瓦錫蘭RT-flex主機排氣閥故障排除實例

范懷谷*

（福建省海運集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建福州，350009）

瓦錫蘭RT-flex主機排氣閥故障排除實例

范懷谷*

（福建省海運集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建福州，350009）

介紹某輪 6 RT-flex48T-D電噴柴油機故障排除過程，通過對其原理的分析，故障發(fā)生時的處理措施，說明對此設(shè)備加深了解和加強管理的必要性，最后提出對排氣閥故障預(yù)防的指導(dǎo)意見，對避免故障再次發(fā)生，保障主機安全運行有十分重要的意義。

伺服油；空氣彈簧；雙活塞機構(gòu)；單向節(jié)流閥；VCU

引言

近幾年，瓦錫蘭RT-flex系列柴油機，以其優(yōu)越的經(jīng)濟性、低排放和低轉(zhuǎn)速時的穩(wěn)定性受到了廣大船東的青睞，被廣泛應(yīng)用于各種類型新造商船上。而新技術(shù)的發(fā)展，對輪機管理人員的技術(shù)也有新的要求，一起小的故障，如果對其工作原理不熟悉，查找方向不對，就會浪費人力物力，耽誤船舶航行，造成不必要的經(jīng)濟損失。排氣閥作為柴油機的重要運動部件，直接與高溫高壓的燃?xì)饨佑|，工作條件極為惡劣，也極易發(fā)生故障。了解其結(jié)構(gòu)原理，累積一些排氣閥管理經(jīng)驗，做好平時的維護(hù)保養(yǎng)，預(yù)防故障的發(fā)生和及時排除故障，對輪機管理人員來說非常有必要。

1 排氣閥工作原理

圖1 排氣閥控制原理圖

瓦錫蘭RT-flex柴油機排氣閥采用液壓開閥和空氣彈簧關(guān)閥，與傳統(tǒng)液壓排氣閥有相似之處，但把傳統(tǒng)的凸輪驅(qū)動改成了伺服油驅(qū)動，電子控制，其它小細(xì)節(jié)也有一定程度的改進(jìn)。其工作原理如圖1，當(dāng)排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)時，伺服油4.11有一路通過排氣閥控制單元VCU（Exhaust valve control unit）4.10的內(nèi)部通道節(jié)流后到達(dá)VCU活塞上部，然后通過執(zhí)行油管4.66到達(dá)排氣閥雙活塞機構(gòu)Two-stage piston)4.69的上部空間，給系統(tǒng)補油再通過排氣閥上方的節(jié)流通道到達(dá)雙活塞機構(gòu)的下方，通過空氣彈簧活塞上方的出油口流出。這樣，如果因拆裝或其他原因系統(tǒng)殘有空氣的話就能及時排出，而且兩處的節(jié)流孔孔徑相同，不會在排氣閥上部蓄壓，使排氣閥保持關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)共軌電磁閥4.76得到FCM-20的開閥指令后，閥芯工作在下位有一路伺服油節(jié)流后通過電磁閥到達(dá)VCU的2位3通閥下部，推動閥芯上移，使較大量的伺服油到達(dá)VCU活塞下部，推動活塞上移，使原來蓄積在VCU活塞上部和管路油壓迅速升高并往排氣閥雙活塞機構(gòu)4.69上部移動，推動雙活塞機構(gòu)克服空氣彈簧壓力下移。雙活塞機構(gòu)外部為導(dǎo)向活塞（Piston guide）,內(nèi)部為內(nèi)活塞(Inside piston)。導(dǎo)向活塞行程不長，但在下行中可以關(guān)閉雙活塞機構(gòu)上下端的節(jié)流通道，使內(nèi)活塞在急需下行過程中和氣閥完全開啟后壓力得到保持。

當(dāng)FCM-20給出關(guān)閥信號時，共軌電磁閥4.76閥芯工作在上位，VCU的2位3通閥下部壓力隨之泄掉，VCU活塞下移，使排氣閥雙活塞機構(gòu)上部油壓得到泄放，此時空氣彈簧的壓力足以把排氣閥4.01關(guān)閉。

由于主機采取WECS-9520控制系統(tǒng)，各缸都擁有獨立的FCM-20模塊處理氣缸的相關(guān)功能，排氣閥開啟和關(guān)閉的相關(guān)角度都是有FCM-20模塊根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角、理論開關(guān)閥角度和可變開關(guān)閥角度（VEO）通過計算得到。傳感器4.70-1可以實時的監(jiān)控排氣閥所在位置，使FCM-20模塊及時得到指令的執(zhí)行結(jié)果，計算開關(guān)閥的時間和角度。

