某救助船装配 2 台 MAN 6L48 /60CR 型号的共轨电喷四冲程柴油机,主机额定转速 500 r/min,每台额定功率 7 200 kW。此类型的主机在国内装配较少,发生故障的案例介绍较少。笔者通过自身经历的主机无法正常启动的典型案例,讲述在实际应用中本船柴油机启动故障分析处理方法,供同人参考。
1 故障现象
在一次应急演练期间,左主机正常备车,备车前所有准备程序完毕,在集控室主机触摸操控屏启动左主机,激发启动按钮后,在启动空气推动下,主机监控显示屏显示主机达到发火转速,但主机并未启动成功( 本船主机启动转速达到 65 r/min 后,程序设定启动空气电磁阀主动断电,切断启动空气控制回路) ,且在监控电 脑 出 现“-IM-: RAIL PRESS-A-POINT NOT REACHED IM-1”报警。
随后本船大管轮对左主机进行应急停车复位,再次启动左主机,同样没有启动成功,再次出现“-IM-: RAIL PRESS-A-POINT NOT REACHED IM-2”报警。在集控室连续2 次均未启动成功,因当时正处于应急演练时期,轮机长采取在机旁进行应急启动,按下应急启动按钮后,主机在机旁启动成功,随后转至集控室。
2 故障分析
这种故障现象以前偶尔出现,当时处理的措施是对主机进行应急停车复位、冲车、再次启动,主机可以启动成功,很少出现连续 2 次启动不成功的现象。
MAN 6L48 /60CR 型主机启动采用压力≤30 bar( 1 bar = 105 Pa) 压缩空气作为启动介质,停车控制空气和启动空气采用的同样的空气压力,采用压力≤8 bar 的空气作为辅助控制空气,控制柴油机的增压空气旁通阀和涡轮废气旁通阀开关。MAN 6L48 /60型主机的启动原理见图 1。
主机正常启动时( 盘车机脱开,启动空气回路正常) ,按下集控台( 或机旁) 主机触摸屏启动键,经由主机 启 动 控 制 信 号 到 达 d 处的电磁启动阀( M329 /1-V) ,同时应急停车电磁阀( M329 /2-V,图 1中 10) 失电,应急停止空气被切断泄气,应急停车阀块复位。启动电磁阀得电后,启动控制空气一路到达启动控制阀,一路到达主启动阀,主启动阀在控制空气作用下打开,使主启动空气到达缸头启动阀,为启动做准备。启动控制阀在某一曲轴角度时,由于其透气脉冲气管( 图 2 中 21) 被启动凸轮( 图 2 中27) 覆盖,背压升高,启动控制阀打开,启动控制空气到达缸头启动阀,缸头启动阀被打开,启动空气进入气缸。
本船主机停车分为正常停车和应急停车。正常停车程序: 按下集控台或机旁触摸操控屏停止键,停车信号到达每缸供油电磁阀和高压油泵节流阀处,切断供油,停止燃油喷射,使主机停车。2 min 后应急停车电磁阀得电打开,停车空气到达气动控制停车阀处,气动控制停车阀快动作,使共轨箱蓄能器泄压,泄放至燃油回路。应急停车程序: 按下机旁或集控台应急停车按钮,应急停车电磁阀得电打开,停车控制空气到达气动控制停车阀,使气动控制停车阀动作,共轨箱蓄能器内的高压燃油直接泄放至燃油回路,致使共轨箱无法建立油压,停止燃油喷射,主机停车。
按下主机启动按钮后,主机启动阀能够动作,观察本船主机遥控或机旁操控电脑,主机已达到发火转速,而主机无法启动成功。根据说明书的故障排查说明,有以下几点:
( 1) 燃油质量差或燃油黏度太高;
( 2) 燃油进机压力低或燃油滤器堵塞;
( 3) 速度传感器故障;
( 4) 控制和监测系统故障( 喷油电磁阀组故障) 。
对以上所述故障原因,主管人员进行逐项排除查找。本船使用中燃国标 0#轻柴油,燃油供油单元显示压力正常,燃油进机滤器并未发生堵塞,可以排除( 1) 和( 2) 中所述故障原因。应急启动主机后,主机转速显示正常,主机运转状态一切正常,没有任何故障报警,可以排除( 3) 和( 4) 中表述的故障问题。可见主机无法启动故障原因并非说明书中表述的问题导致。
