MEC主机MPC板故障引发的排气阀行程低、位置异常...温差报警

引言

MPC（Multi Purpose Controller）即多功能控制板，在ME 机型主机中被广泛应用。MPC 具有体积小、 功能多、可替换性强、性能稳定等优点，是 MAN 公司开发的1 款比较成熟的产品。但在实船应用中 MPC 也会发生故障，且其故障的查找有一定的难度。本文通过对 1 次 MPC 故障排除的分析，为轮机管理人员处理类似故障提供参考。

1 MPC 在 ME 主机中的应用

ME 系列柴油机的电控系统见图 1。

ME 系列柴油机的电控系统采用双冗余结构，互为热备用。系统中的 EICU（主机信息控制单元）、ECU（主机控制单元）、ACU（辅助控制单元）、CCU（气缸控制单元）等硬件都采用 MPC 以实现各自的功能，只是不同

的 MPC 被写入不同的软件程序。EICU 安装在集控室，接收驾驶台的操作信息以及集控室操作界面上的信息；同时还与外部系统进行通信，与手动操作系统、主机遥控系统、报警系统、安保系统等进行信息交换。ECU 是 ME 系列柴油机智能控制器的核心， 管理 3 个 ACU 和各缸的 CCU 并对其进行监控， 同时接收现场传感器送来的信号和机旁操作板的操作指令，对 ACU、CCU 下达指令，实现主机换向、启动、喷油、排气、停车等一系列操作，起到调速器的作用，使主机达到最佳运行状态。ACU 对燃油泵、润滑泵和辅助鼓风机进行启、停控制。每个气缸都有 1 个独立的 CCU，CCU 接收曲柄轴自由端安装的曲轴角度编码器的脉冲信号， 计算出各自气缸的活塞位置和工作进程状态，同时接收主机转速传感器信息，计算出活塞的运行速度信号， 采集燃油增压活塞和排气阀的位置信号，再根据 ECU 发来的指令进行综合处理，控制主机各缸的启动、停车、喷油、排气等。笔者经历的 1 次 MPC 故障发生在 CCU。

1 故障现象

某月 12 日，船舶驶离宁波，14 日驶离台北，期间主机 No.2 缸出现 2 次发火燃烧异常。12 日晚船舶驶离宁波时，主机发出 No.2 缸排气阀升程低、排气阀位置异常报警， 随后出现排烟温差报 警， 主 机 自 动“SLOWDOWN”。检查现场发现：排气阀启阀油管有脉冲、燃油管无脉冲；MOP 显示排气阀升程仅 40 mm 左右（正常的其他缸在 141 mm 左右），排气阀位置传感器反馈电流始终保持在一个数值上，燃油升压器位置传感器馈电流也始终保持在另一个数值上（正常的其他缸这 2个反馈值在一大一小两值间跳动）。No.2 缸的排烟温度很低，无发火现象。

由于当时引航员在船， 且船舶处于复杂航道内，主机不能停车， 因此首先进行单缸停油。对 FIVA（FuelInjection & Exhaust Valve Action）进行解体清洁，FIVA复位后故障依旧，并且 2 个反馈电流值消失，排气阀升程显示为 0，后又更换 1 个全新的 FIVA 备件。检查各传感器导线、CCU 箱内插头、MPC 的各保险丝等，均未发现明显异常。FIVA 复位后，主机恢复正常，各参数均正常。

尽管怀疑此次故障不是由 FIVA 引起的，但故障在更换全新的 FIVA 后消失， 加之平时 FIVA 容易出问题，故障表象也类似（单缸不发火然后主机自动减速），因此只能认为是 FIVA 的问题。

14 日凌晨船舶驶离台北时，No.2 缸再次出现故障报警，初期现象完全一样。更换 FIVA 后，故障现象依旧，从而彻底排除 FIVA 故障的可能，但还不能判断是排气阀传感器问题、线路问题还是排气阀本身的问题，或者其他问题。在主机停车后，对 CCU 控制箱内各处接线插头重新拔插，对线路马脚处拆解检查，对 总 电源检查绝缘，都没有发现异常情况。同时对排气阀升压器进行检查，没有发现明显的问题。主机试车后故障现象消失。

