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电控柴油机相较于传统柴油机，不仅具有更高的安全性和可靠性，而且还具有节能、环保等诸多优点，因此，电控柴油机在船舶上的应用日益广泛。然而，电控柴油机由于使用了大量的电子产品，所以，这种机型出现故障时也往往具有不确定性，也就是说没有明确的故障征兆。这对轮机管理人员来说是一个不小的考验，往往会使轮机值班人员措手不及，造成设备失灵、船舶失控的局面。本文基于一起船舶电控柴油机的FCM故障案例以及船舶人员的应急处理过程，来探讨RT-flex柴油机发生FCM故障时的应急处理措施。 1 故障经过2016年12月12日，某轮16:30离港备车，17:00主机备妥转驾控，17:39船舶驾控机动航行，机舱设备一切工作正常。17:55电控柴油机报警系统突然发生一系列报警，同时电控柴油机降速，以至最终停车。事故发生后，机舱值班人员立即报告了驾驶台。由于是离港期间，船舶在狭窄航道内航行，船长命令，情况紧急，抓紧时间修复电控柴油机故障，尽快恢复电控柴油机动力。 轮机长立即组织机舱人员进行如下应急处理： (1）主机操纵位置立即由驾驶台控制转至集控室控制，车钟放STOP，停车复位； (2）迅速从集中监测报警中查找出第一报警点，断定是由FCM-20(01）模块故障导致的电控柴油机控制系统故障； (3）安排相关人员立即用在线的备用模块FCM-20(00）更换故障模块FCM-20(01); (4）换新后对主机进行盘车，对主机相关报警复位，主机试车，正常后主机转驾控，船舶恢复正常航行。 2 电控柴油机控制系统简介该轮为集装箱船，船长（LOA)143.2米，可载箱1042TEU，船舶总吨9734，净吨4660，主机型号Wartsila6RT-Flex48T-D(TierⅡ)，主机持续服务功率857kwx112.6r/min。 本轮RT-flex电控柴油机控制系统由内部控制系统WECS-9520和外部推进控制系统（PCS）两部分组成。其中外部推进控制系统（PCS）(非Wärtsilä提供)主要包括：集控室和驾驶台的遥控系统、主机安全系统、电子调速器、报警检测系统等，因与本文探讨的故障案例不相关不予介绍，仅介绍内部控制系统WECS-9520有关的内容。 WECS-9520是电控柴油机控制的核心单元，直接调节并控制电控柴油机的运行。其主要控制以下内容： (1）共轨检测和压力调节； (2）喷油阀、排气阀和气缸启动阀的控制与检测； (3）通过CAN open或者MOD bus接口与外部系统联系； (4）主机参数调整，IMO设置和检控等。 WECS-9520系统是由一块多功能控制模块组成FCM-20(Flex Control Module 20）。FCM-20模块和WECS-9520的内部功能包括单缸相关的功能和共用功能。 单缸相关的功能主要包括：为了将阀控定时和角度编码器同步，FCM-20通过从SSI-Bus读取并且处理每一个角度编码信号来计算单缸的转速、角度、转向；并且根据数据库的设定和从CAN open System bus中读取控制信号和参数来控制启动、喷油以及排气阀开关。 共用功能主要包括：燃油和伺服油共轨压力调节和检测；存储和处理调整的数据；WECS内部检测；计算和处理可变参数；推进控制系统的接口和机舱集控室应急控制面板；利用模块上的LED'S显示帮助分析故障；辅助鼓风机在扫气压力低时启动控制信号等。 需要指出的是，WECS-9520没有中央处理器，而是在每个气缸都装有自己的FCM-20模块，用来处理和该缸有关的功能和承担的共用功能。如图1所示，该轮主机共有6个缸，6个FCM-20模块分别被安装在每个气缸共轨下面的气缸控制模块接线箱（E95）内，另有一个在线备件FCM-20模块被安装在主机自由端处的集控室通讯连接箱（E90）内。所有内部模块间的通讯是通过内部高速CAN open System bus输送数据。图1中cyl.1和cyl.2的FCM-20模块，除了控制单缸的启动、喷油以及排气阀开关等外，还需承担主启动阀的开关等公共功能；cyl.3和cyl.4的FCM-20模块，除了控制单缸的启动、喷油以及排气阀开关等外，还需承担伺服油泵和伺服油泵的执行机构等公共功能；cyl.5和cyl.6的FCM-20模块，除了控制单缸的启动、喷油以及排气阀开关等外，在柴油机气缸数超过六个缸时，承担与cyl.3和cyl.4的FCM-20模块同样的公共功能。而安装在主机自由端处（E90）接线箱内的在线备件FCM-20模块，与柴油机有关的程序已经写入，其功能是随时备用。若有某个FCM-20模块失灵，可以马上替换失灵模块，从而缩短柴油机的维护响应时间。
