某轮MAN B&W发电柴油机Lambda控制器故障分析与启示

薛海龙

（南通航运职业技术学院轮机工程系，江苏南通 226010）

某轮MAN B&W发电柴油机Lambda控制器故障分析与启示

薛海龙

（南通航运职业技术学院轮机工程系，江苏南通 226010）

文章以MAN B&W 6L 16/24柴油机的一起起动故障的排除过程为例，分析了LAMBDA控制器的特点，并对故障排除过程中的经验和教训进行了总结。

船用柴油机；Lambda系统；故障排除

0 引言

MAN B&W中速柴油机在国际船舶柴油机市场中占有较大的份额。随着曼恩柴油机国产化后产量的增大，其在国内建造船舶上的应用愈发广泛。所以，轮机管理人员需要不断熟悉并总结该类柴油机的管理要点。本文以笔者工作过的某5万载重吨级散货船发电柴油机为例，阐述所遇到的Lambda（拉姆达）控制器故障及其排除过程。该发电柴油机型号为MAN B&W 6L16/24，是国内某柴油机公司制造，其在1 200r/min时可燃用重油，且布局简单，采用无管道设计，将零部件数量减少40%以上，可靠性高。

1 Lambda控制器的原理和功能

1.1 Lambda控制器的工作原理

Lambda控制器的作用是防止柴油机负荷瞬时增加时，过多的燃油喷进燃烧室。其具体工作原理是通过燃油齿条刻度（OIL INDEX）与增压空气压力之间的关系来控制，如图1所示。以起动过程为例，在起动的瞬间，油门调节装置会转动控制臂来增加燃油泵齿条的刻度（向燃油泵内推进齿条，从图1中看，是顺时针转动控制臂），此时，开关（传感器SENSOR）将接触控制缸内的活塞臂，并向上推动。传感器将输出信号至基本模块（BM）。这时，基本模块将激活补气电磁阀（SOLENOID VALVE），增压器（TURBO CHARGER）转速上升，使得进气量能够瞬时增加以满足燃烧的需要。进气量的增加，使得进气总管（INLET AIR MANIFOLD）的压力上升，又输出一路至Lambda控制缸作为反馈。该气体使得活塞向上，减少油门增加的阻力，从而许可逐渐增加的油门喷油量。当Lambda比率满足要求时，电磁阀脱开激活状态。因此在起动过程中，可以防止严重冒黑烟现象以及调节装置的过度反应。[1]

图1 Lambda控制系统原理简图

1.2 Lambda控制器的功能及工作参数

Lambda控制器具有以下功能：在负荷突然增加时减少冒黑烟现象；改善负荷能力；柴油机排气道的污染减少；在起动阶段限制燃油的供给量等。此外，Lambda控制器同时用作停车气缸。

本例柴油机Lambda控制器的工作参数为：在50%负荷变化量时，系统将被激活3-8秒；如果系统激活超过10秒，电磁阀将被切断，并产生一个遥控信号“补气系统失灵”；当柴油机转速低于50r/min时，补气系统将被锁住。

2 故障的排除

2.1 故障现象

某日，在装卸货时，电站功率不够需要增加电网功率，但值班机工去起动3#发电柴油机时出现了起动困难的现象。通知值班轮机员后，采取的措施为：在开启机身防护罩后由一人推动油门杆，一人机旁起动。最终，该发电柴油机能够起动成功，但无法承受较大负荷。

2.2 初步排除

为了不影响装卸货进度，在通知轮机长之后，笔者迅速开始排查故障原因。而发电机无法承担较大负荷常见的原因多数为喷油器故障。[2]由于平时制作的备用油头较多，笔者在两名机工的协助下，迅速将油头更换了一遍，本项操作大约用了30分钟即完成，但起动后故障依旧。在排除了油头的原因后，轮机部主要成员召开故障排除分析会。除油头故障外，另外一个重要的因素就是齿条卡阻的问题，即齿条因为润滑缺失等原因，导致阻力增大，甚至于在某一点卡死。最简单的检查与解决方法是将发动机侧面保护罩打开，一边润滑，一边手动检查活络高压油泵齿条，逐缸进行。经过此方法检查，并未发现有齿条卡阻现象。经过上述操作，基本排除了燃油系统的问题。

2.3 最终排除

经过上述分析，燃油系统导致故障的可能性被排除后，那就倾向归因于调速系统问题，但调速系统结构复杂，拆检十分不易。在经过仔细观察后，笔者发现位于6号缸高压油泵附近的一个控制空气气缸表面脏污，有明显的被发动机排烟吹扫的痕迹。因平时并未留意此设备，并未做深入的研究分析，所以在故障分析过程中忽略了该设备导致故障发生的可能性。既然该设备为控制气缸类设备，那缸体内必然有控制活塞，该活塞应该有密封用的O型密封圈，现在又有被排烟吹扫的痕迹，那么高温的排烟就极容易使得该控制气缸内的控制活塞上的滑油加速消耗掉，最终导致干磨，从而增大阻力，甚至在某个位置卡死。

