WARTSILA RT-flex 50型电喷主机管理经验分享

某油轮公司在广船国际建造的52500吨原油/成品油油轮，主机采用的是WARTSILA RT-flex 50型柴油机。笔者第一次接触这种形式的机型，在此简单谈谈关于该型柴油机的一些体会，不足之处请大家指正。

WARTSILA RT-flex型柴油机是在共轨单元的基础上完全实现了燃油喷射和排气阀执行的电子控制，与RTA机型最大的区别是取消了凸轮轴，燃油喷射、排气阀的开关、柴油机的启动均通过WECS-9520控制系统实行电子控制，使燃油喷射和排气阀操作更灵活，比传统RTA柴油机具有更高的效率。可以精确测定容积的燃油喷射控制，最大程度的降低排放。可以实现单个喷油器的控制，使主机的稳定转速更低，在部分负荷时降低燃油的消耗率。

WARTSILA RT-flex 50型柴油机的正常运行由WECS-9520控制系统进行控制，其主要功能包括：燃油共轨压力控制，伺服油压力控制，燃油喷射控制，排气阀控制，启动阀控制，曲轴角度传感器监控。

下面简单介绍一下WECS-9520的组成及其主要功能，以及管理方面的一些注意事项。

1. WECS-9520控制系统的组成：主要由外部通信控制箱E90、单缸控制箱E95、电源控制箱E85组成。

每个E95控制箱内均安装有一个FCM-20模块，以执行以上功能。为了保证可靠性，每个功能的执行均由两组模块同时控制，这两组模块互为备用，当一组FCM-20模块出现故障时，另一组FCM-20模块仍可以保证WECS-9520控制系统正常工作，但出现故障的模块所对应的气缸将不能正常工作。当不正常情况出现时，例如燃油共轨压力不正常、伺服油压力不正常等，可以通过对应的FCM-20模块上发光二极管的指示进行判定。

E90控制箱主要执行外部通信的功能，包括与主机遥控系统、机舱监控系统等的对接。同时，E90控制箱内也有一块FCM-20模块，这只模块是备用模块，可以对系统的参数进行同步下载、保存，在其他FCM-20模块出现故障时，可以立即用这只模块进行替换。这只FCM-20模块拆除后对WECS-9520控制系统不产生任何影响。在新的FCM-20模块备件供船后，需要将其安装到E90箱内，进行数据同步下载。若将新的模块备件直接安装到E95控制箱，则不能正常工作。

在E85电源控制箱内，从安全方面考虑，电源也是两套配置。

在日常的管理中，由于E90、E95控制箱都是安装在主机机旁，主机运行时的震动和高温对这些控制箱会产生很大的影响，因此定期检查、紧固各个控制箱内的接线是十分必要的。另外，对于FCM-20模块故障的确定，则是WECS-9520控制系统管理方面比较困难的事情，因为主机运行时若出现单缸工作不正常现象，其牵涉到的因素太多，除了常规的机械方面的原因，还有ICU（Injection Control Unit）、VCU（Exhaust Valve Control Unit）、共轨压力传感器等等多方面的原因，这就要求管理人员要有十分清晰的思路和丰富的经验。

2. 燃油共轨压力控制：RT-flex 50型柴油机有两台燃油泵，由齿轮传动，凸轮轴驱动，油量调节由齿条控制，每台燃油泵各自有自己的执行机构。燃油共轨压力由柴油机负荷决定：WECS-9520根据主机转速和燃油指令产生一个控制信号，由FCM-20模块控制燃油泵的执行机构，拉动燃油泵的齿条，向燃油共轨供应相应量的燃油，同时，两只压力传感器将燃油共轨的压力分别反馈给各自对应的FCM-20模块，使燃油共轨压力与柴油机负荷相匹配。在柴油机全速运行时，燃油共轨压力可达800—900bar。

若一台燃油泵的执行机构出现故障，它将会停在原处或者慢慢回到零位，另外一台燃油泵然仍正常工作。若燃油泵出现机械故障，可以使用专用工具把这台燃油泵的滚轮抬起，使它停止工作，同时柴油机需要适当降速，以不出现燃油共轨压力异常报警为宜。因为一台燃油泵的供油量不能满足柴油机保持常用转速需要的油量，这时燃油共轨压力会出现很大的波动（接近100bar），致使燃油共轨压力异常报警而导致柴油机Slow down。

3. 伺服油压力控制：伺服油压力的控制与燃油压力的控制相似，同样根据柴油机的负荷，由FCM-20模块产生一个设定点信号，控制伺服油泵的压力控制机构。伺服油共轨压力由两只压力传感器监控，压力信号分别反馈至相对应的FCM-20模块。