2 故障現(xiàn)象

某輪主機型號為6RT-flex-48T-D，額定功率8280KW，額定轉(zhuǎn)速127RPM。某航次航行中轉(zhuǎn)速95RPM，電腦上FlexView界面出現(xiàn)主機NO.5缸排氣閥故障。主機各缸排氣溫度分別為：378℃ 384℃ 375℃ 374℃ 383℃ 383℃各缸掃氣溫度分別為50℃ 52℃ 49℃ 49℃ 50℃ 50℃當(dāng)剛剛發(fā)生故障報警時各缸排氣溫度和掃氣溫度保持不變，每次報警持續(xù)不足1秒鐘，就自動恢復(fù)正常，但出現(xiàn)頻繁報警；如圖2，每次警報出現(xiàn)到恢復(fù)時間都非常短，很難捕捉到真正報警時的氣閥運行曲線有什么特別。報警時FCM 20模塊上沒有供油信號，NO.5兩個缸油頭同時不供油，大約在正常供油10次左右，就有1至2次不供油，之后又轉(zhuǎn)為正常供油，如此反復(fù)。在這種情況下，若不減速，運行10分鐘左右NO.5缸排溫開始逐步下降，將至360℃，掃氣溫度將至48℃，主機增壓器運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。主機轉(zhuǎn)速降到85轉(zhuǎn)運行時，主機運行正常，各參數(shù)正常。

圖2 故障記錄電腦截屏

3 故障分析和排除

由于電腦軟件FlexView對整個主機運行有很好的監(jiān)控作用，所以最先還是先檢查電腦上的排氣閥各參數(shù)和排氣閥開關(guān)曲線圖。發(fā)現(xiàn)No.5缸排氣閥的開啟電流、關(guān)閉電流、開啟延時、關(guān)閉延時數(shù)值均和別的缸差別不大。再檢查開啟和關(guān)閉的曲線圖，也沒有看出明顯的差別。也行是故障時間太短難以捕捉到故障時的正情況，也許處在臨界點和正常值本來差別就不大，所以只能按故障出現(xiàn)的可能性逐個排查。

警報記錄顯示每次故障(Cylinder Fail)出現(xiàn)之前，都先出現(xiàn)一個信息(Message)，內(nèi)容為排氣閥關(guān)閉過早(ME Exh.Valve Early Closing)，所以還是從這方面開始查找原因。根據(jù)說明書提示先檢查空氣壓力，此時為6.5Bar，符合說明書要求。接著停車檢查排氣閥控制單元VCU上的節(jié)流孔是否堵塞，然后是檢查排氣閥4.10是否存在機械故障。都得到否認(rèn)后再檢查系統(tǒng)是否有漏油，松開檢測點4.17，并沒有發(fā)現(xiàn)漏油。于是就懷疑控制系統(tǒng)FCM-20存在故障了。先是將各接頭重新上緊，發(fā)現(xiàn)沒有效果后再停車更換整改FCM-20模塊。

重新起動主機，發(fā)現(xiàn)故障仍然沒有被消除，于是船上人員開始對外咨詢專業(yè)人士，在專業(yè)人士的提醒下，拆下空氣彈簧的單向節(jié)流閥4.06，發(fā)現(xiàn)里面有較多的機油流出，很顯然節(jié)流孔已被堵住，單向節(jié)流閥只取到了單向閥的作用。至此原因被查出，由于單向節(jié)流閥4.06的節(jié)流孔臟堵，空氣彈簧里面的殘油不能及時排出，加上空氣彈簧活塞存在一定的泄漏，使里面的殘油累積，占據(jù)了一定的體積空間。當(dāng)活塞下行對空氣進(jìn)行壓縮時，由于壓縮終了空氣可用的體積減小，壓縮比增大，也使得壓縮終了壓力增大，在啟閥油壓得到泄放時，過高的空氣壓力就會使空氣彈簧活塞迅速上升，從而使氣閥關(guān)閉時間過早。

4 管理總結(jié)和故障預(yù)防

（1）加強輪機管理人員對新機型的熟悉很有必要。從本次故障處理過程中可以看出對設(shè)備有一個系統(tǒng)的了解很有必要，傳統(tǒng)的液壓排氣閥很多空氣彈簧進(jìn)口都設(shè)計成單向閥，希望不漏氣最好，而新機型既然有不同的設(shè)計，就要及時搞懂廠家的設(shè)計意圖。其他各處也做了很多改進(jìn)，特別要明白各節(jié)流孔的作用，經(jīng)常性的對這些節(jié)流孔進(jìn)行清潔疏通。

