一起主機(jī)不能遙控起動的故障分析

王海亮

摘 要：以一起主機(jī)操縱系統(tǒng)故障處理實(shí)例為背景，解析故障現(xiàn)象、操縱系統(tǒng)、故障處理技術(shù)，希望對船員的日常管理、故障判斷與處理起到積極的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：故障現(xiàn)象；系統(tǒng)分析；技術(shù)分析；結(jié)論與處理

0 引 言

某輪是一艘20 000噸散裝貨輪，跑國內(nèi)華東航線。天津新港船廠建造，1992年6月出廠投入營運(yùn)。主機(jī)型號MAN B&W; 6L42MC ，上海滬東造船廠制造。該輪配置具有壓力補(bǔ)償、空氣速度整定功能的WOODWARD PGA調(diào)速器；主機(jī)采用機(jī)艙集控室和機(jī)旁應(yīng)急操作兩種操縱方式；主機(jī)操縱系統(tǒng)采用MAN B&W;原裝進(jìn)口，集控室的油門和車鐘分開設(shè)置，空氣分配器換向和高壓油泵換向受車鐘控制，高壓油泵采用空氣停車氣缸停油機(jī)構(gòu)，主機(jī)起動采用油氣分進(jìn)模式。

1 故障現(xiàn)象

某日，抵港前進(jìn)行主機(jī)起動、換向試驗(yàn)，在集控室停車后，不能起動主機(jī)。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)：主機(jī)已到達(dá)發(fā)火轉(zhuǎn)速，調(diào)速器有輸出，停車氣缸空氣已正常釋放。將操作地點(diǎn)轉(zhuǎn)到機(jī)旁，正、倒車起動都能成功。因急于進(jìn)港，采用機(jī)旁應(yīng)急操作靠碼頭。離碼頭開船備車，再將機(jī)旁應(yīng)急操作轉(zhuǎn)到集控室控制，經(jīng)多次正、倒車起動試驗(yàn)，均正常，恢復(fù)集控室操縱航行。事后，同類現(xiàn)象偶有發(fā)生，多以倒車起動失敗現(xiàn)象出現(xiàn)，并經(jīng)多次起動試驗(yàn)后，可以正常起動。

2 操縱系統(tǒng)分析

按照MAN B&W; 6L42MC主機(jī)操縱系統(tǒng)圖解析，見圖1。

2.1 停車

當(dāng)接到駕駛臺車鐘指令后，將集控室車鐘放置停車位，并迅速將操縱手柄拉到“0”位、且調(diào)壓閥（62）動作關(guān)閉，切斷去調(diào)速器的轉(zhuǎn)速整定空氣，同時通過操縱手柄下部的凸輪激活停車閥（64）動作，引導(dǎo)控制空氣→快速泄放閥（58）→一路激活閥（38）→激活閥（25）→閥（128）→停車氣缸（45）進(jìn)氣動作，帶動油門總桿將高壓油泵齒條拉到“0”位，停止供油；另一路通過單向節(jié)流閥（69）→車鐘（70）前等待（為下一次換向做好準(zhǔn)備）和激活閥（67），閥（67）被激活后，走下位，控制空氣由減壓閥（66）→通過閥（67）下位→閥（71）到調(diào)速器，給調(diào)速器預(yù)整定轉(zhuǎn)速信號，為下一次起動做好準(zhǔn)備，如圖2所示。

2.2 換向（以正車換向?yàn)槔?/p>

受車鐘控制，必須使操縱手柄放在停車位，才能進(jìn)行換向操作。

當(dāng)接到駕駛臺正車換向車鐘指令后，操作車鐘手柄到正車位，車鐘（70）被激活→閥（29）后分二路：一路到閥（55）前等待；另一路激活正車閥（10）后，再分二路：一路使高壓油泵換向氣缸（13）向正車換向，另一路完成空氣分配器換向氣缸（57）正車換向后→激活閥（55），此時等在閥（55）前的空氣導(dǎo)通→閥（50）→到閥（37）前等待，完成車鐘換向動作（凸輪軸轉(zhuǎn)動時，按正車發(fā)火順序完成所有高壓油泵的換向）。

