解析主機(jī)電子VIT故障的排除

摘要：本文介紹的是在測量主機(jī)示功圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)各缸VIT齒條沒有動作;通過分析主機(jī)電子VIT的工作原理，檢查發(fā)現(xiàn)電子VIT的I/P轉(zhuǎn)換器動作異常，排除主機(jī)電子VIT故障的過程和經(jīng)驗(yàn)，供大家參考。

關(guān)鍵詞：電子VIT I/P轉(zhuǎn)換器 爆壓 維護(hù)管理

某輪，主機(jī)型號MAN B&W 12K98MC，額定功率68640 kW，額定轉(zhuǎn)速94 r/min， NABTESCO M-800-Ⅲ主機(jī)遙控系統(tǒng)和MG-800電子調(diào)速器系統(tǒng)，電子VIT（ Variable Injection Timing可變噴油定時(shí)）系統(tǒng)。

1 故障現(xiàn)象

某日，主機(jī)正車穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)在80 r/min，測量電子示功圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)各缸VIT齒條沒有動作。進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)旁操縱臺后面的I/P（電流/壓力）轉(zhuǎn)換器（主機(jī)遙控系統(tǒng)中的53號閥）沒有氣壓信號輸出。

2 電子VIT簡介

目前，電子VIT廣泛應(yīng)用于船舶主機(jī)上，從而降低了主機(jī)部分負(fù)荷耗油率，提高了主機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

2.1 電子VIT作用和原理

電子VIT系統(tǒng)只有在主機(jī)正車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有效，它的主要作用是通過改變主機(jī)的噴油提前角使主機(jī)氣缸內(nèi)的最大爆發(fā)壓力Pmax（簡稱爆壓）處于相對較大值，從而達(dá)到節(jié)省燃油，提高主機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。其工作原理是通過安裝在主機(jī)掃氣筒上的掃氣壓力傳感器，采集主機(jī)的掃氣壓力信號P sc，并將采集到的掃氣壓力信號輸入到電子調(diào)速器中，再結(jié)合調(diào)速器中的轉(zhuǎn)速信號以及調(diào)速器執(zhí)行器的位置信號，由電子調(diào)速器進(jìn)行計(jì)算、比較后對外輸出一個在4～20mA之間變化的電流信號I，這個電流信號被送到安裝在主機(jī)機(jī)旁操縱臺后面的I/P轉(zhuǎn)換器，通過轉(zhuǎn)換器將輸入的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)?.5～5.0bar氣壓信號P，再通過空氣壓力的變化控制各缸VIT執(zhí)行機(jī)構(gòu)來改變各缸高壓油泵VIT齒條的大小，來控制高壓油泵供油提前角，從而達(dá)到控制爆壓和節(jié)約燃油的目的。

2.2 電子VIT的相關(guān)參數(shù)

