WECS監(jiān)控系統(tǒng)在拖輪使用的常見故障

朱與俊

摘要：瓦錫蘭6L26A柴油機(jī)配WECS2000監(jiān)控系統(tǒng)在航運(yùn)船舶和工程礦山等場(chǎng)所使用較多，大多數(shù)作為發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)使用。而國內(nèi)使用在拖輪上作為主機(jī)的并不多見。本文介紹了該系統(tǒng)在全回轉(zhuǎn)拖輪使用案例的結(jié)構(gòu)和常見的故障及處理方法。

關(guān)鍵詞：全回轉(zhuǎn)拖輪;監(jiān)控系統(tǒng);主控單元（MCU）;繼電器模塊（RM）;速度轉(zhuǎn)換模塊（U174）

1 ?系統(tǒng)簡介

某鋼質(zhì)全回轉(zhuǎn)港作拖輪，2001年制造，配備2臺(tái)1912KW瓦錫蘭6L26A主柴油機(jī)和2臺(tái)Aquamaster US3001全回轉(zhuǎn)舵槳系統(tǒng)。WECS2000控制系統(tǒng)是瓦錫蘭26系列中高速柴油機(jī)配置的控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由分控單元（DCU）、傳感器信號(hào)處理單元（SMU）、主控單元（MCU）、繼電器單元（RM）以及顯示單元（LDU）組成。其所有傳感器采集的模擬量通過DCU或SMU計(jì)算轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)主控單元MCU通過預(yù)設(shè)的軟件進(jìn)行計(jì)算與判斷，然后輸出對(duì)柴油機(jī)的監(jiān)控報(bào)警和控制指令。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，DCU和MCU實(shí)際裝機(jī)的數(shù)量取決于柴油機(jī)的氣缸數(shù)和參數(shù)的數(shù)量。

而繼電器單元（Relay Module，簡稱RM）在系統(tǒng)中與其它設(shè)備不同，是一個(gè)純硬件單元，沒有處理器和軟件。即作為主控單元自動(dòng)停車指令的執(zhí)行輸出，又擔(dān)任主控單元失效后的后備系統(tǒng)（開關(guān)量控制），并為主控單元提供電源，繼電器模塊實(shí)物RM如圖2所示。其主要功能包括：

①后備轉(zhuǎn)速測(cè)量、后備超速停車/應(yīng)急停車;②為主控單元提供工作電源;③后備滑油壓力低報(bào)警/自動(dòng)停車;④根據(jù)主控單元指令執(zhí)行停車/自動(dòng)停車;⑤主控單元工作監(jiān)視;⑥常規(guī)/自動(dòng)停車跨越;⑦自動(dòng)停車復(fù)位;⑧常規(guī)啟動(dòng)和停車;⑨故障報(bào)警;⑩發(fā)動(dòng)機(jī)慢轉(zhuǎn)等。

2 ?使用中遇到的故障及其排除方法

故障一：繼電器模塊失敗報(bào)警

輪機(jī)員在備車檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)左主機(jī)繼電器模塊“Relay Module failure”指示燈亮起。該指示燈亮起，說明繼電器模塊RM工作失敗，其原因有兩種可能，一是模塊內(nèi)部原因，二是模塊外部原因。

①首先檢查和排除繼電器模塊內(nèi)部原因：

檢查工作電源，24V正常，檢查模塊U1-U5（如圖2）各熔斷器指示燈正常;

拆下兩臺(tái)柴油機(jī)繼電器模塊總成互換裝復(fù)，發(fā)現(xiàn)原正常的右柴油機(jī)繼電器模塊裝在左機(jī)，仍然有該報(bào)警。由此可以初步判定模塊內(nèi)部工作正常。

②檢查外部原因：

查圖紙和繼電器模塊工作原理發(fā)現(xiàn)，在停止和起動(dòng)時(shí)，有些保護(hù)是閉鎖的，比如滑油壓力低壓停車。試起動(dòng)該柴油機(jī)，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)后該模塊狀態(tài)顯示多了一條“Lube oil switch failure”指示燈亮起。由此推斷可能是滑油壓力繼電器PSZ201.2或該線路出現(xiàn)故障。原理圖如圖3和圖4。

根據(jù)圖3顯示，滑油壓力繼電器PSZ201.1和PSZ201.2（與模擬量控制一樣，這兩個(gè)繼電器分別用于600RPM上下兩個(gè)轉(zhuǎn)速分區(qū)，在故障三中有描述）通過兩個(gè)接線箱ATB1和ATB2后與繼電器模塊直連。

拔出繼電器模塊上（圖2）R1-R6端頭標(biāo)識(shí)的排線插頭，其中R5-R6是接在壓力開關(guān)PSZ201.2上的。用萬用表測(cè)量插線組上的R5-R6兩腳電阻，不通。而該壓力開關(guān)上并聯(lián)了一個(gè)10KΩ檢測(cè)電阻，如圖4所示，未檢測(cè)到PSZ201.2的檢測(cè)10KΩ電阻，說明該繼電器接線存在斷路或檢測(cè)電阻燒毀。更換10KΩ電阻后兩個(gè)故障燈都消失，故障解決。

