某轮ALPHA 气缸注油器系统故障分析与处理

吴海春

（渤海船舶职业学院，辽宁 兴城 125105）

引言

某轮主机为二冲程直流扫气十字头式柴油机，机型为MAN B&W-6S35MC，其气缸油系统为Alpha 电子注油器系统。某日，该轮在大连港锚地准备靠泊大连港，驾驶台下达备车指令，机舱进行暖机等事宜完毕后，大管轮在手动模式下运行泵站，检查气缸油压力和油温是否在规定范围内，以及泵站滤器的压差指示计是否显示绿色等，待一切正常后，将泵站转到自动模式。随后，大管轮在人机交互（HMI）面板上按下“PRELUB.”按键进行预润滑，准备进行盘车，但却发现柴油机各缸中间盒上用来显示注油器注油动作是否已执行的LED 指示灯没有闪烁，表示预润滑指令没有被执行。由于驾驶台要紧急动车，轮机部需要尽快将故障解决，于是轮机长带领轮机员们对故障进行排查[1-3]。

1 Alpha 气缸注油器系统简介

1.1 Alpha 注油器系统的组成

Alpha 注油器系统主要由泵站、注油器单元、Alpha 注油器控制单元ALCU、人工交互（HMI）面板、负荷变送器、触发器系统（曲轴编码器）和备用触发器系统等组成，如图1 所示。ALCU 由主控制单元（MCU）、开关板单元（SBU）和备用控制单元（BCU）三大单元组成，并安装在一个控制箱内，通过一个接线端子排和柴油机上的所有电信号进行交互，电源为24 V 直流电，由两个独立的各自带断路器的不间断电源（UPS）提供。泵站由2 台独立的增压油泵、2 个启动屏、加热线圈、滤器和油箱等组成，增压油泵将气缸油升压到4～5 MPa 后，泵入注油器，每台油泵配有1 个启动屏，电源为440 V 交流电，且每个启动屏内设有1 个断路器。注油器单元每缸设有1 套，对于缸径在700～980 mm 的柴油机，每套配有2 个注油器，对于中小缸径的柴油机，每套配有1 个注油器，每套注油器单元的进油处有个充氮压力为2.5～3.0 MPa 的蓄压器，在出口处有个充氮压力为0.15 MPa 的蓄压器，根据不同的机型，每个注油器有3～6 个注油柱塞，并且装有1 个反馈传感器和1 个电磁阀。HMI 面板一般安装在机舱集控室，可以单独调整气缸油注油器并显示出各种数值和报警，还可以手动启动油泵和进行气缸油预润滑等操作[4]。

1.2 Alpha 注油器系统的运行模式

HMI 面板上设有运行模式选择开关，可以在“Auto”、“MCU”和“BCU”三种模式之间进行切换，如下页图2 所示[5]。

1）Auto 模式:系统自动选择MCU 模式，若MCU失效，BCU 模式自动接管，同时控制板上的“BCU in Ctrl.”灯亮。此模式下，当主机备车，辅助鼓风机启动时，泵站会自动启动，同时注油器系统也会自动进行预润滑。

2）MCU 模式：基于从曲轴转角编码器上传来的2个信号（1 号缸上止点信号和曲轴位置传感器信号），并在压缩行程向第一道环槽内注油；主控单元通过负荷变送器传来的油门信号，以及HMI 中根据注油因子ACC 和燃油含硫量而制定的预先设定值，运算处理各种数据后，通过激发位于每个相关注油器上的电磁阀来注油。

3）BCU 模式：利用装在主机飞轮上的速度传感器的转速信号和负荷变送器传来的油门信号，以及HMI中根据注油因子ACC 和燃油含硫量而制定的预先设定值来激发注油器注油。注油率最小值一般为主机基本注油率加50%。

