一起启 动 空 气 引 导 阀 线 圈 断 路 导 致 的 电 喷 主 机 启 动 故 障

0  引  言

当前,新造船舶大多采用电喷主机(ME).与 传统的 MC机型相比,ME 机型的空气启动系统管路 大大简化,可靠性大大提高,但电气元件的大量应用 不可避免地导致电气故障频率较高。本文深入分析 某船主机缸头启动电磁阀失灵导致的主机启动失败 故障,并介绍一些常见的启动故障,供同行在实际工 作中参考。

1故障现象

某大型集装箱船主机型号为 MAN B&W 12K98ME7,额定功率 72 240 kW,额定转速94  r/min.某日该船在进港时,驾驶台左翼操纵主机,主  机突然发出启动失败警报,此时驾驶台正车启动。随后,驾驶台迅速将车钟拉至 STOP位置,再次启  动,机舱人员检查发现:主操作屏(Main Operating   Panel,MOP)上显示主机曲轴转角为235.2°,没有变  化;主启动阀能够动作;启动油门刻度正常;启动空  气压力正常;主启动阀动作3次后发出启动失败警  报。此时,轮机长立即通知驾驶台倒车启动再停止, 发现倒车启动正常;再次正车启动,主机启动成功。直到船舶靠好码头,未再出现启动失败警报。

2启动原理

电喷主机的空气启动系统(见图1)与传统的 MC机型相比有很大的不同,其没有换向机构和空 气分配器,而用控制器和电磁阀代替。主机控制位 置有机旁、集控室和驾驶台。

2.1备车

主机备车后,手动打开1号阀,压力约0.7 MPa 的控制空气分为3路:一路到达115号阀前;一路通 过12号气控阀到达主启动阀执行气缸右侧,关闭主 启动阀;一路通过68号气控阀到达慢转阀执行气缸 右侧,关闭慢转阀。盘车机脱开后,115号阀(二位三通阀)工作在 左位而被打开,控制空气被送到92,93和94号电磁  阀前待命。手动打开118号阀,确保主机启动以及主启动阀或慢转阀打开后,压力约2.7MPa的启动 空气被送至各缸的缸头启动阀前待命。

2.2启动

驾驶台或集控室给出一个车钟指令(正车/倒车),主机信息控制单元(Engine Interface Control  Unit,EICU)A和主机控制单元(Engine Control Unit,  ECU)A输出启动信号到93号主启动阀,93号阀得 电工作至上位,压力约0.7MPa的控制空气经23号 阀控制12号阀动作并工作在左位;控制空气进入到 执行气缸左侧,执行气缸右侧的空气通过12号阀泄 放;主启动阀开启,启动空气进入启动空气总管待命, 另一路启动空气经118号阀到达26号阀前待命。

MOP A,EICU A,ECU A 和气缸控制单元 (Cylinder Control Unit,CCU)按照发火顺序输出电 信号到相应缸的26号阀,得电的26号阀动作并工 作至下位。启动空气经26号阀作用于缸头启动阀

上方并打开此阀后,大量启动空气瞬间进入此气缸, 推动活塞下行而转动。同时,CCU 输出指令给动力 油控制单元,完成相应缸的供油任务。当主机达到  发火转速后,MOPA 切断26和93号阀的电信号。26号阀释放缸头启动阀控制活塞气压,缸头启动阀 在弹簧力的作用下关闭;93号阀切断控制空气,同时将阀后的空气泄放;12号阀在控制侧压力泄放后 工作至右位,关闭主启动阀。启动空气总管上的空 气通过前后2根泄放管进行泄放,此时主机启动成功。

由于MOP A与MOPB互为热备用, 当MOPA  起作用时 MOPB也在起作用,故在启动过程中94 号阀也会得电,23号阀的控制取决于93与94号阀 哪个先动作。若主机停止时间超过30 min,则当主 机再次启动时,92号慢转电磁阀会先得电动作,主 机运转几圈后再正常启动。

机旁应急操纵直接通过ECU A和CCU进行控 制,不经过EICU A.