图1 电控柴油机控制系统 由上述控制系统工作原理可以看出： (1）主机在运行模式下，cyl.1和cyl.2的FCM-20模块不能同时更换，同样cyl.3和cyl.4的FCM-20模块以及cyl.5和cyl.6的FCM-20模块同样不能同时更换。但如果一个FCM-20故障，相应的气缸动作就会停止，剩余其他气缸继续保持动作，主机不应停车。 (2）任何一个FCM-20模块都可以被在线的备件模块所替换。相应的软件和参数已经被存储在该备件模块内，并且不再需要下载软件和程序。 (3）从备件库里拿出的新FCM-20模块,必须先被安装在E90箱子里，作为在线备件。 3 FCM故障及应急处理分析结合电控柴油机控制系统的工作原理，对电控柴油机FCM故障案例进行认真的分析与研究；对轮机人员的应急处理决策，按紧急和重要两个维度的优先程度进行判定，我们可以从中得出四点有益结论，供轮机人员借鉴。 第一，尽可能地避免因机舱设备故障引发的船舶海难事故，是最优先考虑的应急处理措施。 主机故障发生后，值班轮机员应立即向值班驾驶员报告主机控制系统故障引发了主机的降速，并最终会导致停车，以便让值班驾驶员在最短时间内启动狭窄水域主机故障应急处理预案，采取相应的控制措施，最大限度地减少和避免船舶海难事故的发生。 第二，迅速、准确地判断故障原因是有效解决故障的关键，更是轮机长做出应急处理决策的依据。 故障发生后，引发主机减速和停车，各种警报接踵而至。因此，检测报警单元的警报不是单一的，而是一系列的报警。这时候比较复杂，也比较乱，但是找到第一个报警点非常关键，因为它可能就是引发故障的最初原因。因此，主机故障发生后，轮机长立即命令机舱相关人员，迅速翻阅找出第一个报警点是主机NO.1缸FCM-20模块故障，并结合故障现象迅速断定NO.1缸FCM-20模块故障是导致主机降速及停车的根本原因。 第三，选择更换故障模块而不是进行转机旁操作是至关重要的应急决策。 由于机旁操作也需通过RT-flex控制系统来完成，因而应急处置的第一选择不是转机旁，而是选择更换故障模块，并按“机舱资源管理”模式立即组织人员更换NO.1缸故障FCM-20模块。 第四，狭窄水域主机失灵时，迅速正确地更换FCM 20(01)故障模块，是船舶短时间内恢复船舶动力的有力保证。 这就需要一个高效的轮机团队来完成，不仅要求轮机人员业务要精湛，还需要轮机长的资源分配和应急指挥要得当。首先，在轮机长的指挥下，将现有人员分为三个小组，第一小组负责NO.1缸故障模块FCM-20(01）的拆卸及在线备用模块的安装；第二小组负责在线备用模块FCM-20(00）的拆卸及新备用模块的安装；第三小组负责到仓库取新备用模块。三个目标任务同步进行。切断模块的电源，拔下模块的插头，松开固定螺栓等有条不紊的操作充分体现了轮机人员的业务能力、管理水平以及轮机长的应急指挥能力。图2所示的是将在线备用模块FCM-20(00）换到NO.1缸故障模块接线箱（E95）内的图片，图3所示的是从NO.1缸拆下的故障模块FCM-20(01）的图片。
图2 在线备用模块FCM-20(00)
图3 故障模块FCM-20(01) 当然，在实际应变过程中，还应注意以下几个问题： (1）拆卸故障模块只需要关闭NO.1缸模块控制电源。WECS0-9520系统的电气装置一直处于通电状态，即使船舶在港期间，主机处于停车状态也不需要关闭电源。但是在换新模块需从模块上拔下插头时要断开电源，更换完毕后再合上电源，该缸可以自动导入数据并重新工作。 (2）更换任一故障FCM-20模块需要用主机自由端E90号箱内的在线备件模块FCM-20(00)，相应的程序软件和数据参数已经被存储在该备件模块中，不需要下载软件和程序。而从仓库取出的新的FCM-20模块，必须先安装在E90箱子内，重新作为在线备件。 (3）更换FCM-20模块时电缆不能过度弯曲。另外，模块的插头带有方向一般不会插反，但要注意不要插错接口。 (4）安装完毕后，如果警报没有消失，可以通过盘车来消除警报及复位，然后才能正常启动主机。 4 结束语轮机运行工况变化多端，影响轮机安全的因素千差万别，尤其是RT-flex电控柴油机采用大量的计算机控制技术，船舶机舱又长期处于高温、潮湿、噪音、震动等恶劣条件下，主机故障的随机性较大。这就要求轮机管理人员不但业务素质要高，还要具备良好的情景意识，能够及时识别失误链并将其破断。船舶上配有的安全管理体系（SMS）及设备说明书等只能提供有限的程序上的帮助，要想更多地获取各种紧急情况下的情景意识，学习和研究别人的应急处理案例不失为一个快捷而有效的途径。 |
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来自： wangweiqin168 > 《电喷》
