淺談MAN-B&W ME-B9主機啟動故障排查

李延 中遠海運船員管理有限公司廣州分公司

1.故障現象

某輪主機型號為：MAN B&W 6S50ME-B9。在一次離港開航時，機艙跟往常一樣進行備車。根據駕駛臺指令，當進行沖車時，隨著示功閥一股氣量沖出也沒有觀察到異樣之處。隨后緊接著關閉示功閥進行啟動測試，而在啟動過程中，卻能明顯感覺到氣量不足，由于氣量不足，壓縮空氣沒有在規(guī)定時間內將主機推動到發(fā)火轉速以上，也就是在規(guī)定的啟動時間內沒有成功啟動主機。這時主機啟動超時和主機啟動失敗報警響起。為了不耽擱正常離港，當然也為了排除集控室部分出現故障的可能，立刻將集控室控制轉到機旁應急控制，并立刻進行機旁應急啟動測試，然而事與愿違，同樣出現因沒有達到發(fā)火轉速而宣告啟動失敗。

2.ME-B9電噴機的特性

6S50ME-B9該機型是帶慢轉啟動功能的半電噴機型，該型號最后字母B代表的意思為電控小缸徑機型，說其為半電噴機型則是因為排氣閥的開啟是通過排氣凸輪來控制的而不是動力油驅動。

在該機型中，主機的發(fā)火轉速設置是在電子調速器相關的參數設置中，氣油轉換需要達到的條件為：當啟動轉速超過7RPM時，同時啟動時間在正常情況下應小于8s，最大啟動時間不能超過15s，具體可參考圖1中紅色方框標注。

圖1 主機的發(fā)火轉速設置參考

3.ME-B9電噴主機啟動原理

3.1 船用主機常用啟動原理

對于用30bar壓縮空氣啟動的船用主機來說，在啟動過程中我們需要關注的兩點為：一是需要有足夠量的壓縮空氣使主機在規(guī)定時間內達到發(fā)火轉速，二是在啟動過程中，不同的啟動方式根據供油時機的不同又分為油氣共進式啟動和油氣分進式啟動兩種方法。對于這兩種啟動方式根據字面意思來理解，與壓縮空氣同時進入氣缸的一般稱之為油氣共進式啟動方式；而對于先通過壓縮空氣驅動活塞，使主機達到發(fā)火轉速后，再根據相關程序噴油的一般稱之為油氣分進式啟動方式。對于這兩種啟動方式，同一機型采用不同的啟動方法往往在程序控制時就會采用不同的啟動方式。比如在遙控啟動時的正常啟動為油氣分進式啟動方式，而如果由于前兩次（有的為前一次）的啟動不成功，在下一次的重啟動時就會采用加大啟動油氣的同時和采用油氣共進式啟動方式，以保證船用主機的啟動成功率。也或者有的機型在倒車啟動時，為了保證啟動成功率也會采用重啟動程序的加大啟動油門的同時采用油氣共進式啟動方式。

3.2 該機型的啟動過程

通過查閱相關資料，該機型（ME-B9）使用的啟動方法為：首先通過30BAR壓縮空氣驅動活塞使主機達到發(fā)火轉速(7RPM以上)，之后緊接著集控室電子調速器給主機信息交互單元（EICU的20號通道）一個SLOW轉速相當的油門信號，而主機信息交換單元EICU的23號通道則為該信號的輸出通道。主機信息交換單元EICU的66號通道和67號通道通過冗余的NETA和NETB網絡信號線將該信號傳遞給各缸氣缸控制單元CCU（主機信息交換單元EICU與氣缸控制單元CCU之間組成網絡的通道為66和67，比如EICU的66號通道與CCU的66號通道相連接組成NETA網絡，為保證網絡的可靠性采用冗余性設計，也就是EICU的67號通道同樣與CCU的67號通道組成NETB網絡通信），各缸氣缸控制單元CCU根據曲軸角度編碼器輸入此時曲軸的位置（40-43號通道為TSA-A的常用曲軸角度編碼器的輸入通道，而44-47為備用曲軸角度編碼器TSA-B的輸入通道）信號轉換成該缸的活塞位置信號，并在特定時間通過30號通道將燃油信號通過HCU轉換成W4102-x號信號線輸出燃油信號到達該缸的ELFI（ME-B機型不是FIVA）閥，動力油通過ELFI閥到達燃油升壓泵，以推動燃油升壓泵產生高壓燃油，進而高壓燃油通過該缸油頭噴入氣缸。因此在遙控啟動時，該機型的啟動方式屬于典型的油氣分進式啟動。