電子調(diào)速器內(nèi)部有許多相關(guān)VIT的參數(shù)，摘錄部分相關(guān)參數(shù)，見表1。

表1

地址碼 用途 符號 解 ?釋 單位 調(diào)節(jié)范圍 設(shè)定值

021 監(jiān)視 計(jì)算的壓縮壓力 bar

025 監(jiān)視 計(jì)算的爆壓與壓縮壓力的差值 bar

026 監(jiān)視 I 電子調(diào)速器輸出沒有過濾的VIT信號 mA

040 監(jiān)視 VIT工作曲線 （曲線1～5）

041 監(jiān)視 I 電子調(diào)速器輸出VIT信號 mA

042 監(jiān)視 主機(jī)轉(zhuǎn)速的相對值

043 監(jiān)視 高壓油泵刻度的相對值

044 監(jiān)視 掃氣壓力絕對值 |bar|

045 監(jiān)視 VIT控制（）的假想負(fù)荷 %

097 VIT 燃油質(zhì)量不同時(shí)的爆壓補(bǔ)償值 bar -99.9～100.0 -5.0

235 VIT 氣缸內(nèi)的最大爆壓 |bar| 100～250 141

236 VIT 從壓縮壓力到爆壓的最大差值 bar 0～50 35

237 VIT 壓縮壓力與掃氣壓力的比值 |bar|/

|bar| 25.0～50.0 33.74

238 VIT 轉(zhuǎn)折點(diǎn)的負(fù)荷（相對值 ） 0.50～0.95 0.88

239 VIT 曲線Ⅲ的最小負(fù)荷（相對值） 0.00～0.60 0.40

240 VIT 轉(zhuǎn)折點(diǎn)壓縮壓力與爆壓的差值 bar 10.0～50.0 31.0

241 VIT MCR點(diǎn)壓縮壓力與爆壓的差值 bar 0.0～25.0 15.0

242 VIT 壓縮壓力與爆壓的最小差值 bar -50.0～50.0 11.0

243 VIT 與控制電流I（4～20mA）的換算因數(shù) mA/bar 0.00～2.00 0.36

244 VIT 可控范圍內(nèi)壓縮壓力與爆壓的最大值

（防止掃氣壓力傳感器故障時(shí)爆壓太大） bar 0.0～20.0 15.0

248 SYS. 額定轉(zhuǎn)速 rpm 20.0～999.9 94.0

249 VIT 手動取消VIT功能（輸入1取消） 0～3 0

注：設(shè)定值為試航時(shí)按照主機(jī)的實(shí)際工況進(jìn)行設(shè)定。使用的燃油比重為973.0kg/m?。如果把地址碼TK-200更改為“1”，則地址碼TK-020～TK-045用來監(jiān)視VIT的控制。

2.3 電子VIT的參數(shù)調(diào)整

電子VIT的調(diào)整是船舶主機(jī)性能調(diào)整的一個重要組成，它可分為靜態(tài)調(diào)整與動態(tài)調(diào)整兩個部分。靜態(tài)調(diào)整在主機(jī)磨合階段前必須完成，是動態(tài)調(diào)整的基礎(chǔ)，主要包括兩個內(nèi)容：一是對I/P轉(zhuǎn)換器的線性關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整使I/P轉(zhuǎn)換器的輸入電流與輸出空氣壓力滿足一定的線性關(guān)系;二是對VIT齒條行程與空氣壓力的線性關(guān)系調(diào)整，通過對控制VIT齒條的氣缸進(jìn)行調(diào)整使氣缸的輸入空氣壓力與氣缸所控制的VIT齒條行程滿足一定的線性關(guān)系。動態(tài)調(diào)整指主機(jī)在按推進(jìn)特性運(yùn)行過程中，根據(jù)所測得的參數(shù)對電子調(diào)速器內(nèi)部用來控制VIT的部分參數(shù) （KC、KⅠ、Poffset）進(jìn)行調(diào)整，從而保證柴油機(jī)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)及轉(zhuǎn)折點(diǎn)以上負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爆壓保持不變，這是電子VIT調(diào)整最終所要達(dá)到的主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。說明書上有具體的參數(shù)調(diào)整過程，這里就不在敘述。

2.4 電子VIT的特性曲線圖

電子VIT共用五個工作特性曲線（見圖1），正常情況下工作在四個特性曲線上，下面分別進(jìn)行闡述。

（1）曲線Ⅰ

爆壓Pmax與壓縮壓力Pcomp的差值是個變量，它隨著掃氣壓力的變化而變化。主機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮壓力與掃氣壓力Psc，abs的比值是一個常數(shù)KC。endprint

ΔPⅠ=Pmax-Pcomp=Pmax-Kc×Psc，abs

由以上公式和曲線Ⅰ可知，此時(shí)爆壓為最大設(shè)定值，只與掃氣壓力有關(guān)，且與掃氣壓力成反比。

（2）曲線Ⅱ

ΔPⅡ=ΔPmax.till

曲線Ⅱ是爆壓和壓縮壓力允許的最大差值，只有曲線Ⅰ和曲線Ⅲ相交叉且爆壓與壓縮壓力的差值超過允許值時(shí)，才會出現(xiàn)曲線Ⅱ。曲線Ⅱ又分為高的掃氣壓力和低的掃氣壓力兩種情況：

① 高的掃氣壓力

如果掃氣壓力較高，則氣缸內(nèi)的壓縮壓力也較高，爆壓與壓縮壓力的差值就較小，沒有達(dá)到最大允許值，轉(zhuǎn)折點(diǎn)將位于左側(cè)，見圖示，曲線Ⅰ和曲線Ⅲ的交叉點(diǎn)（A點(diǎn)）位于曲線Ⅱ的下方，ΔPⅡ也就不起作用。

