WECS监控系统在拖轮使用的常见故障

朱与俊

摘要：瓦锡兰6L26A柴油机配WECS2000监控系统在航运船舶和工程矿山等场所使用较多，大多数作为发电机的原动机使用。而国内使用在拖轮上作为主机的并不多见。本文介绍了该系统在全回转拖轮使用案例的结构和常见的故障及处理方法。

关键词：全回转拖轮;监控系统;主控单元（MCU）;继电器模块（RM）;速度转换模块（U174）

1  系统简介

某钢质全回转港作拖轮，2001年制造，配备2台1912KW瓦锡兰6L26A主柴油机和2台Aquamaster US3001全回转舵桨系统。WECS2000控制系统是瓦锡兰26系列中高速柴油机配置的控制和监测系统，主要由分控单元（DCU）、传感器信号处理单元（SMU）、主控单元（MCU）、继电器单元（RM）以及显示单元（LDU）组成。其所有传感器采集的模拟量通过DCU或SMU计算转换成标准值进主控单元MCU通过预设的软件进行计算与判断，然后输出对柴油机的监控报警和控制指令。系统结构如图1，DCU和MCU实际装机的数量取决于柴油机的气缸数和参数的数量。

而继电器单元（Relay Module，简称RM）在系统中与其它设备不同，是一个纯硬件单元，没有处理器和软件。即作为主控单元自动停车指令的执行输出，又担任主控单元失效后的后备系统（开关量控制），并为主控单元提供电源，继电器模块实物RM如图2所示。其主要功能包括：

①后备转速测量、后备超速停车/应急停车;②为主控单元提供工作电源;③后备滑油压力低报警/自动停车;④根据主控单元指令执行停车/自动停车;⑤主控单元工作监视;⑥常规/自动停车跨越;⑦自动停车复位;⑧常规启动和停车;⑨故障报警;⑩发动机慢转等。

2  使用中遇到的故障及其排除方法

故障一：继电器模块失败报警

轮机员在备车检查时发现左主机继电器模块“Relay Module failure”指示灯亮起。该指示灯亮起，说明继电器模块RM工作失败，其原因有两种可能，一是模块内部原因，二是模块外部原因。

①首先检查和排除继电器模块内部原因：

检查工作电源，24V正常，检查模块U1-U5（如图2）各熔断器指示灯正常;

拆下两台柴油机继电器模块总成互换装复，发现原正常的右柴油机继电器模块装在左机，仍然有该报警。由此可以初步判定模块内部工作正常。

②检查外部原因：

查图纸和继电器模块工作原理发现，在停止和起动时，有些保护是闭锁的，比如滑油压力低压停车。试起动该柴油机，稳定运转后该模块状态显示多了一条“Lube oil switch failure”指示灯亮起。由此推断可能是滑油压力继电器PSZ201.2或该线路出现故障。原理图如图3和图4。

根据图3显示，滑油压力继电器PSZ201.1和PSZ201.2（与模拟量控制一样，这两个继电器分别用于600RPM上下两个转速分区，在故障三中有描述）通过两个接线箱ATB1和ATB2后与继电器模块直连。

拔出继电器模块上（图2）R1-R6端头标识的排线插头，其中R5-R6是接在压力开关PSZ201.2上的。用万用表测量插线组上的R5-R6两脚电阻，不通。而该压力开关上并联了一个10KΩ检测电阻，如图4所示，未检测到PSZ201.2的检测10KΩ电阻，说明该继电器接线存在断路或检测电阻烧毁。更换10KΩ电阻后两个故障灯都消失，故障解决。

故障二：DCU、SMU等模块和器件故障

DCU和SMU的硬件主板是一样的，备件也通用，不同的是每个位置的地址分配和内置软件，备件互为通用。在2015年至2018年期间发生过4次该类故障。发生故障时，通过它自身的复位按钮和处于MCU的复位按钮都不能恢复。最后的解决都是通过板卡重新加载程序或更换新控制板后重新加载程序解决。

故障三：U174模块故障

WECS2000在本船的控制中，报警值和自动保护停车分为两个区间，既主机转速以600rpm为界，分为两个区间，例如滑油压力报警和滑油压力停车分别为2.0bar、3.0bar和1.5bar、2.5bar。其识别单元为速度转换模块U174，如图3。

故障发生主要在主机转速越过600rpm且速率较快时会发生：转速传感器故障、滑油压差报警、滑油压力低报警，甚至多次导致滑油压力低停车。这对随时处于机动航行的港作拖轮来说，是非常大的安全隐患。

根据多年的故障记录和处理，故障原因有以下几个方面：一是U174单元本身失效或转速区域切换不灵敏。二是U174调试不准确，可以通过主机运行中根据转速和该单元内置指示灯来判断和并根据指示灯来调试，也可以用模拟脉冲设备给模拟信号调试。三是滑油压力在主机600rpm时离报警值太近，这需要提高滑油压力来避开。本船滑油压力调压阀已经调整到最大，600rpm时额定温度下滑油压力在3.3bar左右，非常接近报警值。在2019年11月厂修期间，将厂家没有明确黏温指数的某牌号润滑油换成有明确黏温指数为95的SAE40，取得明显的效果，试车时在转速600rpm时额定温度下滑油压力达到了4.2bar。使用至今，未发生转速区域切换时滑油低压报警和停车故障。

故障四：外部原因引起主机起动闭锁

在本船WECS2000中，外部传感器接入的是螺旋桨输入轴的转速信号（如图1中，外部传感器位置接入）。曾发生几次备车时，主机起动被闭锁，LDU显示外部条件不满足。经查，都是拖轮作业间隙和厂修时岸电电压不稳（欠压）或系统电源长期关闭导致舵桨控制系统模块数据丢失，未将有效信号传送到MCU。经过对舵桨控制模块重新加载程序后故障解决。之后将情况反馈给舵桨设备供应商，并建议EPROM换成EEPROM，改进后使用多年未发生该类故障。

3  总结

该系统在港作拖轮使用保有量不多，在本船轮机部多年的管理过程中，LDU、RM内部、TEU402等模块都发生过故障。需要特别注意的是对系统防潮和防尘，潮湿的环境或雨水会导致机旁显示器LDU损坏，这也是该系统维护中需要支出比较大的备件成本。潮气也会导致系统绝缘低，RM中一些报警指示红灯会半亮，甚至误动作停车，这需要及时找到原因并排除。經过多年的摸索和改善，该轮主机监控系统逐渐趋于稳定。

参考文献：

[1]瓦锡兰W26系列说明书.

[2]程建奎.干燥滚筒运转稳定性检查及调节方法[J].内燃机与配件，2019（09）：68-69.

[3]李红雷.基于GPRS的燃气发电机远程监控系统的研究和开发[J].内燃机与配件，2019（21）：223-224.