某輪ALPHA 氣缸注油器系統(tǒng)故障分析與處理

吳海春

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧 興城 125105）

引言

某輪主機為二沖程直流掃氣十字頭式柴油機，機型為MAN B&W-6S35MC，其氣缸油系統(tǒng)為Alpha 電子注油器系統(tǒng)。某日，該輪在大連港錨地準備靠泊大連港，駕駛臺下達備車指令，機艙進行暖機等事宜完畢后，大管輪在手動模式下運行泵站，檢查氣缸油壓力和油溫是否在規(guī)定范圍內(nèi)，以及泵站濾器的壓差指示計是否顯示綠色等，待一切正常后，將泵站轉(zhuǎn)到自動模式。隨后，大管輪在人機交互（HMI）面板上按下“PRELUB.”按鍵進行預(yù)潤滑，準備進行盤車，但卻發(fā)現(xiàn)柴油機各缸中間盒上用來顯示注油器注油動作是否已執(zhí)行的LED 指示燈沒有閃爍，表示預(yù)潤滑指令沒有被執(zhí)行。由于駕駛臺要緊急動車，輪機部需要盡快將故障解決，于是輪機長帶領(lǐng)輪機員們對故障進行排查[1-3]。

1 Alpha 氣缸注油器系統(tǒng)簡介

1.1 Alpha 注油器系統(tǒng)的組成

Alpha 注油器系統(tǒng)主要由泵站、注油器單元、Alpha 注油器控制單元ALCU、人工交互（HMI）面板、負荷變送器、觸發(fā)器系統(tǒng)（曲軸編碼器）和備用觸發(fā)器系統(tǒng)等組成，如圖1 所示。ALCU 由主控制單元（MCU）、開關(guān)板單元（SBU）和備用控制單元（BCU）三大單元組成，并安裝在一個控制箱內(nèi)，通過一個接線端子排和柴油機上的所有電信號進行交互，電源為24 V 直流電，由兩個獨立的各自帶斷路器的不間斷電源（UPS）提供。泵站由2 臺獨立的增壓油泵、2 個啟動屏、加熱線圈、濾器和油箱等組成，增壓油泵將氣缸油升壓到4～5 MPa 后，泵入注油器，每臺油泵配有1 個啟動屏，電源為440 V 交流電，且每個啟動屏內(nèi)設(shè)有1 個斷路器。注油器單元每缸設(shè)有1 套，對于缸徑在700～980 mm 的柴油機，每套配有2 個注油器，對于中小缸徑的柴油機，每套配有1 個注油器，每套注油器單元的進油處有個充氮壓力為2.5～3.0 MPa 的蓄壓器，在出口處有個充氮壓力為0.15 MPa 的蓄壓器，根據(jù)不同的機型，每個注油器有3～6 個注油柱塞，并且裝有1 個反饋傳感器和1 個電磁閥。HMI 面板一般安裝在機艙集控室，可以單獨調(diào)整氣缸油注油器并顯示出各種數(shù)值和報警，還可以手動啟動油泵和進行氣缸油預(yù)潤滑等操作[4]。

1.2 Alpha 注油器系統(tǒng)的運行模式

HMI 面板上設(shè)有運行模式選擇開關(guān)，可以在“Auto”、“MCU”和“BCU”三種模式之間進行切換，如下頁圖2 所示[5]。

1）Auto 模式:系統(tǒng)自動選擇MCU 模式，若MCU失效，BCU 模式自動接管，同時控制板上的“BCU in Ctrl.”燈亮。此模式下，當(dāng)主機備車，輔助鼓風(fēng)機啟動時，泵站會自動啟動，同時注油器系統(tǒng)也會自動進行預(yù)潤滑。

2）MCU 模式：基于從曲軸轉(zhuǎn)角編碼器上傳來的2個信號（1 號缸上止點信號和曲軸位置傳感器信號），并在壓縮行程向第一道環(huán)槽內(nèi)注油；主控單元通過負荷變送器傳來的油門信號，以及HMI 中根據(jù)注油因子ACC 和燃油含硫量而制定的預(yù)先設(shè)定值，運算處理各種數(shù)據(jù)后，通過激發(fā)位于每個相關(guān)注油器上的電磁閥來注油。

3）BCU 模式：利用裝在主機飛輪上的速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號和負荷變送器傳來的油門信號，以及HMI中根據(jù)注油因子ACC 和燃油含硫量而制定的預(yù)先設(shè)定值來激發(fā)注油器注油。注油率最小值一般為主機基本注油率加50%。