电喷主机的各缸在上止点后5°~68°时进气启 动,即在此角度内缸头启动阀得电。此机型的发火 顺序为(正车)1-8-12-4-2-9-10-5-3- 7-11-6-1(倒车),主机正车和倒车启动时各缸 头启动阀的动作角度分别如图2和3所示,其中 No.1缸上止点为0.由此可知,主机启动时,在曲 轴转角任何角度内至少有2个缸进气,在曲轴转角 个别角度内可能有3个缸同时进气。

3故障排查

3.1原因分析

驾驶台控制时主机正车启动失败,当时观察到 93和94号启动电磁阀指示灯亮,主启动阀能够打 开,但主机不转动,说明有1个或2个缸的缸头启动 阀没有打开。主机倒车启动正常,说明控制系统没 有问题。

在集控室 MOP观察到主机正车启动失败时的 曲轴转角为235.2°.由图2可知,当主机曲轴转角 为235.2°时,主机No.5,10缸应同时进气启动。    3.2功能测试

船舶靠泊后进行测试。主机完车后只打开所有 缸的示功阀,不关闭控制空气的总阀,不合上盘车 机,不锁闭主启动阀。在 MOP上观察主机曲轴转 角,确保主机 No.5,10缸在上止点附近,否则测试 缸头启动时,启动空气会从扫气口漏出,而从示功阀 观察不到气体吹出。若No.5,10缸在下止点附近, 则应将其盘车至上止点附近,然后脱开盘车机。

在集控室 MOP上打开 Maintenance→System View I/O Test(见图4),点开 CCU5缸,把Mode从 Normal改为 Test 模式,点开 CH No.50,点击'ON' (见图5),让No.5缸启动电磁引导阀得电动作。随 后2个人到机舱进行测试: 一个人到No.5缸示功阀 旁观察,另一个人到主启动阀旁手动打开92号慢转 电磁阀1~2 s,发现No.5缸示功阀有大量气体吹 出,证明No.5缸缸头启动空气引导阀及电磁引导 阀工作正常。用相同方法检查 No.10缸,发现示功 阀无气体吹出,整体更换 No.10缸缸头启动空气引 导阀后测试正常。

3.3原因确认

解体更换下的缸头启动空气引导阀后未发现明 显异常,橡皮圈没有老化,通道没有堵塞,引导阀的 阀芯也没有卡阻。用24V直流电进行通电测试,发 现引导阀的阀芯不动作,用一个新的线圈进行测试, 阀芯能够动作(同时能听到阀芯动作的声音).由 此可知,No.10缸缸头启动空气引导阀的线圈断路造成主机在某角度时不能正常启动。

随后对其他缸的启动电磁阀进行功能测试,结 果都正常。因为只有1个缸的缸头启动空气引导阀 有问题,所以主机在倒车后再正车启动正常,之后主机停车后曲轴转角未在No.10缸的进气启动位置。

4应变措施

主机启动故障大多发生在进出港口时,如果出 现类似的故障现象,一定要头脑清醒、保持镇定,第 一时间在 MOP上查看主机曲轴转角,让驾驶台拉车 钟至停止位(STOP),再倒车冲一下即可。在紧急情 况下,可先转至机旁进行操车。

5常见故障

5.1缸头启动阀不动作

缸头启动阀(见图6)主要由上下两部分组成:

上部是启动电磁阀,它是一个三位二通电磁阀,内部 还包含一个引导阀;下部是启动阀本体机械部分。主要故障现象是某角度下启动失败,反向转一下启  动正常。

(1)启动电磁阀原因。引导阀的电磁线圈烧毁 断路;引导阀的阀芯卡阻;电源插头松脱或电源线破损;电磁阀内部大活塞上的橡皮圈老化断裂;电磁阀 的内部小孔通道堵塞。

(2)启动阀本体原因。阀芯卡阻;控制用的启 动空气管接头松脱。

5.2主启动阀不动作

主启动阀位置可通过现场观察得知。主要故障 现象是正倒车都启动失败,可能原因有: 主启动阀内 部卡阻;主启动阀的执行气缸内部膜片破损;12号 阀的泄放口堵塞或阀芯卡阻;多功能控制器(Multi Purpose Controllr,MPC)板故障导致93和94号电 磁阀不能得电动作;93和94号阀的阀芯同时卡阻  (可能性不大);115号阀的阀芯卡阻。

6维护管理

(1)每天对空气瓶及管路进行放残工作,特别 是备车时多放残水,防止湿空气腐蚀控制阀件;

(2)每天检查控制空气干燥器的工况,检查清 洗滤器;

(3)按照说明书要求定期对各电磁阀进行解体 保养;

(4)每半年对所有缸头启动电磁阀进行功能测 试,及时发现问题后进行修理;

(5)定期对缸头启动阀本体进行解体、清洁和 研磨工作;

(6)定期检查控制箱的接线。

作者简介:齐文征,轮机长,(E-mail)[e-mail]