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浅析船舶主机Alpha电子气缸注油器故障实例

时间:2012-10-22 13:09来源:未知 作者:admin 点击:
摘要:主机Alpha电子气缸注油器系统简介和维护。 关键词:Alpha注油器 故障分析 消除失效 Alpha电子气缸注油器系统从上世纪末研发推广至本世纪初,已普遍应用于现代船舶柴油机上,取代了传统的机械式气缸注油器。由于它的注油频率与主机转速是正比例关系,而

  摘要:主机Alpha电子气缸注油器系统简介和维护。
  关键词:Alpha注油器 故障分析 消除失效
  Alpha电子气缸注油器系统从上世纪末研发推广至本世纪初,已普遍应用于现代船舶柴油机上,取代了传统的机械式气缸注油器。由于它的注油频率与主机转速是正比例关系,而柴油机的功率与转速是三次方正比例关系,从而很难按实际工况的变化比较柔和地调节注油率。与其相比,电子气缸注油器系统的主要特点是由液压驱动和电子控制,供油数量无级调节精确方便,准确的喷油定时,恒定的注油压力,按照进入气缸的燃油中所含硫量成百分比例和机器负荷二个原则来设定最佳气缸油的精确供应量,以细小微粒状喷射,更加完美均匀布油在缸套四周,柔和的控制在确保满足基本良好气缸壁润滑需要的条件下明显减少气缸油过多消耗,降低气缸套单位时间的磨损量,能有效节约昂贵的气缸油。在世纪交替之际建造的船舶主机上,广泛应用Alpha气缸注油器,有些船东在早期船舶主机已有机械式注油器的基础上,改加装一套Alpha电子注油器以节省气缸油消费。Alpha电子气缸注油器系统基本组成单元简图如图1。
  ALCU-Alpha注油器控制单元箱内有三部分组成:
  1、MCU-主控制单元执行正常运行。 2、BCU-备用控制单元在主控制单元万一发生电故障时将自动从主控单元控制方式转至备用控制单元控制并同时发出警报3、SBU-将全部电信号从主控单元传至备用控制单元。
  HMI panel: 人机界面控制板安装于机舱集控室控制台上,执行给予警报信息、供油比例调节、启动主机前的检查等控制。
  Encoder:安装在主机曲轴前端用于主控单元计算气缸油正确喷油定时。Index transmitter:连接在主机油门杆上用于主控单元计算主机负荷等。
  BCU pickup box:安置在主机飞轮旁一组脉冲传感器是用于万一主控单元故障时而触发备用单元启动。
  Pump station: 使气缸油增压达40~50bar,由Alpha注油器控制单元控制在高压状态下进行注油。
  LS轮主机型号HHM-MAN B&W 7S60MC-C,最大持续功率(MCR)22651.26BHP-105 RPM,持续服务功率(NCR)20386.13BHP-101.4 RPM,配置MAN B&W DIESEL制造的ALPHA电子气缸注油器:每缸只设一组注油器,每只注油器设一个电磁阀,一个驱动活塞,六个注油器柱塞泵;柱塞泵柱塞直径为3.5mm,冲程15mm,注油容量0.84 cm3/冲程,六个注油管以及连接到气缸壁上的单向止回阀。
  该轮是一艘新出厂仍然在保修期内的集装箱船,在实际应用中所遇故障和消除,各种设备难免在磨合阶段出现些许问题,而且每缸只安装一个注油器,发生故障时,非常紧迫。一旦故障报警,主机自动减速后,需要停车进行检修,不如主机每缸有双注油器来得安心。当一个注油器发生故障报警,主机自动减速,同时另一个注油器会自动加大一倍注油量供油,可以在不停主机情况下,只需关闭注油器进口阀来进行检修,待故障排除后,即可恢复正常工作状态。
  主机备车时,在HMI控制板上手动启动【pump1】或【pump2】油泵检查核实本系统正常状态,通过使用【↑】【↓】键可查看油压,油温,故障代码等参数。观察油压应达约45bar (报警值为35bar),气缸润滑油温度,正常值:
