可靠，被大量应用到了船上，新型船舶的喷油设备采用了电喷共轨结构，喷油器的结构与传统的压力机械式有所不同，目前也成为船用喷油设备的发展趋势。

      目前常用的喷油器有压力式、回油式、转杯式、气流式4种。

压力式喷油器

      图为压力式喷油器的结构图。喷油器的一头有带滤网6的接管5与输油管相连，另一头与空心筒身4相接，筒身的前端装有喷嘴体3，雾化片2被喷嘴帽用螺纹拧紧在喷嘴体上。在喷嘴体中有6~8个对穿的燃油孔道，对穿孔道一端与筒身中心孔相通，另一端通向其另一边端面上的环形槽。当装配好后，此环形槽与雾化片上的切向槽相通雾化片中央有一旋涡室，由此通向喷孔7，燃油由油泵以0.7~2.0MPa的压力送至喷油器筒身后，穿过喷嘴体流至雾化片的切向槽，由于偏心油流在旋涡室中产生强烈旋转，并产生一层油膜紧贴旋涡室壁上。当油膜高速流出中心喷孔时，由于失去了旋涡室壁的约束，在离心力及空气摩擦力作用下，油膜被粉碎成雾状细粒，形成空心锥体状。旋转越强烈，则雾化角越大。

喷嘴

       油从喷油器喷出后，由于油流本身的紊流脉动以及油流与空气相互撞击，雾化成细小的油滴。影响压力式喷油器雾化质量的主要因素有：

      ①油压。进入喷油器前的油压越高，则油的喷出速度越快，紊流脉动越强烈，雾化质量就越好。但油压超过2MPa以后，随着油压升高，雾化质量的改善并不明显，而耗能的增加却较大，因此一般船用燃油锅炉燃油系统的最高压力不易超过2~3MPa。相反，油压降低将导致流速减小，雾化不良，通常保证良好雾化的最低油压在0.7MPa左右。

      ②喷孔直径。喷孔直径越小，形成的油膜越薄，雾化质量越好。因此每个喷嘴的喷油量不宜过大。一台船用燃油锅炉常配备有不同规格的雾化片，其喷孔直径从0.5~1.2mm间分为几挡，实际运行时可根据燃油品种和锅炉蒸发量的不同选用。雾化片的型号表示了其基本特性。例如25~60号雾化片表示其喷油量为25k/h，雾化角为60°。

      ③油流旋转的速度。油流在旋涡室中旋转越快，喷出的油雾空心圆锥体的直径就越大，形成的油膜也越薄，同时油流中的紊流脉动也越强烈，因而越有利于雾化。

      ④油的黏度。油的黏度越小，油流分子间的摩擦力越小，油膜就越容易破碎，因而雾化质量越好。

      ⑤油的温度。油温的影响主要在于黏度，当油温降低时，黏度增加，流速降低，影响雾化质量。所以在燃用柴油时一般加热温度为55~60℃，燃用中间燃料油时加热温度为105~110℃，燃用重油时需加热至115~120℃。

      船舶在不同的情况下对蒸汽的需要量会有很大的变化，为了调节船舶锅炉的蒸汽量，就要求喷入炉膛的燃油量也随之改变。压力式喷油器的喷油量主要与油压和喷孔的截面积有关。因此，压力式喷油器喷油量的调节主要有以下3种方法：

      ①改变喷油压力。压力式喷油器的喷油量与油压的平方根成正比。因此，可用改变喷油压力的方法来调节喷油量，从而调节船舶锅炉的蒸汽量。不过这种方法的调节比较小，不宜超过2。

      ②选用喷孔直径不同喷嘴。压力式喷油器的喷油量还与喷孔的截面积成正比。因此，也可选用喷孔直径不同的喷嘴的方法来调节喷油量，从而调节锅炉的蒸汽量。这种调节方法是有级调节。

      ③改变投入工作的喷嘴数目。有的压力式喷油器一个喷油器带有1~3个喷嘴，锅炉运行时，可根据不同的情况投入不同个数的喷嘴来调节喷油量，从而调节锅炉的蒸汽量。这种调节方法也属于有级调节。