只有主机遥控或机旁操控电脑 2 次显示“-IM-:RAIL PRESS-A-POINT NOT REACHED IM-1”和“-IM-: RAIL PRESS-A-POINT NOT REACHED IM-2”报警。此报警指共轨压力没有到达喷射模块 1 或喷射模块 2 的设定值。查找说明书,发现并指出此类报警是由哪些原因导致的。本船主机为电喷柴油机,取消传统的调速器,采用互为交替使用的喷射模块控制喷油电磁阀的供油量。
结合主机报警和主机无法启动的现象,可以得出主机在正常遥控启动时没有喷射发生。导致主机无法喷射的常见原因主要有 2 个: 喷射电磁阀不工作或共轨压力太小无法打开喷油器喷油。采用应急启动后主机运转状态一切正常,肯定主机喷油电磁阀及主机电子控制系统良好。应急启动和遥控操纵时共轨压力似乎没有区别,唯一区别的是应急启动可以使增加柴油机的启动时间,遥控操作正常启动达到发火转速 65 r/min 时,按程序设计自动切断启动控制空气。
再结合报警分析,正常操作启动时,主机一旦达到发火转速,主机就切断控制空气,此时主机气缸内必须有燃油喷射发生,才能保证主机发火,启动成功。一旦主机到达发火转速时,气缸内没有喷射发生,必然导致主机启动失败。结合主机报警分析,主机很可能在正常启动短时间内无法达到正常的喷射压力,怀疑发生泄漏,但是应急启动仅延长主机启动时间,且在此期间发生喷射。唯一的原因就是泄漏点是短暂的,是受时间影响的,于是怀疑气动控制停车阀处发生泄漏,只有此处在启动时关闭,停车状态时长时间处于打开状态,一旦在启动时关闭不及时,共轨箱蓄能器无法建立燃油压力。
应急演练结束后,轮机长和大管轮对气动控制停车阀进行测试。多次遥控启停主机,现场观察气动控制停车阀动作,发现其动作迟缓,按下主机启动按钮,气动控制停车阀在短时间内无法正常复位。于是对气动控制停车阀进行解体,发现其内部脏锈严重,柱塞有黑色泥状物和锈蚀,见图 3。
主机在停车和应急停车状态下,活塞上行,弹簧一直处于压缩状态,下面的小柱塞跟随上部的大柱塞一起上行,这时共轨箱和燃油回路处于接通状态,共轨箱蓄能器内喷射压力无法建立。当主机启动和运行状态时,应急停车电磁阀失电,停车控制空气泄压,气动控制停车阀失去空气控制,柱塞在压缩弹簧的反作用力下复位,关闭共轨箱蓄能器与燃油回路之间的通道,共轨箱蓄能器内的压力得以建立。一旦柱塞和腔室内部表面产生污渍、铁锈,再加上柱塞上的橡胶密封圈老化变形,二者之间的摩擦力势必增大,仅在弹簧的作用力下导致柱塞无法正常复位或延时复位,造成共轨箱蓄能器内燃油喷射压力无法建立。
3 故障排除
分析故障后,对气动控制停车阀进行解体清洁,更换密封圈,装复试验,随后多次连续启动主机,主机启动正常。故障解决后,轮机长又安排大管轮对右车气动控制停车阀也进行检查和清洁。
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结束语
此次故障发生的原因为气动控制停车阀长时间处于停车空气作用下,压缩空气中难免有水气存在,日积月累后停车阀块内部和柱塞必然受到污染,加上柱塞上的橡胶密封圈老化变形,导致柱塞在腔室上下运动受阻,仅在压缩弹簧的作用力下,柱塞无法在一定时间内正常复位,主机启动时蓄能器内不能及时建燃油压力,导致启动失败。气动控制停车阀柱塞如果遭受污染加剧,不及时清理,主机启动将受到影响,严重状态下导致柱塞卡阻严重,停车后不仅共轨箱蓄能器无法泄压,还会导致应急停车功能失效,造成更严重的影响。
作者简介:张忠良,轮机长,( E-mail) 429560240@ qq. com
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