② 高的掃氣壓力

如果掃氣壓力較低，則氣缸內(nèi)的壓縮壓力也較低，爆壓與壓縮壓力的差值就較大，超過了最大允許值，轉(zhuǎn)折點(diǎn)將位于右側(cè)（見圖2），曲線Ⅰ和曲線Ⅲ的交叉點(diǎn)（B點(diǎn)）位于曲線Ⅱ的上方，ΔPⅡ也就起作用，ΔPⅡ=ΔPmax.till。

（3）曲線Ⅲ

曲線Ⅲ是爆壓與壓縮壓力的差值ΔPⅢ與主機(jī)的負(fù)荷成正比例，它由主機(jī)的轉(zhuǎn)速和高壓油泵的刻度來決定。

ΔPⅢ=（ ΔPk-ΔPmin ? ）（Nr×Ir-Pmin）

由以上公式可知，只有Nr和Ir是變量，其他參數(shù)可以從表一中查出。

（4）曲線Ⅳ

ΔPⅣ=ΔPmin

主機(jī)在機(jī)動操縱時(shí)，為了避免各缸VIT頻繁動作，爆壓與壓縮壓力的差值固定在。

（5）曲線Ⅴ

如果掃氣壓力傳感器故障，為了防止主機(jī)爆壓過高，通過曲線Ⅴ來進(jìn)行限制。如果曲線Ⅴ起作用，將有警報(bào)發(fā)出。

ΔPv=（ ΔPk-ΔPMCR ）（1-Nr×Ir）+ΔPMCR+Pmax，control

2.5 電子調(diào)速器選擇VIT曲線

以上5個曲線時(shí)刻不停地在計(jì)算，電子調(diào)速器將按照下面的關(guān)系來選擇哪一個曲線：

ΔP=min（ΔPⅠ，ΔPⅢ，ΔPv，max（ΔPⅢ，ΔPⅣ））

可通過地址碼TK-40查看電子VIT運(yùn)行在那一個曲線上。

電子調(diào)速器輸出到I/P轉(zhuǎn)換器的電流信號為：

Ⅰ=KⅠ（ΔP+Poffset）+4（mA）

可通過地址碼TK-41查看電子調(diào)速器輸出的電流信號I。

3 故障排查

（1）檢查主機(jī)各缸VIT控制的閥件

主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)或操縱模式的不同，各缸VIT執(zhí)行器52受控的氣壓也不同。

主機(jī)停車或倒車時(shí)，三位兩通電磁閥40得電，工作于左位，7bar的空氣經(jīng)調(diào)壓閥59和閥40，到達(dá)各缸的VIT，使VIT執(zhí)行器的閥受控，7bar空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)推動活塞帶動VIT齒條動作，壓力表51將顯示固定的氣壓信號;

主機(jī)轉(zhuǎn)換到機(jī)旁操縱時(shí)，7bar的空氣使兩位三通閥54受控，工作于下位，控制空氣經(jīng)調(diào)壓閥45和閥54，此時(shí)閥40斷電，工作于右位，控制空氣經(jīng)此閥到達(dá)各缸的VIT執(zhí)行器，壓力表51將顯示固定的氣壓信號;

主機(jī)遙控正車運(yùn)行時(shí)，閥40斷電，工作于右位。從機(jī)旁操縱來的空氣壓力為0，使閥54不受控，工作于上位。此時(shí)，電子調(diào)速器輸出的電流I信號到達(dá)I/P轉(zhuǎn)換器53，電流信號轉(zhuǎn)換為氣壓信號，使7bar的空氣經(jīng)53、54和40到達(dá)各缸的VIT執(zhí)行器。

通過檢查試驗(yàn)閥40、閥54和壓力表51工作正常。主機(jī)正車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)I/P轉(zhuǎn)換器53沒有氣壓信號輸出。

（2）檢查主機(jī)電子調(diào)速器內(nèi)部VIT的參數(shù)

從集控室的電子調(diào)速器操作面板上檢查內(nèi)部有關(guān)電子VIT的參數(shù)，與出廠設(shè)定值一樣。

（3）檢查主機(jī)電子調(diào)速器內(nèi)掃氣壓力傳感器信號

主機(jī)正車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過地址碼TK-12查看主機(jī)掃氣壓力數(shù)值，與現(xiàn)場壓力表數(shù)值相同;主機(jī)停車時(shí)，TK-12顯示為0。說明掃氣壓力傳感器正常。