      在上述3种调节方法中，最简单的方法是改变喷油压力，然而用改变喷油压力的方法来调节油量，因喷油量与油压的平方根成正比，当喷油量(G)提高1倍(2G)时，油压(p)需要增加3倍(4p)；当喷油量提高2倍(3G)时，则油压要增加八倍(9p)。而保证良好雾化的最低油压为0.7MPa，最高油压为2~3MPa，因此用改变油压的方法来调节喷油量时，因其调节比小，不能适应锅炉负荷的变化幅度(10％~100%)，燃烧器起停会较频繁，这种方法自动锅炉一般不用。而后两种方法必须采用多喷嘴喷油器或设多个喷油器。它们都属于有级调节，一般仍难避免使用中燃烧器间断起、停，并还受到设备的限制。

回油式喷油器

回油式喷油器

      回油式喷油器是由压力式喷油器改进而成的。回油式喷油器有集中回油孔和分散回油孔两种。如图所示为分散回油孔的回油式喷油器。它由喷嘴帽1、雾化片2和旋流片3(相当压力式的雾化片)、分油嘴4和喷嘴座5(它相当于压力式的喷嘴体）、外周的进油管6和中间的回油管7所组成。

      工作时，供油压力在任何负荷下基本上保持不变，从而保证进人喷油器的油量G不变。燃油由旋流片的切向槽流至旋涡室后，从分油嘴中部的通道引回一部分油量G1，经回油管被引回油柜。这样，实际喷入锅炉炉膛内的喷油量G2为G－G1。

      回油式喷油器的雾化原理与压力式喷油器是一样的。但其喷油量G2的调节，是在供油压力基本保持不变的情况下，随回油阀开度的改变，回油量G1和喷油量G2随之改变来实现的。在调节喷油量G2的同时，因进油量G几乎不变，油在切向槽内的速度也不变，虽然此时喷油量变了，但雾化质量基本不变。因此回油式喷油器在保证雾化质量的同时，提高了对喷油量的调节范围，其调节可以比可达到3。

      无论是压力式还是回油式喷油器，在工作一段时间后，其端部会因长期受火焰烘烤而结炭，甚至使部分喷油孔堵塞，这样就会引起雾化不良，并造成油雾锥体歪斜，破坏正常燃烧，必须及时拆洗。雾化片是喷油器的关键零件，长期在高温下受高速油流冲蚀，常用镍铬合金钢制成，其加工光洁度和精度均很高，清洗时，如黏有难除的炭粒，应先用柴油浸泡变软后再清洗，切勿硬剔硬刮，以免表面产生伤痕，最终影响雾化质量。

转杯式喷油器

转杯式喷油器

      转杯式喷油器（燃烧器）的结构如图所示，这种喷油器在我国远洋船的辅锅炉中非常常见。它主要由油杯和雾化风机等组成。

      转杯式喷油器的工作原理为：喷油器的转杯2和雾化风机3被安装在中央传动轴1上，电动机4通过传动皮带5带动中央传动轴高速旋转，转速可达3000~6000r/min或更高。燃油靠重力从供油软管7流入，经中央油管均匀地流入装在中央传动轴上与之一起高速旋转的扩张圆锥形转杯中，在高速旋转所产生的离心力作用下，油在转杯内壁形成一层油膜，并沿转杯内壁向炉膛方向甩出，同时沿转杯外壁经缝隙12吹出高速气流(一次风)将油膜粉碎为油雾，最终形成一空心圆锥形油雾。

      雾化风机向炉内供入的一次风量，约占燃烧所需全部空气量的15％~20%，一次风量的调节可通过调节门16进行；二次风由另外的风机从转杯周围的二次风风口14送入，二次风量可由调节门15调节。为了有利于油从转杯内流出，通常转杯式喷油器的转杯被做成有锥度的，并有几种不同的规格，以控制火炬的形状，适应不同炉膛轮廓的要求。

      与压力式喷油器相比，转杯式喷油器具有以下特点：

      ①调节幅度大，可达20以上，尤其在低负荷时，油杯内油膜变薄，雾化更好。

      ②供油压力低，由高位油柜供油即可。

      ③调节方便，只需开大或关小油阀即可改变进油量，不影响雾化质量。

      ④油的流动不通过喷孔之类狭窄流道，因此对对杂质不敏感，可燃用劣质燃油。

      ⑤炉膛内热量对转杯具有热辐射，使燃油起到预热作用，因此其加热温度要求较低，进喷油器时的燃油温度仅为30~40℃即可。

      ⑥结构比较复杂，价格较高。

蒸汽式喷油器

蒸汽式喷油器

      图所示为蒸汽式喷油器的Y形喷油嘴。喷油嘴工作时，具有0.5~2MPa压力的燃油通过外管从油孔7中流出，此时具有0.6~1MPa压力的蒸汽通过内管6正从气孔8中高速喷出，因此，从气孔8中高速喷出的蒸汽将从油孔7中流出的燃油“吹”碎，起到燃油雾化的作用。

