PA6柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障排除與啟示

翦華軍，劉曉英

(1.海軍91999部隊(duì)，山東 青島 266011；2.武漢第二船舶設(shè)計(jì)研究所，湖北 武漢 430064)

0 引言

PA6柴油機(jī)的性能指標(biāo)比較先進(jìn)，體現(xiàn)了現(xiàn)代中速柴油機(jī)的特點(diǎn)，廣泛用作鐵路機(jī)車動(dòng)力、船舶主機(jī)和電站柴油機(jī)。PA6柴油發(fā)電機(jī)作為某救生船的主要?jiǎng)恿Γ湔?、平穩(wěn)運(yùn)行是船舶航行安全的重要保障。但是受柴油機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特征及工作環(huán)境等影響，柴油機(jī)運(yùn)行中的故障率也較高，尤其是柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)對(duì)船舶救生任務(wù)有著較大影響。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障研究較多，但是對(duì)傳感器故障誘發(fā)柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)的研究較少。由于科技的進(jìn)步與發(fā)展，自動(dòng)控制廣泛應(yīng)用于主機(jī)遙控、設(shè)備監(jiān)測(cè)報(bào)警、溫度和壓力的自動(dòng)調(diào)整等。柴油機(jī)電控系統(tǒng)停機(jī)報(bào)警信號(hào)有綜合故障報(bào)警、滑油壓力過(guò)低報(bào)警、淡水溫度過(guò)高、超速報(bào)警等報(bào)警信號(hào)。自動(dòng)化程度的大幅提高促使輪機(jī)管理重心發(fā)生根本性改變，由此對(duì)管理人員在理論基礎(chǔ)與實(shí)踐分析方面提出了更高要求。

本文以PA6柴油機(jī)為研究對(duì)象，首先分析柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障機(jī)理，其次找出可能導(dǎo)致該故障發(fā)生的直接和間接原因，并提出故障排除方法和輪機(jī)人員日常維護(hù)柴油機(jī)的建議，對(duì)PA6柴油發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)參考意義。

1 故障現(xiàn)象

救生船擔(dān)負(fù)海上應(yīng)急救援任務(wù)，船舶裝備的完好率非常重要。某救生船屬于綜合電力推進(jìn)船，PA6柴油機(jī)在救生船上作為發(fā)電機(jī)用。當(dāng)PA6柴油發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)，不僅影響全船用電，還會(huì)影響海上救生任務(wù)的執(zhí)行。在海上執(zhí)行援救任務(wù)時(shí)，PA6柴油發(fā)電機(jī)在該船加速過(guò)程中出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)故障，在集控室監(jiān)控電腦顯示屏上報(bào)警顯示為“柴油機(jī)綜合故障自動(dòng)停機(jī)(RS485通訊)”，而且在監(jiān)控電腦屏上復(fù)位后故障不能消除，導(dǎo)致救生船不能正常航行，無(wú)法按時(shí)完成救生任務(wù)。

2 故障原因分析

PA6柴油機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中突發(fā)停機(jī)的原因較多。除了因燃油壓力和機(jī)油壓力低、極限調(diào)速器動(dòng)作、差示壓力計(jì)動(dòng)作、聯(lián)合調(diào)節(jié)器停車電磁閥線圈失電和聯(lián)合調(diào)節(jié)器內(nèi)部故障等導(dǎo)致停機(jī)外，超速停車保護(hù)裝置動(dòng)作，使噴油泵齒條推向停油位也會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)停機(jī)。

PA6柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)故障的有下列報(bào)警信號(hào)：柴油機(jī)超速(1 120 r/min)、柴油機(jī)進(jìn)口滑油壓力極低(0.47 MPa)、柴油機(jī)主軸承溫度過(guò)高(120 ℃)、柴油機(jī)高溫水溫度過(guò)高(95 ℃)、柴油機(jī)進(jìn)機(jī)滑油溫度過(guò)高(75 ℃)、柴油發(fā)電機(jī)的供油量低(24 L/min)。本文從機(jī)械和電氣2個(gè)方面分析PA6柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)故障的原因。

