电喷主机排气阀故障及其处理过程实例

2022-03-23吴登峰中远海运船员管理有限公司广州分公司

珠江水运 2022年4期

吴登峰中远海运船员管理有限公司广州分公司

1.前言

随着柴油机技术的不断发展，新造商船中很多使用电喷柴油机作为主机。电喷柴油机广泛采用各项电子控制技术，在监控和控制系统中大量应用集成模块，采用数字化、电脑化控制。主机作为船舶“心脏”，是船舶最重要设备之一。如何在主机发生故障时快速查找原因并在最短时间内解决问题，不要走弯路，是作为轮机管理人员的职责要求所在，因此也对新型轮机管理人员提出了更高的要求。很多轮机管理人员在从传统机型升级过渡到电喷机管理过程中，往往会有些不适应，不知道如何管理电喷机，不了解在发生故障时如何查找并处理。下面笔者就从亲身经历处理的两起ME型主机排气阀故障解决过程案例，讲述查找故障的技巧，与各位同行一起学习探讨，希望能对在电喷柴油机工作的同行有一定帮助。

2.故障A过程

笔者曾在某VLCC任职轮机长，该轮长期服务于中东远东地区航线，为2014年建造，7年船龄，主机型号：MAN B&W 7S80ME-C8.2电喷柴油机，主机功率：29260KW，为监控主机配套配置2台“MOP”（即Main Operating Panel 主操作面板的英文缩写）。“MOP”是人机操作界面，主机控制系统 (ECS) 和主机通过此界面运行和一台“PMI”用于监测以下内容：燃烧状况、单缸状况、主机状况并监测任何运行扰动。2020年11月17日，船舶当时从中东开往远东地区正在印度洋航行，期间主机不断出现自动降速情况，降速后又会很快自动恢复原来转速，并在机舱监控系统报主机“SLOW DOWN”警报，主机转速从正常海上航行转速62RPM直接降至最低速“DEAD SLOW AHEAD”23RPM。经查找PMI电脑主机排气阀监控曲线显示如图1所示，“Exhaust valve open stroke”曲线显示排气没有完全打开,开启行程太小,正常时PMI电脑主机排气阀监控曲线如图2所示。

图1 主机故障时PMI排气阀监控曲线截屏

图2 主机正常时PMI排气阀监控曲线截屏

3.故障A排查

看到“Exhaust Valve Stroke Low(Slow Down)”这个报警，当时船上本着“先简单再复杂”的查找故障原则，首先怀疑是该缸排气阀位置探头有故障，并进行了该缸排气阀位置探头备件换新和测试，故障跟原来一样。

接下来是怀疑主机排气阀有时没打开？该排气阀检修记录显示，经上次检修后运转了3000小时左右，运转记录一直良好，到机旁观察该排气阀工作正常，运转声音正常，排气温度正常……通过判断认为控制系统的问题可能性较大，如果该缸先导阀或FIVA阀故障有可能会造成这种故障情况，于是又先更换先导阀，更换好后，起动主机航行，低速时正常，但随着提高主机转速，故障依旧，问题没找到；再进行停车进行更换FIVA阀总成，更换后低速时可以，转速提高故障还是跟原来一样。

难道新的排气阀位置探头本身就有问题？为确认排气阀位置探头是否完好，决定把#1缸换上去的新排气阀位置探头与#2缸原来使用显示正常的排气阀位置探头对换。对换后显示#2正常，#1换上原来#2好的探头显示还是故障，从中可以确认，造成该故障并非排气阀探头本身故障。

先前已更换过先导阀、甚至FIVA都更换了，故障还是没有找到，究竟是什么原因？为了不影响船期，根据故障排查计划下一步工作就是整体更换排气阀总成，先保证正常航行再查找具体原因。就在中间休息准备更换排气阀总成时，突然想到会不会#1缸排气阀位置探头接线盒到CCU板线路之间出现问题呢？

经过认真查找，电子电气员确实发现该缸电缆信号线外表皮磨损接地，找到新电缆线进行更换后，起动主机运转一切正常。这也印证了前面提到的为什么低速时正常，高速时又会出现故障的问题，因为低速时主机震动小，当主机速度增大时，主机震动也会随之增大，破损表皮信号线又接地，所以就出现故障，问题终于解决！

4.故障A分析

回想整个故障处理解决过程，走了很多弯路，并带有一定偶然性的运气成分。事后对此次故障处理进行认真总结、反思和学习，通过学习发现：其实可以直接判断是电缆有故障而快速解决问题恢复主机正常运转。