在关闭该柴油机的起动空气气路后，对该控制气缸进行局部拆解，发现其向下伸出的控制杆确实动作不灵活。为进一步检查，经轮机长同意，将该设备从机器机身拆下，在工作间的工作台上进行进一步的解体。发现该气缸内壁有高温烧灼的痕迹，同时具有较为严重的拉痕。将该活塞抽出后用细砂纸加滑油进行打磨，同时用工具对缸壁内部进行研磨。润滑并装配后，活塞活络正常，对Lambda控制器的修复结束，接下来即进入调试阶段。

因为本次修复有可能改变了原来的摩擦系数，而且，弹簧弹力也有可能因老化而变化，所以在装复后，仍需调节控制活塞杆的有效长度，来改变弹簧的预紧力，从而达到最佳的控制目的。此操作采用的方法为：调节Lambda控制气缸向下伸出的活塞推杆的有效长度，向外旋出活塞推杆底部的螺钉。

3 故障原因与经验总结

3.1 故障原因分析

检修和调试完成后，机器恢复正常运转，各项工作参数位于正常范围内。针对本次故障，分析其故障原因如下：

（1）直接原因。由于Lambda控制气缸的控制杆不活络，导致该柴油机在增加油门时，推动油门齿条的阻力增大，且在油门齿条到达全行程之前的某个位置卡死，导致该台柴油机起动困难，且无法满负荷工作。

（2）间接原因。本机舱机器设备检修工作完全根据公司机务部和轮机长制定的PMS（计划保养系统）月度计划执行。根据维修保养计划，于上个航次在北方某港装卸货期间，对3#发电柴油机进行了吊缸检修。该机型排气管为分段式结构，单缸吊缸时不必拆卸整条排气总管，但装配时容易造成密封性不好而引发排烟泄漏，而泄漏的高温排烟容易对发动机缸头气阀或其他需润滑的部件造成烧蚀。本次故障的根本原因就是该发电柴油机第六缸的排烟泄漏，高温排烟吹到了Lambda控制气缸，导致Lambda控制器内部活塞润滑缺失，从而干磨咬死。

3.2 经验总结

通过本次故障排除过程，主管轮机员对该型号的柴油机有了进一步的熟悉。对于故障的发生及其排除，总结经验如下：

（1）应注意故障排除的彻底性。本次故障发生的直接原因是Lambda控制气缸润滑缺失而卡阻。前段时间发现第六缸排烟管装配的密封性不好，造成排烟泄漏，仅仅对第6缸的排烟管进行了密封性修复，修复完成后，排烟泄漏的现象得以消除。但并未对已经泄漏的排烟可能造成的影响加以分析，以至于造成今天的故障。所以，今后在排除故障过程中，不但要治标，而且要寻本溯源，要考虑到一次故障可能引发的二次故障，提前加以预防和排除。[3]

（2）在故障排除过程中，要注意团队协作。团队协作在机舱资源管理过程中的作用十分重要，要用内部文件的形式形成制度，并在具体的工作中加以落实。本次故障能够迅速得以排除，团队协作发挥了重要作用。

（3）要有针对性的编制机舱巡检及设备管理制度。以本船舶机舱为例，由于发电柴油机机身几乎被外部防护罩包围（该防护罩能够防止高压燃油意外泄漏飞溅而引发火灾事故），因此，轮机员在巡回检查时往往忽略了对罩壳内部的检查。公司的体系文件并未对此做出针对性的规定。所以，每条船舶的机舱，均应根据自身特点，设计机舱值班巡检规定，以保证能够及时发现故障隐患，保障安全营运。

4 结束语

在本次故障排除的过程中，团队协作发挥了重要作用，使得工作效率大为提高，且选择时机得当，并未影响船舶的装卸货进程。通过本次事例，笔者认为在今后的工作中，应该加强对设备地维护管理，不但要排除表面故障，同时必须对故障的深层次原因加以剖析，从而保证船舶设备的安全稳定运转。

[1]虞忠.试论Lambda控制器在船舶发电柴油机中的应用[J].航海技术,2001(5):79.

[2]徐立华.船舶柴油机[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2006

[3]詹玉龙,张兴芝.轮机长业务[M].北京:人民交通出版社,2007.

Study on the Lambda Controller Failure for the MAN B&W Engine

XUE Hai-long
(Dept.of Marine Engineering,Nantong Vocational&Technical Shipping College,Nantong 226010,China)

Taking as a case of study the clearing process of one starting failure for the MAN B&W 6L 16/24 diesel engine,this article analyzes the characteristics of the Lambda controller and summarizes the experiences and lessons drawn from the process of fault clearing as well.

Marine diesel engine;Lambda system;Fault clearing

U676.4

A

1671-9891（2014）04-0056-03

10.3969/j.issn.1671—9891.2014.04.015

2014-08-12

薛海龙（1981—），男，河北衡水人，南通航运职业技术学院轮机工程系讲师，硕士。