（2）值班人員巡查時要檢查殘油收集裝置7.18是否能自動放殘，如有臟堵要及時手動放殘。注意各缸蓄壓管4.66的溫度變化和脈動是否有異常。多關(guān)注FlexView軟件上排氣閥曲線及各參數(shù)變化，定期以截屏方式保存下來，以備日后對比。對參數(shù)明顯變化的排氣閥要格外關(guān)注，及時作出預(yù)案。

（3）保持潤滑油的清潔，加強潤滑油的凈化。進(jìn)入排氣閥的伺服油經(jīng)過凈油機，機油濾器，伺服油濾器等多重凈化，就是為了保證油的清潔。伺服油中的顆粒會引起排氣閥及控制機構(gòu)元件的磨損和卡阻。所以要加強管理，濾器要經(jīng)常清洗，旁通濾器不可使用過久。定期化驗油質(zhì)，監(jiān)控滑油狀況。

（4）經(jīng)常利用停車時間檢查閥桿動作情況。停車后關(guān)閉機油泵，切斷空氣彈簧總氣路，然后在漏油收集器7.18處手動打開放殘閥，在FlexView軟件觀察電流變化，就知道是否完全開啟。等各缸都完全開啟后再關(guān)閉放殘閥，重新供應(yīng)空氣彈簧空氣，看是否能完全關(guān)閉。這樣就能同時檢查氣閥是否活絡(luò)和單向節(jié)流閥4.06工作是否正常。

（5）在節(jié)能減排的情況下盡量縮短排氣閥的解體保養(yǎng)時間，避免機械卡阻。檢修時注意各潤滑油通道是否正常，各參數(shù)是否符合要求。

5 結(jié)束語

輪機管理人員由于對電噴主機的部件結(jié)構(gòu)、工作原理、日常操作以及維護(hù)保養(yǎng)不夠熟悉或缺乏足夠經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)不了故障征兆，不能正確分析故障現(xiàn)象，處理故障時走彎路，導(dǎo)致備件資源極大浪費，也置船舶安全于極大風(fēng)險之中，這樣的事故案例比比皆是。本文通過排氣閥故障排除的案例拋磚引玉，希望輪機管理人員加強自身業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，也希望管船公司加強人員培訓(xùn)，使其熟悉新設(shè)備、新技術(shù)，提高對機器設(shè)備的操控能力，節(jié)省船舶營運成本，保證船舶航行安全。

[1]Wartsila RT-Flex48T-D Operating Manual[M]. Wartsila Switzerland Ltd.2012.

[2]RT-Flex Engines Training Course[M].HHM Diesel Training Center.2012

[3]周明順.船舶柴油機[M].大連:大連海事大學(xué)出版社,2009.

[4]張波.瓦錫蘭RT-Flex 60C主機排氣閥故障1例[J].航海技術(shù),2015(03):57-59.

[5]孫長飛,潘汝良,李勇.瓦錫蘭RT-flex柴油機異常降速故障分析一例[J].航海技術(shù),2014(06):51-52..

Wartsila RT-flex Host Exhaust Valve Troubleshooting Example

FAN Huaigu*
(Fujian Province Shipping Group Co.,Ltd.,Fujian Fuzhou,350009,China)

This paper introduces the process of trouble shooting of Wartsila 6RT-flex48T-D diesel engine.Through the analysis of its working principle and the treatment measures when failures occur,explains the essentiality for good understanding and strength management of this equipment.Finally it gives the ideas for fault prevention and trouble shooting.It has a very important significance to avoid the failure occurrence and ensure engine safety running.

Servo oil; Air spring; Two-stage piston; Non-return valve with throttle; VCU

U672

A

1672-9129(2017)04-0070-03

范懷谷.瓦錫蘭RT-flex主機排氣閥故障排除實例[J].數(shù)碼設(shè)計,2017,6(4):70-72.

Cite：FAN Huaigu.Wartsila RT-flex Host Exhaust Valve Troubleshooting Example[J].Peak Data Science,2017,6(4):70-72.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.018

2017-01-15；

2017-02-10。

范懷谷（1978-），福建，福建省海運集團(tuán)有限責(zé)任公司，輪機長。E-mail:fanshipping@163.com