一、故障现象和初步排查
某船载质量57000t,主机型号为HHM MAN B&W 6S50MC-C(HHM为上海沪东重机),最大输出功率9450kW。
某次备车,主机无法起动。
初步排查过程步骤[1-2]如下:
(1)切换到机旁操车起动,故障依旧,可排除遥控信号故障。
(2)开启示功阀冲车,未发现异常,可排除气缸起动阀及缸内故障。
(3)开启示功阀给油门点动启车,发现 No.1 和No.4 缸无火星或热烟排出,判断这 2 个气缸未能发火是导致无法启车的直接原因。
(4)拔出上述 2 个气缸的油头,泵压发现启阀压力无异常,可暂时排除油头故障。
(5)至此,最可能的原因是高压油泵故障。
经轮机长同意,准备拆解No.1缸高压油泵。
在停油、停汽后,从顶部开始拆解。
当 PUNCTURE VALVE(刺破阀)拆下后,发现其控制气缸内的活塞并未在开启状态,即此时的刺破阀处于停油状态。
该阀控制活塞上的 O 形圈粘着很多油泥,活塞移动不活络,拆解清洁后装配还原。
(6)No.4 缸的拆解步骤同 No.1 缸。
但拆解到刺破阀时未发现有过多脏污,控制活塞也较为活络,拆解清洁后装配还原。
(7)完成上述检修后试车,可以起动主机,但 No.4缸排温明显低于其他缸,疑仍未发火。
(8)对 No.4 缸高压油泵进行二次拆解,在拆除刺破阀进一步解体时,发现该阀弹簧弹力较弱。
(9)至此,可大致判断故障的原因是刺破阀不能关死,导致无法发火。
(10)该刺破阀不能关死,可归为 2 个原因:弹簧弹力太弱或者控制活塞上方存有泄漏的控制空气。
二、PUNCTUR EVALVE(刺破阀)原理
6S50MC -C 柴油机的高压油泵设有吸油阀(SUCTION VALVE)和刺破阀。
高压油泵上半部分结构示意见图1。
柱塞(BARREL)在套筒(PLUNGER)内上行,其上方的燃油压力不断升高,经过吸油阀中间的孔向上进入高压油管。
柴油机正常运行时,刺破阀在弹簧力的作用下关闭,高压油泵产生的高压油正常进入高压油管。
刺破阀的主要作用是:
在需要停车时该阀打开,将高压油泵产生的高压燃油与回油管相通,使油压无法开启喷油器,主机停车。
需要控制空气的压力 pmin 至少满足
pmin × S > Fs + f (1)
式中:
S 为控制活塞上部的面积;Fs为弹簧弹力;
f 为摩擦力与燃油压力等。
因此,更换一个弹力足够大的弹簧即可解决此次故障。
新弹簧的弹力一般较大,可满足要求。
在对 No.4缸刺破阀进行拆解、清洁后更换新的弹簧,启车成功。
由式(1)可知,控制空气系统仍有未发现的故障。
三、AC C20 控制系统某阀关闭不严
6S50MC-C 柴油机采用 AC-C20 控制系统,其控制方式为电气结合。
由于实际布置与船舶配备的说明书及图纸并不完全一致,对故障排除造成一定困难。
根据机旁各阀件管路的实际布置,笔者还原控制系统局部布置示意,见图2。
图中,虚线为来自遥控系统的电信号,该信号可来自于集控室或驾驶台;黑色三角形为来自机旁控制台的气压信号。
起动过程原则为:
先换向,换向成功后才能起动。 [3]
图2中阀号种类及作用说明见表1。
图2中,25 号阀接通控制空气且该管路较粗,供气量充足;来自 84 号阀(84 号阀接收遥控停车电压信号)的气压停车信号与来自机旁操控台的停车信号经或门阀后,可开启 25 号阀;该阀开启后,送出气压信号至刺破阀。
根据分析,怀疑 25 号阀不能良好关闭,检查试验步骤[4]如下:
(1)将 25 号阀的控制端拆除,接通 1 个可以控制通断的 7 bar 控制空气;
(2)在该阀输出端接 1 个压力表;
(3)接通控制空气,发现该阀输出端气压正常;
(4)当关闭控制空气且放气后,发现该阀输出端仍有约 1.5 bar 的输出气压。
将该阀拆下,清洁并干燥后更换 O 形圈,装复。
再次进行上述试验, 发现输出端气压已经控制到可以忽略的程度。[5]
至此,问题得到最终解决。
四、结束语
此次故障排查用时约4h,由于备车提前量较大,对船舶开航未造成明显影响。
在此次故障排除过程中,有以下经验和教训。
(1)良好的团队协作能发挥重要作用,也证明机舱资源管理在船舶轮机管理过程中的重要作用。
(2)机舱部故障排除商议模式制度化效果明显。
每次进行下一步拆装解体工作前,轮机员均会共同商议好具体的分工和注意事项,做到不误工、不窝工,效果明显。
(3)机舱设备的检查保养仍不够全面、及时。
本次故障由 4 号缸的弹簧老化进而分析到控制空气系统出现问题,属于较被动的事后维修模式。
如果未发生此次启动故障,任由状况发展下去,那么最终结果是导致航行过程中的非期望降速甚至停车。
若故障发生在机动航行期间,则后果会非常严重。
因此,需对控制空气系统各阀件的检查试验制订计划表,并按期执行。
其他设备的检查也要引以为鉴。
(4)机舱管理仍有漏洞。
控制空气系统中的电子除湿器故障已有月余, 在等待备件到船的过程中并未采取相应的应急预案和针对性措施,如加强放残、加快滤器的清洗与更新频率、对阀件状态进行抽检等,最终使过多水分进入系统造成黏着,导致本次故障。
因此,需要对管理的内审引起足够重视。
参考文献:
[1] 郑 坚. B&W 6L60MC 主机倒车起动故障一例分析[J]. 航海技术 ,2014(1):41-42.
[2] 汪太华. 某主机起动故障两例分析[J]. 航海技术,2012(6):59-60.
[3] 中国海事服务中心. 主推进动力装置[M]. 大连:大连海事大学出版社,2012:601-602.
[4] 董军. 一起主机起动失败的原因分析[J]. 航海技术,2012(2):55-56.
[5] 张云龙. 一起主机气控系统的故障排除[J]. 航海技术 ,2013(3):59-60.