PA6柴油发电机自动停机故障排除与启示

翦华军，刘晓英

(1.海军91999部队，山东 青岛 266011；2.武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064)

0 引言

PA6柴油机的性能指标比较先进，体现了现代中速柴油机的特点，广泛用作铁路机车动力、船舶主机和电站柴油机。PA6柴油发电机作为某救生船的主要动力，其正常、平稳运行是船舶航行安全的重要保障。但是受柴油机本身的结构特征及工作环境等影响，柴油机运行中的故障率也较高，尤其是柴油机自动停机对船舶救生任务有着较大影响。

国内学者对柴油机自动停机故障研究较多，但是对传感器故障诱发柴油机自动停机的研究较少。由于科技的进步与发展，自动控制广泛应用于主机遥控、设备监测报警、温度和压力的自动调整等。柴油机电控系统停机报警信号有综合故障报警、滑油压力过低报警、淡水温度过高、超速报警等报警信号。自动化程度的大幅提高促使轮机管理重心发生根本性改变，由此对管理人员在理论基础与实践分析方面提出了更高要求。

本文以PA6柴油机为研究对象，首先分析柴油机自动停机故障机理，其次找出可能导致该故障发生的直接和间接原因，并提出故障排除方法和轮机人员日常维护柴油机的建议，对PA6柴油发电机的稳定运行具有现实参考意义。

1 故障现象

救生船担负海上应急救援任务，船舶装备的完好率非常重要。某救生船属于综合电力推进船，PA6柴油机在救生船上作为发电机用。当PA6柴油发电机停止工作时，不仅影响全船用电，还会影响海上救生任务的执行。在海上执行援救任务时，PA6柴油发电机在该船加速过程中出现自动停机故障，在集控室监控电脑显示屏上报警显示为“柴油机综合故障自动停机(RS485通讯)”，而且在监控电脑屏上复位后故障不能消除，导致救生船不能正常航行，无法按时完成救生任务。

2 故障原因分析

PA6柴油机在运行过程中突发停机的原因较多。除了因燃油压力和机油压力低、极限调速器动作、差示压力计动作、联合调节器停车电磁阀线圈失电和联合调节器内部故障等导致停机外，超速停车保护装置动作，使喷油泵齿条推向停油位也会导致柴油机停机。

PA6柴油发电机出现自动停机故障的有下列报警信号：柴油机超速(1 120 r/min)、柴油机进口滑油压力极低(0.47 MPa)、柴油机主轴承温度过高(120 ℃)、柴油机高温水温度过高(95 ℃)、柴油机进机滑油温度过高(75 ℃)、柴油发电机的供油量低(24 L/min)。本文从机械和电气2个方面分析PA6柴油发电机出现自动停机故障的原因。

2.1 从机械方面分析停机原因

(1)柴油机超速。柴油机运转到极限工作转速，通过超保装置动作，使柴油机停机。若对此不及时加以控制，可能在短时间内造成柴油机事故性损坏，甚至发生人员伤亡。

(2)柴油机进口滑油压力极低。机油稀释、机油滤清器堵塞、机油泵工作状态不良等都可造成柴油机自动停机。

(3)柴油机高温水温度过高。高温冷却水量不足、机带高温水泵损坏、温控阀不灵敏、柴油机超负荷运转、低温冷却水系统、海水冷却系统等方面的原因也可造成柴油机自动停机。

(4)可以用同样的方法来分析柴油机主轴承温度过高、柴油机进机滑油温度过高、柴油发电机的供油量低形成的原因。

2.2 从电气方面分析停机原因

(1)通过集控室监控电脑显示屏上显示的报警情况分析。

(2)对比分析柴油机停机前各种运行参数。

(3)通过柴油机各传感器信号传输路径，可以找出柴油机停机故障点和原因。柴油机传感器信号传输图见图1。

图1 柴油机传感器信号传输图

柴油机主轴承温度高的故障从电气方面分析有以下5种情况：

(1)主轴承温度传感器故障。

(2)温度传感器通讯故障。

(3)柴油机机旁接线箱内PLC模块故障。

(4)监控电脑信号处理模块故障。

(5)监控电脑信号与柴油机机旁接线箱内PLC模块通讯故障。

通过监控电脑显示屏上的报警点检查，经复位后故障报警信号仍不能消除，说明该故障是实际存在的。如果是误报警的故障，经复位处理后故障是可以消除的。

3 故障排除方法

3.1 从机械方面排除故障

(1)柴油机超速。一是检查调速器工作无异常；二是柴油机超速停车时，通过机旁控制箱的直流24 V电信号使超保电磁阀通电动作，向柴油机超速停车控制口提供3 MPa气源，从而切断燃油气动阀。若检查时发现超保电磁阀和燃油气动阀都没有动作，则排除柴油机超速停机。

(2)柴油机进口滑油压力极低。一是检查发现油底壳内滑油油位在正常范围内；二是使用滑油分析仪检查发现滑油没有进水或柴油，通过分析发现滑油质量合格；三是拆检滑油过滤器发现，滤清器没有脏堵；四是检查发现压力调节阀、安全阀工作正常；五是通过外接滑油压力表启机来检查发现，机带滑油泵工作正常、压力正常，滑油压力为0.62 MPa。

(3)柴油机高温水温度过高。一是检查发现高位膨胀水箱水位正常；二是检查发现机带高温水泵工作正常、温控阀工作正常；三是拆检淡水过滤器，发现滤清器没有脏堵；四是检查发现淡、海水冷却系统工作正常；五是检查柴油机各工作参数，确定柴油机没有超负荷运行。