2.1 從機(jī)械方面分析停機(jī)原因

(1)柴油機(jī)超速。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到極限工作轉(zhuǎn)速，通過(guò)超保裝置動(dòng)作，使柴油機(jī)停機(jī)。若對(duì)此不及時(shí)加以控制，可能在短時(shí)間內(nèi)造成柴油機(jī)事故性損壞，甚至發(fā)生人員傷亡。

(2)柴油機(jī)進(jìn)口滑油壓力極低。機(jī)油稀釋、機(jī)油濾清器堵塞、機(jī)油泵工作狀態(tài)不良等都可造成柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

(3)柴油機(jī)高溫水溫度過(guò)高。高溫冷卻水量不足、機(jī)帶高溫水泵損壞、溫控閥不靈敏、柴油機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、低溫冷卻水系統(tǒng)、海水冷卻系統(tǒng)等方面的原因也可造成柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

(4)可以用同樣的方法來(lái)分析柴油機(jī)主軸承溫度過(guò)高、柴油機(jī)進(jìn)機(jī)滑油溫度過(guò)高、柴油發(fā)電機(jī)的供油量低形成的原因。

2.2 從電氣方面分析停機(jī)原因

(1)通過(guò)集控室監(jiān)控電腦顯示屏上顯示的報(bào)警情況分析。

(2)對(duì)比分析柴油機(jī)停機(jī)前各種運(yùn)行參數(shù)。

(3)通過(guò)柴油機(jī)各傳感器信號(hào)傳輸路徑，可以找出柴油機(jī)停機(jī)故障點(diǎn)和原因。柴油機(jī)傳感器信號(hào)傳輸圖見(jiàn)圖1。

圖1 柴油機(jī)傳感器信號(hào)傳輸圖

柴油機(jī)主軸承溫度高的故障從電氣方面分析有以下5種情況：

(1)主軸承溫度傳感器故障。

(2)溫度傳感器通訊故障。

(3)柴油機(jī)機(jī)旁接線箱內(nèi)PLC模塊故障。

(4)監(jiān)控電腦信號(hào)處理模塊故障。

(5)監(jiān)控電腦信號(hào)與柴油機(jī)機(jī)旁接線箱內(nèi)PLC模塊通訊故障。

通過(guò)監(jiān)控電腦顯示屏上的報(bào)警點(diǎn)檢查，經(jīng)復(fù)位后故障報(bào)警信號(hào)仍不能消除，說(shuō)明該故障是實(shí)際存在的。如果是誤報(bào)警的故障，經(jīng)復(fù)位處理后故障是可以消除的。

3 故障排除方法

3.1 從機(jī)械方面排除故障

(1)柴油機(jī)超速。一是檢查調(diào)速器工作無(wú)異常；二是柴油機(jī)超速停車時(shí)，通過(guò)機(jī)旁控制箱的直流24 V電信號(hào)使超保電磁閥通電動(dòng)作，向柴油機(jī)超速停車控制口提供3 MPa氣源，從而切斷燃油氣動(dòng)閥。若檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)超保電磁閥和燃油氣動(dòng)閥都沒(méi)有動(dòng)作，則排除柴油機(jī)超速停機(jī)。

(2)柴油機(jī)進(jìn)口滑油壓力極低。一是檢查發(fā)現(xiàn)油底殼內(nèi)滑油油位在正常范圍內(nèi)；二是使用滑油分析儀檢查發(fā)現(xiàn)滑油沒(méi)有進(jìn)水或柴油，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)滑油質(zhì)量合格；三是拆檢滑油過(guò)濾器發(fā)現(xiàn)，濾清器沒(méi)有臟堵；四是檢查發(fā)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)閥、安全閥工作正常；五是通過(guò)外接滑油壓力表啟機(jī)來(lái)檢查發(fā)現(xiàn)，機(jī)帶滑油泵工作正常、壓力正常，滑油壓力為0.62 MPa。

(3)柴油機(jī)高溫水溫度過(guò)高。一是檢查發(fā)現(xiàn)高位膨脹水箱水位正常；二是檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)帶高溫水泵工作正常、溫控閥工作正常；三是拆檢淡水過(guò)濾器，發(fā)現(xiàn)濾清器沒(méi)有臟堵；四是檢查發(fā)現(xiàn)淡、海水冷卻系統(tǒng)工作正常；五是檢查柴油機(jī)各工作參數(shù)，確定柴油機(jī)沒(méi)有超負(fù)荷運(yùn)行。