（4）檢查主機(jī)電子調(diào)速器輸出電流I

主機(jī)完車狀態(tài)下，設(shè)置地址碼TK-249為1，取消VIT功能。切斷三位兩通電磁閥40的電源。設(shè)置TK-234為4mA ，檢查TK-41是不是顯示4mA，如果不是，可通過調(diào)節(jié)TK-209使TK-41為4mA，檢查I/P轉(zhuǎn)換器輸出氣壓是不是0.5bar;設(shè)置TK-234為20mA ，檢查TK-41是不是顯示20mA，如果不是，可通過調(diào)節(jié)TK-210使TK-41為20mA，檢查I/P轉(zhuǎn)換器輸出氣壓是不是5.0bar。通過以上試驗(yàn)，I/P轉(zhuǎn)換器53沒有氣壓信號輸出。進(jìn)一步檢查，至I/P轉(zhuǎn)換器前的電流I與電子調(diào)速器TK-41輸出的電流一致，證實(shí)了I/P轉(zhuǎn)換器存在故障。

（5）檢查I/P轉(zhuǎn)換器

I/P轉(zhuǎn)換器（見圖4實(shí)物）是把直流電信號轉(zhuǎn)換為氣壓信號，內(nèi)部有電磁線圈來控制閥開度的大小。解體清潔I/P轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的小孔，部件有少量磨損，修理后安裝。經(jīng)試驗(yàn)，I/P轉(zhuǎn)換器暫時(shí)能夠使用。同時(shí)，申請備件。

4 維護(hù)管理

4.1 電子VIT根據(jù)燃油質(zhì)量不同進(jìn)行調(diào)節(jié)

電子調(diào)速器內(nèi)部有一個參數(shù)TK-097（Poffset），通過調(diào)節(jié)此數(shù)值，可以使噴油定時(shí)與所用的燃油質(zhì)量相匹配。目前，船舶使用的重燃油（HFO）的發(fā)火特性與其他燃油不同。在相同的噴油始點(diǎn)，發(fā)火特性差的燃油將導(dǎo)致較低的燃燒壓力，較長的發(fā)火延遲，爆壓將降低，增加了燃油的消耗。在使用劣質(zhì)燃油或主機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以適當(dāng)增大參數(shù)TK-097（Poffset）的數(shù)值。Ⅰ=KⅠ（ΔP+Poffset）+4（mA）。按照上面的公式，TK-097變大，電子調(diào)速器輸出的電流I變大，I/P轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓變大，VIT齒條變大，噴油提前，提高了爆壓。這樣能起到節(jié)能減排的目的。

4.2 日常維護(hù)管理

電子VIT能夠明顯提高主機(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性。為了確保電子VIT工況良好，在日常工作和管理中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

按照說明書的要求定期解體高壓油泵，更換密封圈，防止高壓油泵套筒卡死后VIT不起作用。每天檢查各缸VIT齒條并進(jìn)行加油潤滑;

檢查保養(yǎng)控制空氣干燥器，確保工況良好，定期清洗空氣濾器并對控制空氣進(jìn)行放殘。I/P轉(zhuǎn)換器的機(jī)械部分屬于精密部件，如果控制空氣中水分或雜質(zhì)過多，必然會引起I/P轉(zhuǎn)換器的失靈;

不能隨意修改電子調(diào)速器內(nèi)的各種參數(shù);

主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，檢查I/P轉(zhuǎn)換器后面的壓力表顯示是否正常;

定期檢查掃氣壓力傳感器是否正常。

4.3 電子VIT故障后的應(yīng)急措施

如果主機(jī)較高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電子VIT出現(xiàn)故障不起作用，可以按下三位兩通電磁閥40的手動按鈕并鎖定，強(qiáng)制讓閥40工作于左位，手動調(diào)節(jié)減壓閥59，使其輸出固定的氣壓信號。然后，測量主機(jī)各缸的示功圖，檢查各缸的爆壓，如果爆壓過高，調(diào)小減壓閥的輸出壓力。

5 結(jié)束語

電子VIT對主機(jī)在高負(fù)荷降低燃油消耗非常重要。因此，平時(shí)認(rèn)真研讀說明書的每一句話，說明書是最好的老師。對于出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象應(yīng)認(rèn)真對待，找出故障的所在。endprint