2.3 起動

操作操縱手柄至起動位置：起動閥（63）被激活，引導(dǎo)控制空氣使閥（37）受控→雙向止回閥（31）→激活閥（33）后：一路去激活起動空氣分配器進(jìn)氣閥（26）；另一路去激活主起動閥的控制閥（27），起動控制空氣作用使主起動閥打開，3MPa的起動空氣按正車發(fā)火順序進(jìn)入氣缸，起動主機(jī)。

操縱手柄在起動位置停留約1秒鐘后，繼續(xù)推動手柄至油門DEAD SLOW 位（越過起動位置）：操縱手柄下部的凸輪切斷起動閥（63）供氣、主起動閥在延遲1秒鐘后關(guān)閉，切斷停車閥（64）供氣、停車氣缸（45）放氣后，高壓油泵可以供油。此時調(diào)速器按減壓閥（66）預(yù)整定轉(zhuǎn)速信號壓力輸出油門刻度；同時調(diào)壓閥（62）被激活，控制空氣在閥（67）前等著。延時遲6秒鐘后，閥（67）的控制空氣釋放后、走上位，調(diào)速器接受調(diào)壓閥（62）轉(zhuǎn)速整定信號，按操縱手柄設(shè)定的油門刻度輸出對應(yīng)的負(fù)荷，完成起動運(yùn)轉(zhuǎn)。

值得注意的是：高壓油泵供油是在操縱手柄越過起動位置后：起動閥（63）停止向起動系統(tǒng)供氣（主起動閥在延遲1秒鐘后關(guān)閉是為了確保柴油機(jī)可靠啟動）；同時停車閥（64）停止供氣、停車氣缸（45）空氣釋放后開始進(jìn)行，以此來實(shí)現(xiàn)油氣分進(jìn)。

機(jī)旁應(yīng)急操作：當(dāng)調(diào)速器發(fā)生故障，通過應(yīng)急操縱臺轉(zhuǎn)換手輪由集控室切換到應(yīng)急操作位置，使調(diào)速器與調(diào)油軸脫開，而應(yīng)急操縱臺上的調(diào)油手柄與調(diào)油軸相連，通過機(jī)械連接直接控制高壓油泵的供油。此外，閥（100）須從正常位置切換到應(yīng)急位置狀態(tài)。

3 技術(shù)分析

集控室起動主機(jī)時，能聽到主啟動閥打開、壓縮空氣進(jìn)入氣缸的聲音，并從轉(zhuǎn)速表上顯示已過發(fā)火轉(zhuǎn)速，約有70rpm；檢查停車氣缸（45）已正常釋放，表明調(diào)油軸可以自由動作；再次起動時，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器有輸出，但很快就回到“0”位，因此懷疑是調(diào)速器故障、將油門拉回“0”位，使高壓油泵供油為零，造成不能起動成功。機(jī)旁應(yīng)急操縱是脫開調(diào)速器，直接操作與調(diào)油軸連接的調(diào)油手柄，使高壓油泵向噴油器供油，完成起動運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)前面故障現(xiàn)象表述，分析集控室起動失敗可能存在的幾方面原因。

3.1 調(diào)速器放大伺服器的功能

放大伺服器是連接于調(diào)速器并幫助主機(jī)能快速起動，在起動空氣向主機(jī)缸內(nèi)供氣時，該裝置同時向調(diào)速器提供壓力油，從而直接控制調(diào)速器動力油缸的輸出。

當(dāng)主起動閥打開時，約3MPa空氣進(jìn)入到放大伺服器活塞下部，推動活塞上移，將上部的油壓過止回閥：一路進(jìn)入調(diào)速器的壓力油系統(tǒng)，使調(diào)速器動力活塞向燃油增大方向移動；另一路到速度整定油缸，使速度整定彈簧向下壓，調(diào)速器齒輪泵的油就可流至調(diào)速器動力活塞。