2 故障分析與排除

根據(jù)Alpha 注油器系統(tǒng)的組成，影響注油器注油動作執(zhí)行的主要有泵站、ALCU 單元和注油器單元。工作人員在按下預(yù)潤滑“PRELUB.”按鍵前曾檢查過泵站，油壓、溫度等都在正常范圍內(nèi)，所以因泵站而引起的故障可以排除。另外，該輪的Alpha 注油器單元每缸設(shè)有1 套，如果是注油器單元有故障也只會影響單缸預(yù)潤滑，不會各缸都不潤滑，因此，可以判斷注油器單元也沒有問題。這樣，問題極可能出在注油系統(tǒng)的大腦ALCU 單元上。故障發(fā)生時運行模式轉(zhuǎn)換開關(guān)打在Auto 模式，因集控室的人機交互（HMI）面板上沒有任何報警顯示，“BCU in Ctrl.”的指示燈也沒有亮，而且將模式轉(zhuǎn)到BCU 模式后，按下“PRELUB.”鍵仍然沒有進行預(yù)潤滑，所以，可以初步判斷MCU 單元基本沒有問題。為了進一步查找故障的原因，工作人員來到機艙的底層的ALCU 單元，兩個不間斷電源指示燈均正常點亮，MCU 和BCU 電源故障也可以排除。對照電氣接線圖，查看印刷電路板的各個板塊外觀及各單元熔斷絲均未發(fā)現(xiàn)任何異常，并且考慮Alpha 注油器的警報器已經(jīng)和主機安全與報警系統(tǒng)融合在一起，如果發(fā)生電源故障、MCU 或BCU 單元失效等故障，主機安全與報警系統(tǒng)應(yīng)該會有所動作。為了判斷是否由軟件引起的問題，工作人員將MCU 進行復(fù)位，其復(fù)位操作是中斷MCU 電源5 s，但復(fù)位后仍然不能預(yù)潤滑。

經(jīng)初步排查后，依然沒有發(fā)現(xiàn)問題所在，于是工作人員決定對照電氣接線圖深入查找線路問題，查看是否存在短路和斷路等情況。如圖3 所示，當(dāng)在HMI上按下預(yù)潤滑“PRELUB.”鍵時，MCU 單元印刷板塊J30 的7、8 觸點將分別與×1 單元的25、26 接線柱相連，于是檢查該線路是否出現(xiàn)短路或者斷路的情況，以及電信號的電流值是否在規(guī)定范圍內(nèi)。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)×1 單元接線柱另一側(cè)的引出端在觸發(fā)預(yù)潤滑指令時沒有電流信號，工作人員將接線柱拆下，用電子精密儀器清洗劑進行清洗，然后裝復(fù)，機艙在HMI 面板上按下“PRELUB.”鍵時，預(yù)潤滑功能恢復(fù)正常，故障得以排除。

3 建議

1）嚴格參照維護保養(yǎng)手冊對Alpha 注油器系統(tǒng)進行定期維護，Alpha 注油器系統(tǒng)維護保養(yǎng)手冊中明確要求，每半年要緊固各控制箱和接線盒內(nèi)的接線頭，檢查保養(yǎng)接觸器、繼電器，清潔各控制電路板等。如果保養(yǎng)措施做的到位，該故障其實是可以避免的。

2）某輪由于設(shè)計制造的原因，工作起來振動較劇烈，這次的Alpha 注油器系統(tǒng)故障應(yīng)該也由于船體振動而使印刷電路板上的接線柱接頭松動，進而造成線路斷路。電氣設(shè)備的保養(yǎng)除了應(yīng)該特別注意保持工作環(huán)境清潔外，另外就是盡量減少船體振動等外界因素的影響。比較重要的控制單元一般都安裝在比較平穩(wěn)的集控室之中，據(jù)了解MAN 公司在安裝ALCU 單元時大都安裝于集控室，但該輪卻安裝在機艙底層，建議后期對ALCU 單元的安裝位置進行改動，將其移入集控室，避免將來該單元再次出現(xiàn)接頭松動的問題。

3）Alpha 注油器系統(tǒng)還設(shè)有緊急控制方式，如果所有的外部觸發(fā)傳感器（曲軸編碼器、2 個速度傳感器）都損壞，船上又無法修理時，依靠MCU 或BCU 板內(nèi)置觸發(fā)器，每秒發(fā)射一個脈沖信號，即每秒注油一次，注油率比基本注油率增加25%，維持系統(tǒng)一定的潤滑水平。在這種緊急模式下，BCU 將不起作用，MCU 的降速功能將保持動作，使主機保持在60 r/min的固定速度運轉(zhuǎn)。作為輪機員，應(yīng)該清楚該系統(tǒng)的應(yīng)急操作，在MCU 和BCU 失效時，為了緊急動車，可以手動切換到緊急控制方式，其切換方式是斷開MCU-J22 的接線頭1，連接一條從MCU-J52 接線頭4 到MCU-J22 接線頭1 的額外線路，從而激活緊急控制模式。