  30℃~60℃,70℃为报警值。系统故障试验;按下【Prelub】按钮,泵站立刻投入运行,注油器将气缸油分别注入每一个单元气缸12次,(每当主机停车时间较长,可将鼓风机AUTO转至STOP再转回AUTO可实现一个预润滑注油12次的循环)。首先机器在启动前给予各气缸套预先润滑,其次如HMI控制板上没有出现任何警报,证明系统正常一切准备就绪。在主机启动前辅助鼓风机不管驾驶台/集控室自动/手动控制或机旁现场控制只要辅助鼓风机启动时,电子气缸注油器预润滑将被激活自动投入工作,此时【Prelub】按钮已失去效能。在HMI人机控制面板上控制开关应放在自动位置“AUTO”,系统默认由“MCU”主控制单元执行正常运行方式控制,万一“MCU”发生故障时将自动从主控单元控制方式转至“BCU”备用控制单元控制并在面板上“BCU控制”灯亮同时发出警报声,假如HMI人机控制面板上控制开关仅仅放在“MCU”或“BCU”任一方式下只是受控于各自的系统,一旦自己的系统发生故障,只能给出本系统故障报警且主机自动减速。
  在管理中应按需及时调节供油比例,如新出厂主机在磨合阶段根据说明书运行小时要求需逐渐减少气缸油供油比例,当检修更换新活塞令或新缸套时也需重新调整增加和减少合适的气缸油供油比例。在HMI控制面板上按【↓】键至显示为【F.rate】→按【enter】键→选择所需调整缸单元按【↓、↑】键进行供油量调节、保存即可。同样当本系统检测到任何紧急或非紧急警报时,在机舱内同时出现声光警报,在HMI控制面板上会显示相应的警报地址代码,查看警报详细故障内容来实施处理。
  当注油器发生故障时,我们可以通过在集控室控制台上HMI 人机对话面板醒目地显示警报信息来查出某单元注油器故障报警代码,不管是双、单个注油器都依次被编为两个号码来代表一个单元缸,本轮每单元缸是单个注油器,只用单数1、3、5、7、9、11、13来表示,当显示LAL13代表NO.7单元缸注油器发生故障。其中故障现象分为检测中间连接盒上反馈指示灯常亮和不亮的基本方法,可以通过拔掉注油器的接线插头来确认,假如指示灯不亮说明注油器故障可能有卡住现象需要解体检修,如果指示灯常亮使得反馈感应器始终有信号,应检查电缆,接线是否有松动或短路、断路以及包括电磁阀,电磁阀绕组阻值为18~22欧姆,当检查正常后故障有可能出在反馈感应器或注油器上。
  该轮在出厂不久一次海上航行中,主机自动减速气缸注油器故障警报,通过HMI控制板显示LAL13代码从而获知是NO.7单元注油器系统故障,随后不久由MCU自动转为BCU控制,主机NO.7缸注油器下方中间连接盒上绿色LED亮暗异常,为了确认故障所在,按说明书检查方法将注油器上电线插头脱开,发现中间连接盒上绿色LED指示灯不亮,根据说明书所示故障是在注油器本体部分,要求停主机,更换备用注油器后主机恢复正常运行,随后将拆下的注油器进行解体,发现在注油器传动活塞和注油柱塞机械机构中(如图2所示)有一些细小金属颗粒垃圾,而实际上它的工作条件是属于比较好的,在气缸油质量保证前提下是不太会发生卡住现象,分析应该是在新装机期间遗留在输油管系中,靠妥码头后采取措施,将注油器输油管系进行彻底清洗吹净,泵站油柜和滤器清洁,发现在油柜内底部仍有些许相同的细小金属颗粒垃圾并清洁干净,在以后近一年的使用中此类相同故障再也没有发生过。所以像这一故障在新安装油管等整个系统时必须确保干净千万不能混入杂质垃圾。
  另一例气缸注油器故障与以上类同是在本体上,而不同的是出在连接线和电磁阀部分,出现时有时无故障警报,航行中主机自动减速警报,通过HMI控制板显示LAL 7代码从而获知是NO.4单元缸注油器系统故障,由MCU自动转为BCU控制,查获主机NO.4单元缸注油器下方中间连接盒上绿色LED指示灯亮暗异常,将其电线插头脱开,中间连接盒上绿色LED指示灯常亮,按说明书所示注油器本体无故障,检查中间连接盒至注油器的连接电缆,接线头是否有松动或短路、断路以及包括电磁二位三通阀,通过检查发现注油器上电线插座接线处螺丝松动,是接线处松动造成时有时无警报,上紧后注油器警报消除。
