主机单缸排温异常故障分析

          　　摘要：本文介绍一例ME主机在航道内航行时，主机单缸出现排温偏差报警，通过对ME主机燃油单元结构原理进行分析，并通过MOP上采取封缸等措施，保证了船舶在航道内运行的安全。
　　关键词： ME主机 燃油升压器 MOP功能测试 封缸 FIFA CCU控制板
　　某轮主机型号为HYUNDAI MAN B&W 12K98ME7，由韩国现代重工制造，额定功率为72240kW，额定转速为94rpm。主机采用的时下流行的电喷智能主机，喷油器是滑阀式的。
　　1 故障现象
　　某日，船舶离港时，主机启动运转正常。主机低速运转时，值班人员发现主机NO.7缸排烟温度低于平均值有20度左右。主机加速到HALF以上时，主机NO.7缸排温偏差越来越大。几分钟后，主机NO.7缸排温偏差大报警，主机SLOW DOWN，同时，主机MOP控制屏上出现NO.7缸燃油柱塞行程高（Fuel plunger stroke too high）报警。考虑当时船舶在航道内，立即在MOP上对NO.7缸进行封缸运行。
　　2 结构原理
　　为了便于查找故障原因，先要了解一下两个部件燃油升压器和滑阀式喷油器。
　　2.1 燃油升压器
　　ME主机中所说的燃油升压器相当于MC主机中的高压油泵，燃油升压器的驱动机构换成了液压油。燃油升压器的主要组成部分有（见图1）：燃油吸入阀1、上盖2、燃油柱塞3、伞状盖板4、位置传感器5、液压柱塞6、弹簧销7和节流阀8等。
　　燃油吸入阀安装在上盖的一侧，其结构组成（见图2）：本体①、阀杆②、弹簧③、弹簧座④、两个锥形HALF块⑤。
　　吸入阀的工作原理：当燃油柱塞下行，燃油升压器内部压力低于燃油进口压力（正常为0.8MPa左右）时，吸入阀的阀杆进口燃油压力作用下克服弹簧预紧力和阀座底部燃油力之和，使阀杆打开，燃油通过吸入阀进入燃油升压器内;当燃油柱塞上行，燃油升压器内压力逐渐升高，使燃油吸入阀关闭，此时燃油柱塞与喷油器之间形成封闭空间，燃油柱塞在液压柱塞的推动下继续上行，燃油压力上升至喷油器启阀压力，喷油器开始喷油。
　　燃油升压器的燃油柱塞3与伞形盖板4是用螺纹连接，在燃油柱塞与伞形盖板上各有一小孔，安装到位后用弹簧销7固定，确保燃油柱塞与伞状盖板无松动。
　　燃油升压器的位置传感器5始终检测伞形盖板4的距离变化，将其转换成电流信号给该缸的CCU。
　　节流阀8位于燃油升压器的底部，它主要是保证液压滑油有一定的背压。
　　2.2 喷油器
　　ME型主机喷油器采用滑阀式。这里只简单介绍一下喷油器的针阀偶件整体（Spindle guide， complete）（见图3），滑阀式喷油器相比普通的喷油器，其显著特点是针阀轴053延长至油嘴077内部，针阀轴延长段内部镂空、上部开有三道槽，允许燃油通过斜槽进入针阀轴延长段的内部，再从底部穿出、经油嘴下部的针孔喷入气缸。针阀轴延长段的下部外缘与油嘴内缘在针孔上部形成密封，来防止燃油沿延长轴的外缘经油嘴针孔漏入气缸。在喷油的“滴漏阶段”，当喷油器中的压力从最高喷油压力一直下降到针阀落座压力时，可有效地将针阀迅速关断、断油，以达到把此阶段缩短到极限的目的、杜绝滴漏，彻底改善燃烧质量，特别是低速运行时的燃烧质量，减少冒黑烟。
　　喷油器的保养严格按照说明书的要求执行。此外，滑阀式喷油器不能做雾化试验，因为雾化压力使针阀轴抖动，以高频微微抬起，极高的压降会通过针阀轴和油嘴孔，会使针阀轴和喷嘴间产生拉痕，失去密封的危险性会大大增加。
　　2.3 燃油升压器的工作原理
　　本轮有两台电动液压泵，三台变向变量机带液压泵和一台变向定量机带液压泵。主机停车时，液压油由电动泵提供;主机运转时，由机带液压泵提供液压油，电动泵与机带泵之间能自动切换。
　　燃油升压器的下方是分配阀块（见图4），一侧安装有蓄能器，一侧安装有FIVA阀。蓄能器来确保高压液压油的压力稳定。FIVA阀来控制高压液压油的供油量。
　　电喷主机是通过安装在自由端的角度编码器A和B，来确定主机各缸的转角信号，靠燃油升压器位置传感器的信号来获取主机各缸燃油升压器燃油柱塞的位置，并把这些信号反馈给主机控制单元ECU及各缸的气缸控制单元CCU，经过ECU和CCU的处理，发出信号给各缸的FIVA阀，通过FIVA阀的动作，控制燃油升压器的供油定时和供油量，进而控制主机的转速。液压油驱动燃油升压器的液压柱塞上下运动，带动燃油柱塞上下移动，对燃油进行升压，获得高压燃油，使喷油器开启，燃油喷入气缸内。