现在的电喷机各种信号线、控制线、电缆线非常多，成束成捆的用铁质线扎扎得非常整齐，信号线外表皮是否磨损几乎看不出来。靠视觉检查电缆线外表发现破损可能性较小，关键是要熟练掌握电喷机配置配套两台“MOP”及“PMI”监控电脑的各项功能，就能找到是电缆或探头相关设备故障的“蛛丝马迹”。通过“MOP”操作界面屏幕，打开界面“MAINTENANCE”进入“TROUBLE -SHOOTING”，再点入“HCU Events”，有故障时里面会自动记录当时故障的各曲线记录，如图3为当时故障时的曲线，图4为正常工作的排气阀曲线，通过图3与图4的对比，就能发现其中明显的区别。

图3 故障时排气阀曲线（粉红色）

图4 正常工作时排气阀曲线（粉红色）

从图3可以看出，故障时排气阀曲线不清爽，红线圈中曲线显示有各种信号，可以推断出有各种信号干扰，这就可以缩小故障范围，确定为排气阀位置探头或是探头与CCU板之间信号线等相应部件线路有干扰。如果情况正常则不记录，只需找到当时最先报警的曲线故障记录，通过那条曲线的异常之处，即可快速判断是哪些相关设备故障，这样范围就小了很多，处理起来更快、更准、更有把握，也可以省去更换设备查找故障时不必要的时间和劳动付出。

以上只是“MOP”及“PMI”监控电脑各项功能中的其中一项，大部分的功能还得要求我们在工作中认真学习并熟练掌握。本文通过对该起电喷主机排气阀故障的分析处理，充分说明熟练掌握“MOP”功能能帮助更加快速有效地解决问题，希望同仁在以后遇到同类故障时可以参考。

5.故障B过程、排查及解决

某轮2018年7月1日，主机“MOP”出现NO.7缸“exhaust valve stroke low"报警，并触发主机“slow down",随即自动复位；随后直至7月8日、7月9日，再次出现该报警；正常运行时主机排烟温度及爆压等热工参数未见异常。

根据说明书分析问题可能的原因，先易后难，于7月10日更换了该缸排气阀位置探头，但问题没有解决，7月11日该报警再次出现。

7月12日再次出现“exhaust valve stroke low"报警，同时出现“fuel plunger store too low"报警，也随即复位。

7月13日下午，船上组织更换备用FIVA阀，仔细察看拆下的FIVA阀未见异常情况；在主机运行两小时后，“exhaust valve stroke low"报警及“fuel plunger store too low"报警再次出现；随后把主机NO.6与NO.7两个缸的FIVA阀对调进一步观察主机运行情况，但当主机在运行至7月14日早上04：45及05：05（LT)，NO.7再次出现“exhaust valve stroke low"报警，并触发主机“slow down"；经过多天查找原因，问题仍然没有解决，经过几天的总体检查情况分析，“exhaust valve stroke low”的报警始终无法消除，最后分析不排除是排气阀本身的原因导致排气阀开、关不到位的可能性，准备对排气阀总成进行整体更换。

7月15日下午仔细比对了“MOP”内的报警及EVENT LOG中的参数图，发现“MOP”报警显示的是“exhaust valve stroke low”（机舱监控报警显示也是），但event log中的脉冲曲线图上，排气阀的脉冲是正常的，而燃油柱塞行程的脉冲线没有了（见图5），图上曲线故障指示与报警显示不一致。根据以上分析怀疑燃油柱塞行程探头工作异常，于是对其进行更换，（拆检拆下燃油柱塞行程探头发现探头腔内有少量的燃油），拆下燃油柱塞行程探头时“MOP”报警显示的是排气阀功能断线（见图6）；也就是说，在安装接报警通道时，把燃油柱塞行程低的报警，误接成了排气阀行程低报警，二者报警对调了。

图5 报警发生时“event log”脉冲曲线图中蓝色燃油脉冲线异常截图

图6 拆检燃油柱塞行程探头时“MOP”报警记录显示的是排气阀功能断线零截图

基于以上的原因分析，则可对之前的所有解决问题的措施及故障无法消除，进行合理的解释：1）船上做的都是针对解决排气阀的故障进行操作，而真正原因是燃油柱塞行程探头故障；2）7月1日报警后秒复位，第二次报警出现在7月8日，以及之后报警越来越频繁，是因为探头腔内燃油越积越多，从而影响到探头的灵敏性；3）在更换了燃油柱塞行程探头后（同时对腔内燃油进行了清理），主机没有再出报警；燃油柱塞行程探头腔内的燃油，应该是燃油套筒下部与泵壳之间胶圈密封不良所致。

更换了该缸燃油柱塞行程探头后，主机已运行多天没有再出现排气阀行程低报警，问题得到解决。故障B的原因查找与问题解决，历时较长，耗费了大量精力，虽然最终原因是报警安装错误所致，给查找故障过程增加了不少难度，但从中也能吸取到经验教训：一定要善于利用电喷机配置的“MOP”并熟练掌握其中各项功能，从中着手分析往往可以获得事半功倍的效果，这也是与传统机型分析解决问题过程中重点考虑思路不同的地方。