  几天后,该缸再次出现相同故障警报现象,经查确认电磁二位三通阀故障,随后拆下的电磁二位三通阀进行解体检查后发现电磁线圈阻值实测为20Ω属正常,二位三通阀芯也无卡住现象活动自如,但是在与新电磁阀比较细看之下才发现该阀芯不能自行弹出如图3所示,其下部有一小弹簧失效造成该二位三通阀阀芯在失去弹簧作用力下不能移动复位使油压一直保持在注油器的驱动活塞上,使控制注油传感器始终感应在驱动活塞头部而形成反馈指示灯常亮。(反之,若电磁阀电磁线圈失效不能推动阀芯至工作位或阀芯卡住在原始非注油工作位置造成压力油不能进入注油器驱动活塞上从而不能形成注油动作力,反馈指示灯显示常灭)。
  如图4所示,二位三通阀的正常动作应该是电磁阀被触发通电使得阀芯伸出驱动二位三通阀芯移至工作位,将待命的45BAR高压气缸油通过二位三通阀被输入注油器驱动活塞而由它直接推动6个注油柱塞泵冲开各自6个的单向阀进行注油一次,气缸油由注油管经气缸壁上部单向止回阀注入气缸内壁。电磁阀失电后,二位三通阀阀芯依靠它的弹簧弹力移动复位并将压力油切断并释放作用在驱动活塞上的压力油至回油低压区域(吸油侧压力1.5bar),被驱动活塞失去高压动力油后在它的弹簧作用力下强制使6个注油柱塞泵复位因它们各自的单向阀关闭而形成腔室内真空,当柱塞泵继续下行至吸油孔打开位置时在泵油腔室真空和吸油压力1.5bar共同作用下迅速进行吸油以补充短缺为下一次注油进行完善准备,多余的气缸油经回油管系流回到供油泵站的油柜。每次驱动活塞移位都被安装在它相应的缸壁上控制注油传感器反馈所检测得到感应信号传给控制器单元并通过LED指示灯闪亮来显示。问题症结找到后即从其他坏电磁二位三通阀拆下相同小弹簧进行更换,消除了失效,使该缸注油器恢复正常工作。
  再一例气缸油注油器反馈故障警报,检查获知主机NO.3单元缸注油器下方中间连接盒上绿色LED指示灯常亮,脱开其电线插头LED指示灯仍常亮,首先检查中间连接盒至注油器的连接电缆,接线头是否有松动或短路、断路以及包括电磁二位三通阀均正常,确认反馈控制注油传感器失效而无法正常检测到驱动活塞的实际动作,因控制注油传感器的失效错误地始终感应到驱动活塞头部而造成反馈指示灯常亮,此时出现一个严重问题是在短期内注油器连续发生故障,船上新备件只有一套已用完,由于船舶班期等诸多原因造成制造厂保修备件没能及时供船,我们此时只能采用拆东墙补西墙方法、将旧注油器上好的反馈控制注油传感器拆下更换到NO.3单元缸注油器上,包括两个电磁阀拆卸合并成一个。幸运的是办法用尽后主机恢复了正常运行,余下的电磁阀和传感器基本上全部失效,此时此刻本人所担心的程度是无法用言语所能表达,新备件在三天后下一停靠港供船,心里的一块石头总算落地。
  Alpha电子气缸注油器系统在运行中日常检查注意事项,保持油泵吸入滤器压差在绿色区域,排压正常值为40~50bar,一旦滤器压差指示器显示接近红色区域应及时转换另一台备用泵,清洗滤器,如油泵在较大压差下继续运行,排压下降达报警值35bar,系统将会自动启动备用泵和警报,如二套滤器同时都阻塞将导致主机减速警报。每月定时更换使用油泵,定时清洗油泵吸入滤器。
  运行中,观察注油器电磁阀插头内红色LED指示灯及机旁中间接线盒上的绿色反馈LED指示灯是否显示正常闪亮,一旦发现LED指示灯不闪亮(有时发生有故障无警报)必须及时检查HMI控制板上任何故障地址代码。如没有故障,那么问题出在LED指示灯本身,应在第一时间及时更换修复以便随时正确查看。
  需要提醒的是,特别是新船在气缸油外部管系上直接视觉的漏泄,都必须及时消除纠正(当然内部漏泄也应消除,这里就不叙述了),以免影响喷入气缸内正确的供油量,即影响每天计算气缸油的假象消耗量,严重更会造成缸套异常磨损。

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