故障二：DCU、SMU等模塊和器件故障

DCU和SMU的硬件主板是一樣的，備件也通用，不同的是每個(gè)位置的地址分配和內(nèi)置軟件，備件互為通用。在2015年至2018年期間發(fā)生過4次該類故障。發(fā)生故障時(shí)，通過它自身的復(fù)位按鈕和處于MCU的復(fù)位按鈕都不能恢復(fù)。最后的解決都是通過板卡重新加載程序或更換新控制板后重新加載程序解決。

故障三：U174模塊故障

WECS2000在本船的控制中，報(bào)警值和自動(dòng)保護(hù)停車分為兩個(gè)區(qū)間，既主機(jī)轉(zhuǎn)速以600rpm為界，分為兩個(gè)區(qū)間，例如滑油壓力報(bào)警和滑油壓力停車分別為2.0bar、3.0bar和1.5bar、2.5bar。其識(shí)別單元為速度轉(zhuǎn)換模塊U174，如圖3。

故障發(fā)生主要在主機(jī)轉(zhuǎn)速越過600rpm且速率較快時(shí)會(huì)發(fā)生：轉(zhuǎn)速傳感器故障、滑油壓差報(bào)警、滑油壓力低報(bào)警，甚至多次導(dǎo)致滑油壓力低停車。這對(duì)隨時(shí)處于機(jī)動(dòng)航行的港作拖輪來說，是非常大的安全隱患。

根據(jù)多年的故障記錄和處理，故障原因有以下幾個(gè)方面：一是U174單元本身失效或轉(zhuǎn)速區(qū)域切換不靈敏。二是U174調(diào)試不準(zhǔn)確，可以通過主機(jī)運(yùn)行中根據(jù)轉(zhuǎn)速和該單元內(nèi)置指示燈來判斷和并根據(jù)指示燈來調(diào)試，也可以用模擬脈沖設(shè)備給模擬信號(hào)調(diào)試。三是滑油壓力在主機(jī)600rpm時(shí)離報(bào)警值太近，這需要提高滑油壓力來避開。本船滑油壓力調(diào)壓閥已經(jīng)調(diào)整到最大，600rpm時(shí)額定溫度下滑油壓力在3.3bar左右，非常接近報(bào)警值。在2019年11月廠修期間，將廠家沒有明確黏溫指數(shù)的某牌號(hào)潤滑油換成有明確黏溫指數(shù)為95的SAE40，取得明顯的效果，試車時(shí)在轉(zhuǎn)速600rpm時(shí)額定溫度下滑油壓力達(dá)到了4.2bar。使用至今，未發(fā)生轉(zhuǎn)速區(qū)域切換時(shí)滑油低壓報(bào)警和停車故障。

故障四：外部原因引起主機(jī)起動(dòng)閉鎖

在本船WECS2000中，外部傳感器接入的是螺旋槳輸入軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)（如圖1中，外部傳感器位置接入）。曾發(fā)生幾次備車時(shí)，主機(jī)起動(dòng)被閉鎖，LDU顯示外部條件不滿足。經(jīng)查，都是拖輪作業(yè)間隙和廠修時(shí)岸電電壓不穩(wěn)（欠壓）或系統(tǒng)電源長期關(guān)閉導(dǎo)致舵槳控制系統(tǒng)模塊數(shù)據(jù)丟失，未將有效信號(hào)傳送到MCU。經(jīng)過對(duì)舵槳控制模塊重新加載程序后故障解決。之后將情況反饋給舵槳設(shè)備供應(yīng)商，并建議EPROM換成EEPROM，改進(jìn)后使用多年未發(fā)生該類故障。

3 ?總結(jié)

該系統(tǒng)在港作拖輪使用保有量不多，在本船輪機(jī)部多年的管理過程中，LDU、RM內(nèi)部、TEU402等模塊都發(fā)生過故障。需要特別注意的是對(duì)系統(tǒng)防潮和防塵，潮濕的環(huán)境或雨水會(huì)導(dǎo)致機(jī)旁顯示器LDU損壞，這也是該系統(tǒng)維護(hù)中需要支出比較大的備件成本。潮氣也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)絕緣低，RM中一些報(bào)警指示紅燈會(huì)半亮，甚至誤動(dòng)作停車，這需要及時(shí)找到原因并排除。經(jīng)過多年的摸索和改善，該輪主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]瓦錫蘭W26系列說明書.

[2]程建奎.干燥滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性檢查及調(diào)節(jié)方法[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（09）：68-69.

[3]李紅雷.基于GPRS的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（21）：223-224.