(4)柴油机进机滑油温度过高。一是检查发现滑油冷却器没有脏堵；二是检查发现淡水冷却系统各泵、恒温阀工作正常。

(5)柴油发电机的供油量低。通过流量计测量柴油发电机的供油量大于24 L/min，符合要求。

综上所述，柴油机自动停机的故障原因不是由机械方面引起，需从电气方面进一步分析。

3.2 从电气方面排除故障

分析监控电脑机组滑油显示图后发现，前4个主轴承温度都为150 ℃，因而可以确定传感器本身无故障。排除故障方法如下：

(1)外观检查。检查柴油机机体上各传感器等是否完好，重点是传感器通讯及PLC模块、传感器各接线处是否有虚接、断线等情况。检查发现外观无故障。

(2)测量信号。通过万用表测量各传感器通讯与PLC模块的完好情况，发现主轴承温度传感器的模拟量没有输送到PLC模块。

(3)检查航空插头。从柴油机机体上将主轴承温度传感器的航空插头拆下，测量发现没有传输信号输出，说明故障点是航空插头。经过检查发现，航空插头内部接线脱焊。

(4)修复航空插头。重新焊接航空插头的内部接线，故障复位后监控电脑上机组停机时滑油显示图发现，轴承温度显示正常，说明故障已排除。

(5)启机确认。经过全面检查后确认机组故障点消除，启动柴油机运转来确认故障是否真正解决，启动后柴油机主轴承温度显示正常。

上述主轴承温度过高导致柴油机自动停机故障的分析方法可以用于分析其他引起柴油机自动停机的原因，从传感器本身、通讯、控制模块、接线等方面排除。

4 排除故障的建议与启示

4.1 排除故障的建议

在实际工作中为了确保柴油机安全，建议从以下4个方面排除故障：

(1)处理。柴油机出现故障后，船员应立即向驾驶室报告，同时适当降低主推进装置的转速，防止在网发电机超负荷运转。然后启动备用发电机，完成电站转换，逐渐增加负荷，恢复全船供电。接着启动故障柴油发电机电动滑油预供泵，打开示功阀后电动盘车，以防出现缸套过热、活塞卡滞等情况。最后用压缩空气对柴油机进行吹车。

(2)检查。检查监控电脑上自动停机报警点和机旁控制箱上的指示灯，以确定停机的类型。先从查找机械故障原因入手，再分析电气故障。实船运行中的发现，导致PA6柴油机自动停机故障多数是传感器、航空插头本身故障及其误报警。机体上共有18个自动停机保护传感器，故出现故障后应先从传感器和航空插头开始检查。

(3)测量。用万用表测量传感器本身是否完好，各继电器被人为短接后是否动作，测量PLC模块信号处理是否工作正常。从信号传输路径分析故障点，如传感器本身没有故障，要重点检查航空插头接线有无松动或脱焊。柴油机运行时振动较大，易把航空插头振坏。

(4)启动柴油机。在启动柴油机前，要找到故障原因并排除故障。自动停机的柴油机，在恢复正常运行时，应当十分慎重，否则可能造成更大的故障。当各类故障点排除处理后，将机旁接线箱和集控室内的“复位”按钮手动复位，重新启动柴油机。

4.2 排除故障的启示

柴油机出现故障后，要重视故障诊断与处理，要科学处置，防止处置随意与故障扩大，一定要确保柴油机安全。在故障诊断与处理过程中，排除柴油机故障的启示有以下4个方面：

(1)对比分析。对柴油机机械、电气方面表征的相关参数进行观察、纵向对比、横向分析，重点是停机前的参数。发现压力、温度等数值出现异常，直接判断机械方面的原因，此时直接对机械方面内容进行诊断，电气方面需要进一步测量各信号。

(2)安全处理。柴油机遇到故障停机后，船员应当采取有针对性的处理措施，以降低柴油机停机故障带来的影响。在排除故障过程中要借助相关的设备，保证排除故障过程的安全性；要遵循由简到繁的原则，不能仅通过表面现象确定故障点，注意深层次检查，一定要重视对航空插头的检查。

(3)预防保养。重视装备日常检修工作，提升船员的责任意识。由于测温传感器运行环境差，且安装在轴承油槽里的测温电阻长期浸泡在油里，并时刻承受油流的冲击和机组的振动，因此要把传感器的维护保养作为一项重要工作，特别是导致机组停机的传感器。在出海前，认真检查其接线是否有松动、安装螺母是否松脱，检查机体上航空插头是否有松动、断线、脱焊等情况，必要时可以用铁丝固定，防止振动脱落。

(4)改进装置。一是在机器自由端采用接线排代替航空插头，将传感器出线引至接线排，再将接线排出线引到柴油机接线箱，避免因航空插头接头损坏导致的数据变化或断线。当某个传感器出现故障时，更换接线排上故障传感器即可。二是采用传感器与电缆一体式的主轴承温度传感器，避免因焊接与拔插引起的接触不良故障。

5 结语

PA6柴油发电机自动停机故障会严重影响救生船的正常航行，因此在日常工作中，要落实船舶检修保养制度，特别是对传感器、航空插头的维护保养。当柴油机发生故障时，首先应该弄清楚故障现象，并结合工作原理分析其故障产生的原因，然后采取正确的方法查找故障部位，最后采取切实可行方法快速排除故障，保证救生船的正常航行。