      喷油器工作中所需的蒸汽一般来自锅炉本身，因此冷炉点火时可用压缩空气代替蒸汽达到雾化的目的。船舶锅炉通常所用的单个喷油器喷油量为1~1.5t/h，一般每喷1kg燃油需消耗蒸汽0.01~0.03kg。蒸汽式喷油器在良好工作时特别要保持每个油孔和气孔的畅通。

      蒸汽式喷油器具有结构简单，雾化质量较好，喷油量的改变不影响雾化质量和雾化角，调节比高(可达20)，工作时需消耗蒸汽和噪声较大的特点。蒸汽式喷油器一般用于较大容量的锅炉。

喷油器使用时的注意事项

      1、备车时，应对各个缸的喷油器进行手动泵油，防止喷油器在开始使用的时候因为缺少燃油的润滑造成干磨，长时间如此会造成喷油器偶件的过度磨损，加速喷油器的老化，缩短使用寿命。

      2、长期停用或者检修后，在使用前一定注意对喷油设备包括喷油器要进行放气，防止空气在喷油设备里，那样各缸负荷不平衡，造成某些缸负荷过高，并且曲轴的转动也不稳定。

      3、单缸停油的正确操作。某个气缸出现问题是需要单缸停油时，主管设备的轮机员注意正确操作，因为停止这个缸供油就意味着这个缸的喷油设备没有了燃油的润滑。严防干磨。

      4、拆解及组装。船用喷油器的工作条件比较恶劣，经常出现问题，需要主管设备的轮机员熟知如何正确的拆解及组装喷油器，正确的调节喷油器的启发压力。因各个厂家的喷油器的结构有所差别，需要具体看一下不同厂家喷油器对应的使用说明书。

      5、喷油器针法的研磨。船用喷油器拆解检查后，如果发现针阀的柱面发生过度磨损，需要更换新品，一旦发现针阀的锥面发生磨损关闭不严，可以通过研磨修复针阀。在研磨过程中，注意研磨膏的正确使用及研磨的手法，防止“越研越失密”。

      6、注意燃油品质。影响喷油器使用寿命和使用稳定性的一个重要因素就是使用燃油的品质，在喷油器工作过程中，主管设备的轮机员或者值班轮机员一定要注意影响燃油进机品质的各个因素，比如燃油的过滤（包括重力沉淀和离心分离）、燃油的分级加热、燃油的进机温度以及控制燃油进机粘度的自动化设备（比如燃油粘度控制单元）的运转情况。

      7、加强对各缸参数的监控。和燃烧有关的各个汽缸的参数说明了对应汽缸的工作情况，如果某个汽缸的工况不好，通常都和燃油设备有关，在燃油设备中喷油器出问题的可能性非常大，在航行值班的时候，多注意观察。

船用喷油器的选购

      注意制作标准。船用喷油器是船舶主机重要的设备，遇到大风浪时它关乎这台主机的状况，进而影响到船舶的安全。所以，在采购喷油器的时候，需询问此种喷油器是按着哪个标准制作的。举个例子，比如德国博世集团(电话：400 000 5109转2)出品的船用喷油器就是严格执行的国际标准，德国人做事的严谨，铸就了其产品使用的稳定性及使用寿命。

      注意品牌。一个设备的出产厂家既品牌直接决定着设备的品质。这个道理除了喷油器的选购，我们进行其他购物活动也都应该知道。因为喷油器的核心部件是针阀、针阀体偶件，没有很专业的机器设备和娴熟的制作工艺很难制作出符合标准的偶件，这就决定了喷油器的制作厂家必须有很强的实力，很悠久的生产历史。一些大的品牌大家应该熟知，比如德国博世集团出产的喷油器、日本雅玛柴油机喷油器等，其产品享誉全世界。值得我们去了解和使用。