　　3 故障解决
　　3.1 理论分析
　　当某一故障出现时，应该综合进行考虑，从多个方面进行分析来找出故障的原因。
　　只有主机NO.7缸排温偏低，且主机加速时，排温更低。最可能的故障是燃油吸入阀卡阻或喷油器雾化不良。
　　主机MOP上出现NO.7缸燃油柱塞行程太高。最可能的原因有燃油吸入阀卡阻，使供油量不足;喷油器卡死在开启位置;燃油供油压力太低;FIVA阀故障;CCU板故障。
　　3.2 故障排查
　　（1）功能测试
　　 主机离开航道后，停车进行检查。在主机MOP上进行测试。打开“Maintenance”>“Troubleshooting”>“HCU”，测试燃油柱塞，经过检查测试全部OK。说明位置传感器、FIVA阀和CCU板工作正常。
　　（2）燃油吸入阀
　　随后，关闭NO.7缸燃油进口阀，泄放燃油升压器内的燃油。拆出吸入阀，没有发现卡阻。但为了防止可能由它引起，用新的吸入阀进行更换。主机启动测试后，故障仍然存在。说明燃油吸入阀没有问题。
　　后来，解体拆下的吸入阀，弹簧无磨损。阀杆和缸套也无磨损。 　　（3）喷油器
　　主机启动运转时，检查高压油管，发现有两根油管脉动异常，一个脉动太大，一个脉动较小。这说明喷油器故障的可能性很大。主机停车后，关闭燃油进口阀，泄放压力后更换NO.7缸三个喷油器。三个喷油器换备用后，主机再次启动运转，NO.7缸排温正常，燃油升压器行程正常。
　　用主机喷油器泵压工具检查换下的三个喷油器，发现一个喷油器无法开启，一个喷油器常开，油从油嘴孔直接流出。解体这两个喷油器发现，针阀轴的头部都发生了磨损，两个针阀轴一个卡阻在关闭位置，一个卡死在开启位置。
　　4 常见故障
　　下面列举一些常见的故障现象及原因。
　　（1）单缸排温低，同时MOP上出现燃油柱塞没有复位（Fuel plunger not returned）警报。表明燃油柱塞在下一次动作前没有复位到预设的位置。如果单缸排温偏差超过设定值时，主机会自动减速。
　　可能原因：燃油进口压力偏低;燃油吸入阀不能打开或开度不足;FIVA阀内的阀芯卡死;燃油柱塞卡死。
　　（2）单缸排温低，同时MOP上出现燃油柱塞行程太低（Fuel plunger stoke too low）警报。如果单缸排温偏差超过设定值时，主机会自动减速。
　　可能原因：喷油器故障，油嘴喷孔堵塞，喷油器无法打开，伴随着高压油管脉动变大;液压油压力太低;燃油升压器底部的液压油节流阀内弹簧断裂，造成背压下降;FIVA阀故障;燃油柱塞卡死。
　　（3）单缸排温异常，同时MOP上出现燃油柱塞运动异常（Illegal fuel plunger movement （Slw.Dw））警报。主机将会自动减速。
　　可能原因：燃油柱塞位置传感器故障或接线故障;燃油柱塞与伞形盖板间的弹簧销断裂;FIVA阀故障;CCU故障。
　　主机MOP上出现报警时，首先在主机停车后，进行燃油升压器的功能测试，如果测试正常，则FIVA阀或CCU板故障的可能性不大。如果测试不通过，首先检查位置传感器，再检查更换FIVA阀或CCU板。
　　5 经验总结
　　（1）对于ME主机，在正常航行中，主机不停车可以拆检燃油吸入阀和燃油高压油管等部件。但前提是燃油进口阀能完全关闭。航行中检修某缸时，主机先减速到65转以下，在集控室的MOP界面上封闭此缸，关闭此缸的燃油进口阀，打开燃油泄放阀，确认无燃油压力后方可拆卸。为了安全起见，如果班期宽裕最好在主机停车时进行检修。
　　（2）船舶设备出现故障时，往往会有多个现象出现，碰到这种情况时，应该综合进行考虑分析，需要从原理下手，由外至内，由简至繁，步步深入。要学会进行推理，从故障现象判断可能某部件有问题时，也反过来分析此部件故障是否可能会出现发生的现象，争取少走弯路。
　　（3）有些重要备件，船舶是无法修复且可能会出现故障的，要及时进行申请，确保船舶有一定量的库存，以备应急之需。
　　以上的分析是对排气阀出现故障的一点见解，希望对同仁有所帮助。本文如有不足之处，敬请各位指正。