主起動閥關(guān)閉后，放大器則通大氣。當(dāng)調(diào)速器油底殼的油被壓至油腔時，活塞在彈簧力的作用下回到原位，此時放大器處于為下一次起動做好準(zhǔn)備。從集控室轉(zhuǎn)速表上顯示已過發(fā)火轉(zhuǎn)速，且起動時能觀察到調(diào)速器有瞬時輸出最大（約7、8格），表明放大伺服器動作正常。

3.2 減壓閥（65）的功能

起動期間，提供至調(diào)速器的預(yù)設(shè)定轉(zhuǎn)速整定信號壓力（調(diào)節(jié)到1.6～2.0Pa）。經(jīng)停車后，閥（67）走下位，0.7MPa的控制空氣經(jīng)減壓閥（65）減壓后通過閥（67）下位→閥（71）到調(diào)速器，給調(diào)速器預(yù)整定轉(zhuǎn)速信號，為起動做好準(zhǔn)備。該輪減壓閥（65）調(diào)節(jié)壓力為1.7Pa（有壓力表指示），滿足起動要求。起動時，當(dāng)操縱手柄越過起動位置后，停車閥（61）動作、走下位，延遲6秒后，閥（67）的控制空氣經(jīng)節(jié)流止回閥（69）→快速泄放閥（58）→停車閥（64）放大氣，閥（67）走上位，切斷減壓閥（65）向調(diào)速器供氣。起動時，觀察到調(diào)速器輸出軸有瞬時輸出最大約七八格，達(dá)到起動轉(zhuǎn)速后，且在3格左右位置有幾秒鐘的停留，表明減壓閥（65）給調(diào)速器的預(yù)設(shè)定轉(zhuǎn)速整定信號正常。

3.3 調(diào)壓閥（62）的功能

完成起動過程后，根據(jù)轉(zhuǎn)速指令要求調(diào)節(jié)至調(diào)速器的轉(zhuǎn)速整定信號。閥（67）走上位時，控制空氣經(jīng)調(diào)壓閥（62）調(diào)節(jié)（操縱手柄在油門位置區(qū)域）→閥（67）提供給調(diào)速器整定轉(zhuǎn)速信號壓力。

起動成功完成：減壓閥（65）和調(diào)壓閥（62）需完成無縫交接，且在減壓閥（65）停止供氣的同時，調(diào)壓閥（62）繼續(xù)提供調(diào)速器整定轉(zhuǎn)速信號。若調(diào)壓閥（62）不能及時向調(diào)速器提供整定轉(zhuǎn)速信號，調(diào)速器速度控制油缸無壓力油輸出，動力油缸失壓，迫使調(diào)油軸回“0”，高壓油泵停止向噴油器供油，起動失敗。從調(diào)速器旁觀察到的情況來看，似乎和調(diào)壓閥（62）不能及時供氣的現(xiàn)象相同。那么，為什么調(diào)壓閥（62）在操作時不能及時供氣？我們先來分析一下該閥的結(jié)構(gòu)和動作原理，如圖3所示。

當(dāng)操縱手柄越過起動位置，到達(dá)油門DEAD SLOW位置，通過手柄下部的凸輪將閥的柱塞下壓、打開先導(dǎo)閥，控制空氣從進(jìn)口端進(jìn)入柱塞內(nèi)腔，經(jīng)開啟的先導(dǎo)閥進(jìn)入排出閥輔助腔，通向出口端（此時先導(dǎo)閥下口和排出閥座是關(guān)閉狀態(tài)），向調(diào)速器送出轉(zhuǎn)速整定信號，通過改變操縱手柄—油門位置，且改變閥的出口壓力，使調(diào)速器得到不同的轉(zhuǎn)速整定壓力信號，來改變高壓油泵的齒條刻度，從而達(dá)到控制不同的主機(jī)轉(zhuǎn)速。