2 故障排除

故障暂时消失，但真正的故障原因并没有找出来。必须采取进一步的措施以明确是电器故障还是机械故障，缩小故障部件的范围。

（1）把 No.2 缸的排气阀探头与 No.1 缸互换；

（2）把 No.2 缸的高压油泵探头与 No.4 缸互换；

（3）把 No.2 缸的 FIVA 阀整体与 No.3 缸互换；

（4）检查 No.2 缸燃油升压器下部节流阀；

（5）检查 No.2 缸燃油升压器吸油阀；

（6）检查 No.2 缸排气阀和升压器节流阀是否松脱。

这一系列动作后没有发现异常。船舶正常航行十几天后上述现象再次出现， 故障仍然发生在 No.2 缸，主机自动减速。在 No.2 缸的 CCU 控制箱内拔出34# 插头（排气阀升程位置传感器插头），然后重 新 插 上，一切恢复正常。数小时后 No.2 缸再次发生故障，于是更换接线插头，又持续几十分钟，最终将目标锁定在 MPC上的 J34 端口。

在适当的海域停下主机，按照说明书的操作要求更换新的 MPC。MPC 更换结束后，等待程序的加载，再在集控室复位各警报即完全恢复正常。之后再也没有发生No.2 缸排气阀升程低、 排气阀位置异常报警的情况，主机彻底恢复稳定状态。将控制电脑中的警报、参数记录发给厂家，也得到他们的认可。更换 MPC 前，注意先断电，完成后再通电；注意检查 MPC 上的各节点 ID 开关位置；注意各端口、插头的正确对应和牢固接触；注意各保险丝是否正常有效以及纽扣电池是否正常装复等。

3 故障分析

CCU 控制下的 HCU（液压控制单元）工作回路见图 2。CCU 通过整合计算各方数据后，通过其端口 J70向 FIVA 发送控制信号指令，该指令通过 FIVA 执行器和 HCU 的转换，实现对燃油升压器柱塞的模拟量控制和对排气阀启闭的开关量控制， 指令是否能够有效地执行由各处的传感器负责监控。因此， 主机稳定运行时，CH-30 回路上显示的电流是一定范围内的电流数值在跳动，表示 FIVA 在正常运行。CH-31、CH-34 分别是一大一小 2 个电流值， 它们的差值大小代表燃油柱塞、排气阀杆的位移量。如果发生报警， 首先查出是哪个缸出现问题，然后转到该缸的电脑控制界面查看。如果是 FIVA 的阀芯卡 住（较为常见的故障，与 油 质 有 关），那 么 CH-30、CH-31、CH-34 都将没有电流跳动，显示固定值；如果只是单一的燃油升压器柱塞或者传感器发生故障，那么 CH-30、CH-34 还是正常显示的；如果是排气阀或传感器发生故障，那么控制系统会智能地认为排气阀没打开或关闭，发出停油指令，CH-30、CH-31、CH-34又都将显示固定值。

图 3 是正常状态下电脑显示的各传感器特性线，需要主机在正常运行时人工取样。图 4 是故障发生时电脑自动记录下的各传感器特性线（每次发生 HCU 故障，都会自动记录 1 次）。通过图 3 和 4 可以看出， 各传感器特性线在正常状态与故障状态时的区别。不难看出，在 CCU 认为排气阀发生异常变化时，它给 FIVA 的指令是不再要求燃油升压器喷油。

4 结束语

故障的排除绝不是在集控室查看电脑屏就能轻易查出的，现场的检查必不可少，更多的还在于平时的积累。本次故障中，MPC 端口的问题属于电器硬件方面的故障，查找原因很费周折。只要在日常检查时多留意各运行参数，多研究说明书、技术资料，在故障发生时保持冷静，仔细分析、集思广益，就能够找出问题的根源。

本文转载自：船舶那些事   曾发表于航海技术，作者金正地，仅供学术交流之用！