无论是采用定速可变螺距桨型船舶，还是可变速定距桨型船舶，主机转速都是至关重要的一项参数。转速传感器作为主机转速信号的采集元件，对主机转速控制及超速保护都有着举足轻重的作用。转速传感器故障会影响主机安全，而转速失控则可能会引起严重的机损事故。大多数船舶采取配置多个转速传感器的方式来提高主机转速控制的安全性、可靠性。某远洋救助拖船采用瓦锡兰W9L32型四冲程定速主机，额定功率2×4 500 k W，主机恒速运转为750 r/min，控制系统采用UNIC2系统，在此系统中的主控模块(Main Control Module,MCM)单元集中了主机转速控制程序，即电子调速器功能。现将工作中遇到的关于主机转速传感器的故障案例分享，供同人参考。1 故障现象
2021年1月19日，某船由烟台至海南执行拖航任务期间，机舱监测系统报警显示:左主机安全模块(Engine Safety Module,ESM)系统(见图1)故障报警，并频繁消警报警。值班人员立即检查左主机各项参数及集控台仪表显示情况，发现主机转速稳定，各油压、温度显示正常，各参数均正常，机旁巡视检查没有发现异常声音。因其频繁报警并立刻消警，但主机运转正常，各参数也正常，故首先判断为输出“ESM系统故障报警”的接线松动导致的误报警，但5 min后出现ESM系统故障报警后，同时出现超速停车报警，轴带发电机主开关脱扣。值班人员迅速启动停车应急预案，告知驾驶台，左主机故障需检修，现单车航行状态。2 故障分析
ESM系统集成了与主机安全运行有关的全部项目，主要功能有22个报警项目，例如模块电源故障显示、正常停车、故障自动停车及手动紧急停车控制、自动停车越控、自动停车功能闭锁、柴油机启动闭锁控制、超速停车控制、测速传感器故障检测报警、与自动停车相关的压力、温度传感器检查报警，停车控制回路断开检测(包括主机曲轴箱油雾浓度高停车回路、齿轮箱滑油压力低停车回路、紧急停车按钮回路等)、停车控制电磁阀回路断开检测报警，但这些报警项目只是对停车安保项目的工作情况进行监测报警，且产生此类报警时，相应报警LED灯常亮。虽然这些故障项目可以导致ESM系统故障报警，但并不能直接使主机自动停车，且停车时各仪表显示参数正常，并未发现相关报警，故可以排除例如停车回路、停车电磁阀、传感器等断线故障的可能性。经查阅相关资料发现，导致ESM系统故障报警且主机停车的报警项目有以下6个，包括:(1)超速停车;(2)滑油压力低停车;(3)曲轴箱油雾浓度高停车;(4)齿轮箱滑油压力低停车;(5)紧急停车;(6)消防炮齿轮箱滑油压力过低停车。故障报警显示超速停车，而主机机旁与集控台主机转速表并未发现异常。为防止误判，在确定实际并未超速的情况下，机舱人员决定再次启动主机，查看相关各参数。启动主机升速后，ESM系统报警出现，且频繁消警报警，检查集控台各参数仍然正常，转速表显示正常，查看机旁控制箱内ESM系统发现Engine Speed Pulse指示灯(图1中Pulse2)异常，轻微闪烁，怀疑主机转速传感器异常。而此型主机所安装的转速传感器就有4个，分别是ST196P、ST196S、ST173、ST174，安装位置参考图2。查阅主机图纸发现ST196P和ST196S为MCM主控单元的电子调速器提供转速信号，ST196P为主，ST196S为辅。用于主机负荷控制，在主机负荷变化时，通过调速器来控制主机油门大小，使主机转速恒定在750 r/min左右。其故障时在集中检测的各处计算机有“第一传感器ST196P失灵”或“第二传感器ST196S失灵”报警显示，实际情况并未出现此报警，故可排除ST196P、ST196S故障。故障应为ST173或ST174其中1个。继续查阅资料得知ST173与ST174是专用于ESM安全单元的超速保护的转速信号采集器件。将其所探测的频率信号转换为与转速成比例的模拟电压，电压信号用于触发ESM系统中的内部超速行程电路。2个传感器的超速限制均固定为额定发动机速度的115%(即862r/min)。ST173不仅具有超速保护功能，还为各处提供转速参数信号，此传感器失灵将导致主机各处转速表失灵，而实际故障时转速显示为正常，故可排除ST173故障，应为ST174故障。但在主机运转时，检查ST173及ST174传感器，2个传感器指示灯均常亮(见图3)，似乎并无异常。为进一步确认故障点，将ST173及ST174在ESM安全模块上的接线对调，再次启动主机，发现主机转速显示波动，而主机运转实际正常，故而判断ST174故障。ST174所测量的转速值(错误值)与ST173测量的转速值(准确值)之间存在误差，根据说明书介绍，其误差大于额定转速的5%时，会触发转速误差大报警，但这个报警并不指令柴油机自动停车。当ST174检测到的错误转速大于115%额定转速(即设定的停车转速)时，ESM系统会错误地认为主机超速而发出主机停车的错误指令，导致正常运行的主机自动停车。3 故障处理
确定故障传感器为ST174，机舱人员开始解决这个问题。根据此型主机控制原理，确定2种解决方案:(1)拆下故障传感器ST174，由ST173传感器代替其工作。这种方案将导致转速表没有指示，并且万一ST173也发生故障，此时设置在ESM系统中的柴油机超速自动停车功能将不复存在，风险太高。(2)更换新的转速传感器ST174备件，使主机恢复正常。这种方案时间较长，在拖航状态下有各种不可预估的风险，如何快速准确安全的更换故障传感器，对机舱人员素质有很高的要求。经与轮机长商议，跟驾驶台沟通，考虑天气风浪及航行状态等各种情况后，决定立刻更换故障传感器。ST174型转速传感器为Magical Pulse Speed Pick Up磁脉冲式转速传感器，其工作原理为安装在距离齿轮1.5～2.5 mm位置(见图4)，根据齿牙旋转输出高低电平，形成脉冲信号，主控板通过计算得出转速信号。更换时应注意转速传感器与齿轮距离，太近的话齿轮容易对传感器造成损伤，太远会造成转速差。装复后启动主机试验，主机恢复正常。图4 转速传感器安装要求(x=1.5～2.5 mm)4 结束语
在传感器发生故障，而不是柴油机转速实际升高的情况下，ESM系统突然保护性停车是非常致命的设计缺陷，尤其是对机动性能有更高要求的海上救助专用船舶来说。所以有必要对于该类型柴油机的安保系统进行优化改进，减少因传感器故障诱发主机意外停车事故的发生。建议提升传感器质量，增强传感器使用的可靠性，或者对ESM系统进行改进，增加逻辑判断，最大限度减少误报警、误动作。船舶电机员应加强电气控制系统的学习，多与主管轮机员进行研究，弄清楚设备工作原理，并将学习成果进行固化，这样在处理突发故障时才能快速准确找到原因，排除故障。故障排除后总结故障原因及查找过程，可得到如下启示:(1)工作中要深入了解各个传感器的功能，每个传感器出现故障后的现象(尤其是1个参数由多个传感器测量的);(2)出现故障时仔细检查分析故障现象才能做到准确定位故障点，为恢复船舶正常工作提供有力保障。参考文献：
[1]唐世正.船舶主机转速传感器故障分析及处理[J].航海技术,2021(04):33-35.
作者简介：
唐世正，电子电气员，北海救助局
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