(4)柴油機(jī)進(jìn)機(jī)滑油溫度過(guò)高。一是檢查發(fā)現(xiàn)滑油冷卻器沒(méi)有臟堵；二是檢查發(fā)現(xiàn)淡水冷卻系統(tǒng)各泵、恒溫閥工作正常。

(5)柴油發(fā)電機(jī)的供油量低。通過(guò)流量計(jì)測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)的供油量大于24 L/min，符合要求。

綜上所述，柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)的故障原因不是由機(jī)械方面引起，需從電氣方面進(jìn)一步分析。

3.2 從電氣方面排除故障

分析監(jiān)控電腦機(jī)組滑油顯示圖后發(fā)現(xiàn)，前4個(gè)主軸承溫度都為150 ℃，因而可以確定傳感器本身無(wú)故障。排除故障方法如下：

(1)外觀檢查。檢查柴油機(jī)機(jī)體上各傳感器等是否完好，重點(diǎn)是傳感器通訊及PLC模塊、傳感器各接線處是否有虛接、斷線等情況。檢查發(fā)現(xiàn)外觀無(wú)故障。

(2)測(cè)量信號(hào)。通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量各傳感器通訊與PLC模塊的完好情況，發(fā)現(xiàn)主軸承溫度傳感器的模擬量沒(méi)有輸送到PLC模塊。

(3)檢查航空插頭。從柴油機(jī)機(jī)體上將主軸承溫度傳感器的航空插頭拆下，測(cè)量發(fā)現(xiàn)沒(méi)有傳輸信號(hào)輸出，說(shuō)明故障點(diǎn)是航空插頭。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，航空插頭內(nèi)部接線脫焊。

(4)修復(fù)航空插頭。重新焊接航空插頭的內(nèi)部接線，故障復(fù)位后監(jiān)控電腦上機(jī)組停機(jī)時(shí)滑油顯示圖發(fā)現(xiàn)，軸承溫度顯示正常，說(shuō)明故障已排除。

(5)啟機(jī)確認(rèn)。經(jīng)過(guò)全面檢查后確認(rèn)機(jī)組故障點(diǎn)消除，啟動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)確認(rèn)故障是否真正解決，啟動(dòng)后柴油機(jī)主軸承溫度顯示正常。

上述主軸承溫度過(guò)高導(dǎo)致柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障的分析方法可以用于分析其他引起柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)的原因，從傳感器本身、通訊、控制模塊、接線等方面排除。

4 排除故障的建議與啟示

4.1 排除故障的建議

在實(shí)際工作中為了確保柴油機(jī)安全，建議從以下4個(gè)方面排除故障：

(1)處理。柴油機(jī)出現(xiàn)故障后，船員應(yīng)立即向駕駛室報(bào)告，同時(shí)適當(dāng)降低主推進(jìn)裝置的轉(zhuǎn)速，防止在網(wǎng)發(fā)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。然后啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)，完成電站轉(zhuǎn)換，逐漸增加負(fù)荷，恢復(fù)全船供電。接著啟動(dòng)故障柴油發(fā)電機(jī)電動(dòng)滑油預(yù)供泵，打開(kāi)示功閥后電動(dòng)盤車，以防出現(xiàn)缸套過(guò)熱、活塞卡滯等情況。最后用壓縮空氣對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行吹車。

(2)檢查。檢查監(jiān)控電腦上自動(dòng)停機(jī)報(bào)警點(diǎn)和機(jī)旁控制箱上的指示燈，以確定停機(jī)的類型。先從查找機(jī)械故障原因入手，再分析電氣故障。實(shí)船運(yùn)行中的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致PA6柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障多數(shù)是傳感器、航空插頭本身故障及其誤報(bào)警。機(jī)體上共有18個(gè)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)傳感器，故出現(xiàn)故障后應(yīng)先從傳感器和航空插頭開(kāi)始檢查。