當(dāng)操縱手柄置停車位時：柱塞在先導(dǎo)閥彈簧作用下上行，先導(dǎo)閥關(guān)閉、切斷進(jìn)氣；排出閥座在下部彈簧作用下向上移動，直至和先導(dǎo)閥下閥體接觸，先導(dǎo)閥彈簧和下部彈簧重新達(dá)到平衡，先導(dǎo)閥上、下閥頭均處于關(guān)閉狀態(tài)，為下次起動做好準(zhǔn)備。一旦先導(dǎo)閥下口和排出閥座不能閉合，即彈簧不能及時復(fù)位，進(jìn)入排出閥輔助腔的空氣就會從開啟的排出閥排放大氣，調(diào)節(jié)閥（62）出口氣壓減小、甚至無氣壓，調(diào)速器就會因失去轉(zhuǎn)速整定信號而輸出回“0”，高壓油泵停止供油，造成起動失敗的現(xiàn)象。

因機(jī)旁應(yīng)急操作是直接控制調(diào)油軸，與調(diào)壓閥（62）無關(guān)，所以起動正常。

4 結(jié)論與處理

主機(jī)航行中調(diào)節(jié)閥（62）一直處于工作狀態(tài)，排出閥座下部彈簧長期受壓、變形，彈簧彈性下降，致使初次停車時，排出閥座不能及時得到復(fù)位，且受壓時間越長，復(fù)位時間就越長。因此，該故障原因是：在經(jīng)過長期航行運(yùn)轉(zhuǎn)后，第一次停車時，調(diào)節(jié)閥（62）排出閥座因彈簧彈性下降不能及時復(fù)位，致使起動過程中，該閥再次動作時，控制空氣從開啟的排出閥排向大氣，調(diào)速器得不到轉(zhuǎn)速整定空氣信號、調(diào)速器輸出回零，造成起動失敗。又因倒車起動負(fù)荷要比正車負(fù)荷大，所以該故障的初期往往以倒車起動失敗為多。

找出了發(fā)生故障的原因，我們就可以對癥下藥，問題就容易解決了。在集控室起動主機(jī)，應(yīng)急時可以采?。寒?dāng)聽到空氣進(jìn)入缸內(nèi)后，在轉(zhuǎn)速尚未完全降下時，通過快速加大油門（調(diào)節(jié)閥（62）調(diào)節(jié)出口壓力大于調(diào)速器整定轉(zhuǎn)速壓力和泄漏量之和），主機(jī)轉(zhuǎn)速能迅速上升，達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，起動成功。在有備件的條件下，須及時安排更換修理，消除故障隱患。

從故障現(xiàn)象的反饋，以及對操縱系統(tǒng)的仔細(xì)分析后，我們來重新輸理一下故障發(fā)生的真實(shí)景象：起動操作過程中，主起動閥能打開，表明主起動的控制閥件動作正常，換向閥件動作正常；停車氣缸（45）空氣能釋放，表明停車閥（64）以及相關(guān)控制閥件動作正常；調(diào)速器有輸出，表明放大伺服器動作正常；集控室轉(zhuǎn)速表有瞬時60～70RPM顯示，表明減壓閥（65）動作正常、調(diào)速器輸出正常，燃油系統(tǒng)供油正常（已壓縮、做功），延時約6秒后，轉(zhuǎn)速表顯示歸零，表明調(diào)節(jié)閥（62）未能及時向調(diào)速器提供轉(zhuǎn)速整定氣壓信號，造成起動失敗。因此，主機(jī)操縱系統(tǒng)發(fā)生故障，反饋信息的準(zhǔn)確性非常重要。除了船舶管理人員、操作人員對主機(jī)操縱系統(tǒng)有較深的熟悉、掌握之外，必要時可安排二三人對系統(tǒng)關(guān)鍵部件的動作情況進(jìn)行觀察，并將觀察到的動作情況準(zhǔn)確地、不加任何主觀判斷地進(jìn)行描述，以便能快速確定故障方向，使故障及時得到解決，確保主機(jī)操作系統(tǒng)的安全、及時、可靠。