3.3 油門控制方式

電噴主機與傳統(tǒng)主機在啟動過程中最大的區(qū)別是油門控制方式由之前的凸輪機械不可控啟動方式改成由電信號驅動相關閥件再由動力油驅動的可控啟動方式。前者在主機啟動時，不僅要考慮發(fā)火轉速，還要保證主機在有效轉速的同時，燃油凸輪軸在短時間驅動高壓油泵以產生足夠的高壓燃油通過油頭噴入氣缸。由于后者擺脫燃油凸輪使高壓油泵產生高壓因素的印象，所以說后者在啟動性能上要遠好于前者。

1）在傳統(tǒng)主機中，遙控控制油門往往是通過控制調速器的伺服馬達，再通過伺服馬達控制油門；而機旁控制則是簡單粗暴的旁通道調速器直接連接油門桿來控制主機。

2）而對于電噴機來說，駕控或集控時，油門信號的處理過程與上文中（該機型的啟動方式）的步驟相同；在機旁控制時，油門信號是直接連接到氣缸控制單元CCU1上的20號通道，當機旁壓力開關被激活時，通過信號線PS-1118傳遞到氣缸控制單元CCU1的23號通道，此時主機控制系統(tǒng)感應到現在的控制方式在機旁，并且機旁傳遞到氣缸控制單元CCU1上的20號通道的油門信號開始起作用。

3）在機旁應急啟動主機的過程中，不管是傳統(tǒng)機還是電噴機，都需要先將油門放到一定位置再啟動主機。所以，在機旁控制時，主機的啟動方式都是油氣共進式。

3.4 氣路圖簡要分析

圖2中，黃色方框標注部分為機旁應急啟動氣路控制圖；紅色方框標注部分為遙控控制的正倒車換向，啟動和停車四個電磁閥系統(tǒng)控制圖；右上角藍色方框標注部分為帶慢轉啟動的主啟動閥氣路控制圖。

圖2 氣路控制圖

1）當主機在停車時，84號停車電磁閥得電左位通，160號3個壓力傳感器感應到壓力（大于4bar），為保證停車安全采用3冗余式設計，并通過1101-1，2，3傳遞到各缸CCU的36號通道，當該通道被激活時代表此時主機處于停車狀態(tài)。

2）當主機在啟動過程中，主機首先判斷換向需求，通過87號正車和89號倒車電磁閥來實現。當換向成功后，90號啟動電磁閥得電左位通，此時的控制空氣來自50號梭閥，經B3接口到達啟動電磁閥的A接口，然后通過91號梭閥以及32號單向節(jié)流閥到達33號的5號接口，33號閥此時左位通。當盤車機脫開的情況下，控制空氣經過115號閥和33號閥分別到達：27號閥的14號接口，27號閥左位通。此時控制空氣經27號閥的1號接口到達4號接口，壓縮空氣到達慢轉啟動空氣閥的驅動腔，此時慢轉啟動空氣閥被打開。當慢轉電磁閥28在不得電的情況下右位通，控制空氣經28號閥的P2接口到達A接口，此時主啟動空氣閥被打開；②26號閥的12號接口，26號閥此時右位通.當主機在啟動過程中，117號閥12號接口由于沒有控制空氣左位通。此時控制空氣通過空氣分配器分別將各缸的氣缸啟動閥打開，30bar主啟動空氣通過氣缸啟動閥進入氣缸，主機被空氣驅動。