伺服油是用来控制排气阀的开关和燃油喷射（ICU）。伺服油的质量要求非常高，伺服油滤器的过滤精度是6微米，压力100—190bar。由于RT-flex型柴油机的伺服油是系统油，因此需要对柴油机的系统油保持不间断的净化，并且需要定时对系统油进行取样化验，严格监控系统油的各项指标，若状况不能令人满意则需要更换滑油。柴油机系统油若污染严重，会造成伺服油自清滤器频繁冲洗，严重时出现伺服油滤器压差高报警，引起伺服油压力异常，导致排气阀开关紊乱，燃油异常喷射，造成主机Slow down。

伺服油系统除了由齿轮传动的伺服油泵外，还装有用于日常检修的伺服油日用泵，为电动马达驱动。其主要用途是柴油机停车时，伺服油系统检修后的试验，排气阀开关情况的检查，以及燃油共轨系统的试压检漏（可使用专用工具将燃油共轨和伺服油共轨连接）。伺服油日用油泵在柴油机运行时不需要开启。

4. 燃油喷射控制：喷油开始时间由曲轴转角信号和VIT信号决定；燃油的实际喷射量由油量活塞的行程决定，油量活塞到达计算行程时喷油结束；喷油量的计算基于调速器的控制信号。

RT-flex 50型柴油机每缸有两只喷油器，分别由各自单独的共轨阀控制，正常运行时两只喷油器同时喷油。柴油机在低负荷工况下运行时，为了改善雾化和燃烧情况，减少烟雾的产生和燃油的消耗，每个缸的其中一只喷油器会自动切断。同时，为了平均热负荷，WECS-9520控制系统还会定期的交替切换喷油器。

当某个缸油量传感器故障时，FCM-20模块会把这个缸的喷射控制模式由油量控制自动转为时间控制。

对于喷油定时的调整、单缸停油、停止单个喷油器等功能，可以在FlexView界面（外接电脑）很方便的实现。

5. 排气阀控制：排气阀的开关由两个阀位传感器监控。各缸排气阀的开启指令由相应的曲轴转角信号和VEO（Variable Exhaust Valve Opening）信号决定，关闭指令由曲轴转角信号和VEC（Variable Exhaust Valve Closing）信号决定。当一个阀位传感器故障时，排气阀的开关控制模式并不变化；在两个阀位传感器同时故障时，该排气阀的开关控制模式转换为时间控制。

在柴油机停车时，可以通过FlexView操作界面手动开关排气阀进行相关的检查，此时需要开启系统滑油泵和伺服油日用泵。

6. 启动阀控制：各缸启动阀的开关直接由FCM-20模块根据相应的曲轴转角进行控制，直至柴油机运转。

在启动阀控制方面，RT-flex柴油机与常规柴油机的不同主要在于把空气分配器转换成了根据不同曲轴转角动作的电磁阀。

7. 曲轴角度传感器监控：在柴油机的自由端安装有两只曲轴角度传感器，通过考必林由曲轴传动，输出的两个曲轴转角信号传至FCM-20模块（也包括E90箱中的FCM-20模块），它们与测速单元给出的TDC信号进行比较，若三个信号偏差超过允许值，将会造成柴油机Slow down或者Shut down。

曲轴角度传感器的作用十分重要，喷油控制、排气阀开关控制、启动控制等均与其有关。曲轴传感器在安装时，其输出信号与飞轮上的读数必须相符；安装必须紧固，不可有任何松动现象。必须严格按照检修周期检查传动皮带的情况、润滑油的供油情况，必要时按照说明书的要求从新调整皮带。曲轴角度传感器整套装置的使用寿命是36000小时，到时必须换新。

8. 其他：

外部控制系统：包括主机遥控系统、电子调速系统、安保系统、车钟系统等，均是通过E90控制箱与WECS-9520控制系统进行通信。

FlexView外接界面操作系统：可以实时监控柴油机的喷油情况、排气阀的情况以及控制系统的各种报警；可以很方便的进行喷油定时的调整、实施单缸停油；柴油机停车时手动控制排气阀的开关，对排气阀的情况进行检查。

RT-flex型柴油机与RTA型柴油机相比，除了以上介绍的关于控制方面有很大的区别，其他机械方面基本相同，没有大的改动。总体来讲，RT-flex型柴油机管理更方便，但对电气知识的要求更高。由于接触的时间很短，在这里只能简单谈谈我的一些体会，不妥之处恳请指正。

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