(3)測(cè)量。用萬(wàn)用表測(cè)量傳感器本身是否完好，各繼電器被人為短接后是否動(dòng)作，測(cè)量PLC模塊信號(hào)處理是否工作正常。從信號(hào)傳輸路徑分析故障點(diǎn)，如傳感器本身沒(méi)有故障，要重點(diǎn)檢查航空插頭接線有無(wú)松動(dòng)或脫焊。柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，易把航空插頭振壞。

(4)啟動(dòng)柴油機(jī)。在啟動(dòng)柴油機(jī)前，要找到故障原因并排除故障。自動(dòng)停機(jī)的柴油機(jī)，在恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)十分慎重，否則可能造成更大的故障。當(dāng)各類故障點(diǎn)排除處理后，將機(jī)旁接線箱和集控室內(nèi)的“復(fù)位”按鈕手動(dòng)復(fù)位，重新啟動(dòng)柴油機(jī)。

4.2 排除故障的啟示

柴油機(jī)出現(xiàn)故障后，要重視故障診斷與處理，要科學(xué)處置，防止處置隨意與故障擴(kuò)大，一定要確保柴油機(jī)安全。在故障診斷與處理過(guò)程中，排除柴油機(jī)故障的啟示有以下4個(gè)方面：

(1)對(duì)比分析。對(duì)柴油機(jī)機(jī)械、電氣方面表征的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行觀察、縱向?qū)Ρ?、橫向分析，重點(diǎn)是停機(jī)前的參數(shù)。發(fā)現(xiàn)壓力、溫度等數(shù)值出現(xiàn)異常，直接判斷機(jī)械方面的原因，此時(shí)直接對(duì)機(jī)械方面內(nèi)容進(jìn)行診斷，電氣方面需要進(jìn)一步測(cè)量各信號(hào)。

(2)安全處理。柴油機(jī)遇到故障停機(jī)后，船員應(yīng)當(dāng)采取有針對(duì)性的處理措施，以降低柴油機(jī)停機(jī)故障帶來(lái)的影響。在排除故障過(guò)程中要借助相關(guān)的設(shè)備，保證排除故障過(guò)程的安全性；要遵循由簡(jiǎn)到繁的原則，不能僅通過(guò)表面現(xiàn)象確定故障點(diǎn)，注意深層次檢查，一定要重視對(duì)航空插頭的檢查。

(3)預(yù)防保養(yǎng)。重視裝備日常檢修工作，提升船員的責(zé)任意識(shí)。由于測(cè)溫傳感器運(yùn)行環(huán)境差，且安裝在軸承油槽里的測(cè)溫電阻長(zhǎng)期浸泡在油里，并時(shí)刻承受油流的沖擊和機(jī)組的振動(dòng)，因此要把傳感器的維護(hù)保養(yǎng)作為一項(xiàng)重要工作，特別是導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的傳感器。在出海前，認(rèn)真檢查其接線是否有松動(dòng)、安裝螺母是否松脫，檢查機(jī)體上航空插頭是否有松動(dòng)、斷線、脫焊等情況，必要時(shí)可以用鐵絲固定，防止振動(dòng)脫落。

(4)改進(jìn)裝置。一是在機(jī)器自由端采用接線排代替航空插頭，將傳感器出線引至接線排，再將接線排出線引到柴油機(jī)接線箱，避免因航空插頭接頭損壞導(dǎo)致的數(shù)據(jù)變化或斷線。當(dāng)某個(gè)傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，更換接線排上故障傳感器即可。二是采用傳感器與電纜一體式的主軸承溫度傳感器，避免因焊接與拔插引起的接觸不良故障。

5 結(jié)語(yǔ)

PA6柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)停機(jī)故障會(huì)嚴(yán)重影響救生船的正常航行，因此在日常工作中，要落實(shí)船舶檢修保養(yǎng)制度，特別是對(duì)傳感器、航空插頭的維護(hù)保養(yǎng)。當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生故障時(shí)，首先應(yīng)該弄清楚故障現(xiàn)象，并結(jié)合工作原理分析其故障產(chǎn)生的原因，然后采取正確的方法查找故障部位，最后采取切實(shí)可行方法快速排除故障，保證救生船的正常航行。