4.故障分析

從故障情況來看，該輪經過集控室以及機旁應急啟動測試，發(fā)現均不能正常啟動，現象都是由于無法達到發(fā)火轉速和啟動超時而啟動失敗。換句話說，主機經過油氣分進和油氣共進兩種啟動方式都沒啟動成功，此時可以推測主機不能啟動成功的原因應該是氣路而不是油路。因為首先要解決的問題是需要主機在啟動過程中，在特定的時間內將主機轉速達到發(fā)火轉速以上。該問題在沒有解決的情況下我們先不用去考慮油方面的問題。所以經過集控室測試和機旁測試，基本可以排除上圖紅色方框和黃色方框出現問題的可能性，因為假如是這兩者其中之一出現的故障，當更換不同的啟動方式測試時就至少會有不同的現象或者主機啟動成功的情況。

通過對該機型氣路啟動過程的簡要分析，能引起主機達不到啟動轉速的原因大致可以歸納為以下幾種情況：

（1）控制空氣閥誤關閉，造成控制空氣壓力不足或者沒有壓力；此時由于控制空氣壓力不足而無法正常打開主啟動閥，慢轉啟動閥而造成主機進氣量不足而無法到達發(fā)火轉速；

（2）在氣路控制各閥件之間由于漏氣量大而造成的局部壓力不足，致使一些控制閥無法轉換到位；

（3）27號閥由于卡阻而無法左位通或者轉換不到位造成無法正常打開慢轉啟動閥及主啟動閥；

（4）28號閥的電磁閥由于線路故障而一直得電或者因為卡阻而一直處于左位通，主機此時只能慢轉啟動，由于供氣量不足而無法在規(guī)定時間達到發(fā)火轉速；

（5）主啟動閥氣缸或主啟動閥由于缺乏常規(guī)保養(yǎng)，在通過控制空氣的情況下，而無法正常打開主啟動閥；

（6）換向氣缸換向不到位，此時當90號啟動電磁閥即使得電左位通也不會有控制空氣經過，26號閥左位通也不會有控制空氣到達空氣分配器，氣缸啟動閥也不會被打開；同時27號閥右位通，慢轉啟動閥和主啟動閥也都不會被打開。所以如果是這種情況的話，當主機啟動時是應該是沒有任何反應的，這與實際情況不符。

5.故障排查與解決

通過對控制空氣各閥件的檢查，發(fā)現控制空氣各閥件開關正常并且控制空氣壓力正常，也沒發(fā)現有大量漏氣的情況。所以故障分析的①和②種情況被排除；

接下來的檢查重點放到主啟動閥和慢轉啟動閥處，通過再次在集控室啟動測試發(fā)現，主啟動閥在啟動過程中確實沒有被打開。而造成主啟動閥無法打開的原因就有故障分析中的第3、4、5種情況。由于該故障的突發(fā)性，所以暫時可以先排除第5種情況。并且在再次啟動測試中也發(fā)現，沒有聽到27號閥在啟動過程中，該閥左位通時該有的泄氣聲音。隨即對27號閥解體發(fā)現該閥的3號放氣濾網被油漆堵住而無法正常放氣。如圖3所示。

圖3 主啟動閥和慢轉啟動閥

通過上文的氣動控制圖藍色方框可以發(fā)現，啟動時要想打開主啟動閥和慢轉啟動閥，一方面需要從啟動閥左側開啟汽缸進氣外，另一方面還需要右側的關閉氣缸泄氣，才能達到徹底打開主啟動閥和慢轉啟動閥的目的。而主啟動閥和慢轉啟動閥的關閉氣缸泄氣都是經27號閥上的泄氣口實現的，當泄氣口濾網堵塞后，導致關閉氣缸無法正常泄氣，從而造成主啟動閥在啟動過程中無法被正常打開，由于沒有足夠的啟動空氣而無法達到發(fā)火轉速。在沖車過程中，由于觀察不仔細，以為有氣出來就是正常，接著進行啟動測試才發(fā)現有問題。最后當27號閥修復完畢再次啟動測試時，主機此時順利啟動成功。

本案例故障的快速解決，充分說明扎實理論基礎的重要性，同時也說明對輪機相關人員培訓的必要性，以減少人為因素的影響。