2 故障分析与排除

根据Alpha 注油器系统的组成，影响注油器注油动作执行的主要有泵站、ALCU 单元和注油器单元。工作人员在按下预润滑“PRELUB.”按键前曾检查过泵站，油压、温度等都在正常范围内，所以因泵站而引起的故障可以排除。另外，该轮的Alpha 注油器单元每缸设有1 套，如果是注油器单元有故障也只会影响单缸预润滑，不会各缸都不润滑，因此，可以判断注油器单元也没有问题。这样，问题极可能出在注油系统的大脑ALCU 单元上。故障发生时运行模式转换开关打在Auto 模式，因集控室的人机交互（HMI）面板上没有任何报警显示，“BCU in Ctrl.”的指示灯也没有亮，而且将模式转到BCU 模式后，按下“PRELUB.”键仍然没有进行预润滑，所以，可以初步判断MCU 单元基本没有问题。为了进一步查找故障的原因，工作人员来到机舱的底层的ALCU 单元，两个不间断电源指示灯均正常点亮，MCU 和BCU 电源故障也可以排除。对照电气接线图，查看印刷电路板的各个板块外观及各单元熔断丝均未发现任何异常，并且考虑Alpha 注油器的警报器已经和主机安全与报警系统融合在一起，如果发生电源故障、MCU 或BCU 单元失效等故障，主机安全与报警系统应该会有所动作。为了判断是否由软件引起的问题，工作人员将MCU 进行复位，其复位操作是中断MCU 电源5 s，但复位后仍然不能预润滑。

经初步排查后，依然没有发现问题所在，于是工作人员决定对照电气接线图深入查找线路问题，查看是否存在短路和断路等情况。如图3 所示，当在HMI上按下预润滑“PRELUB.”键时，MCU 单元印刷板块J30 的7、8 触点将分别与×1 单元的25、26 接线柱相连，于是检查该线路是否出现短路或者断路的情况，以及电信号的电流值是否在规定范围内。经过测量发现×1 单元接线柱另一侧的引出端在触发预润滑指令时没有电流信号，工作人员将接线柱拆下，用电子精密仪器清洗剂进行清洗，然后装复，机舱在HMI 面板上按下“PRELUB.”键时，预润滑功能恢复正常，故障得以排除。

3 建议

1）严格参照维护保养手册对Alpha 注油器系统进行定期维护，Alpha 注油器系统维护保养手册中明确要求，每半年要紧固各控制箱和接线盒内的接线头，检查保养接触器、继电器，清洁各控制电路板等。如果保养措施做的到位，该故障其实是可以避免的。

2）某轮由于设计制造的原因，工作起来振动较剧烈，这次的Alpha 注油器系统故障应该也由于船体振动而使印刷电路板上的接线柱接头松动，进而造成线路断路。电气设备的保养除了应该特别注意保持工作环境清洁外，另外就是尽量减少船体振动等外界因素的影响。比较重要的控制单元一般都安装在比较平稳的集控室之中，据了解MAN 公司在安装ALCU 单元时大都安装于集控室，但该轮却安装在机舱底层，建议后期对ALCU 单元的安装位置进行改动，将其移入集控室，避免将来该单元再次出现接头松动的问题。

3）Alpha 注油器系统还设有紧急控制方式，如果所有的外部触发传感器（曲轴编码器、2 个速度传感器）都损坏，船上又无法修理时，依靠MCU 或BCU 板内置触发器，每秒发射一个脉冲信号，即每秒注油一次，注油率比基本注油率增加25%，维持系统一定的润滑水平。在这种紧急模式下，BCU 将不起作用，MCU 的降速功能将保持动作，使主机保持在60 r/min的固定速度运转。作为轮机员，应该清楚该系统的应急操作，在MCU 和BCU 失效时，为了紧急动车，可以手动切换到紧急控制方式，其切换方式是断开MCU-J22 的接线头1，连接一条从MCU-J52 接线头4 到MCU-J22 接线头1 的额外线路，从而激活紧急控制模式。