MANBW主機(jī)FIVA故障診斷分析

/FIVA閥故障診斷分析什么是FIVA閥？FIVA閥是一種電液比例閥，是ME型柴油機(jī)的電噴系統(tǒng)中控制噴油定時和噴油量以與噴油壓力，排氣閥啟閉的核心部件。其啟閉動作由柴油機(jī)電控系統(tǒng)中的CCU通過分析曲軸轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器以與升壓泵柱塞探頭等反饋的信息后給出啟閉指令進(jìn)行控制。FIVA閥的基本介紹：FIVA閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。先導(dǎo)閥是比例電磁閥，控制主閥的啟閉。先導(dǎo)閥采用音圈(指固定在動圈揚(yáng)聲器膜片上的一個線圈)驅(qū)動技術(shù)，其動態(tài)性能逼近電液伺服閥。噴油量的控制通過帶寬控制FIVA閥的開啟時間長短實現(xiàn)，噴油定時通過FIVA閥通電后的快速精確響應(yīng)實現(xiàn)，比例作用用于控制FIVA閥開關(guān)的動態(tài)過程。排氣閥的啟閉是由CCU給出FIVA閥的控制信號來實現(xiàn)的。LLTFIPVATL油路PFIVAFIVA閥內(nèi)部剖析圖（如上圖所示）FIVA閥的基本結(jié)構(gòu)：通過FIVA閥內(nèi)部剖析圖我們可以看出。FIVA閥主要部件包括主閥芯，3個液壓閥塊以與電路反饋塊.FIVA閥的工作過程：結(jié)合FIVA閥內(nèi)部剖析圖與CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意圖，我們可以看出，F(xiàn)IVA閥主閥芯右側(cè)一直存在高壓伺服油（油路P紅色標(biāo)識可以看出）;當(dāng)CCU給出FIVA閥噴油開始指令時，先導(dǎo)閥工作在上位，處于比例控制狀態(tài)，高壓伺服油由P路進(jìn)先導(dǎo)閥加壓至主閥芯的左側(cè)控制活塞處（因左側(cè)控制活塞的面積大于右側(cè)小活塞），推動閥芯上移（右移），工作在左位，高壓伺服油P路與FI路相通，給燃油增壓泵增壓實現(xiàn)燃油的噴射，于此同時，VA路通右側(cè)T路，排氣閥開啟油路泄油，實現(xiàn)噴油時排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)CCU給出FIVA閥噴油結(jié)束指令時，先導(dǎo)閥在復(fù)位彈簧與電磁線圈（控制作用逐漸減弱）的作用下，工作在中位，主閥芯下移（左移）至中位，從CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意圖可以看出，當(dāng)主閥芯工作在中位時，排氣閥路與燃油路伺服油都向低壓公共系統(tǒng)泄油，此時噴油結(jié)束，排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)CCU給出FIVA閥排氣閥開啟指令時，先導(dǎo)閥工作在下位，主閥芯左側(cè)控制活塞處高壓伺服油經(jīng)先導(dǎo)閥泄油（左側(cè)L路），因FIVA閥主閥芯右側(cè)一直存在高壓伺服油，主閥芯下移（左移），工作在右位，高壓伺服油P路與VA路相通，給排氣閥油路增壓克服空氣彈簧力實現(xiàn)排氣閥的開啟，于此同時，F(xiàn)I路通左側(cè)T路，燃油噴射油路泄油，實現(xiàn)排氣閥開啟時無燃油噴射。當(dāng)CCU給出FIVA閥排氣閥關(guān)閉指令時，先導(dǎo)閥在電磁線圈（控制作用逐漸增強(qiáng)）作用下，克服彈簧力，工作在中位，主閥芯上移（右移）至中位，主閥芯工作在中位時，排氣閥路與燃油路伺服油都向低壓公共系統(tǒng)泄油，此時排氣閥在空氣彈簧作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，無燃油噴射。上述過程是從宏觀的角度解釋，在實際動作過程中，CCU經(jīng)過相關(guān)精確計算給出FIVA閥動態(tài)控制指令，主閥芯也并非是完全工作在全開全關(guān)的位置，而是根據(jù)CCU的控制指令工作在相應(yīng)的工作段，來滿足主機(jī)的適時要求。下面我通過FIVA閥動作示位圖對上述工作過程進(jìn)行匯總：FIVASpoolPositionsP→A(P→VA)MiddlePositionP→B（P→FI）Commandvalue5mA~11mA（控制排氣閥油路段的控制電流）12mA13mA~20mA（燃（控制燃油增壓路段的控制電流）備注當(dāng)控制電流為5毫安時，主閥芯去排氣閥路的伺服油開度至最大（工作在最右位）當(dāng)控制電流為12毫安時，主閥芯工作在中位，去排氣閥路與燃油增壓路伺服油處關(guān)閉狀態(tài)（其中P至VA存在重疊面，P至FI臨界重疊，即零度重疊面）當(dāng)控制電流為20毫安時，主閥芯去燃油增壓路的伺服油開度至最大（工作在最左位）主閥先導(dǎo)閥主閥先導(dǎo)閥CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意圖（如上圖所示）FIVA閥動作示位圖（如上圖所示）對于FIVA閥而言，它可以通過比例控制作用來實現(xiàn)燃油噴射量的精確調(diào)整，排氣閥只能實現(xiàn)開關(guān)控制(見CCU功能示意圖），因燃油噴射和排氣閥的啟閉在一個工作沖程中不可能同時進(jìn)行，因此FIVA閥就可以完成其相應(yīng)的功能。（見FIVAFuelInjection-ValveActuation示意圖）。FIVAFuelInjection-ValveActuation示意圖（如上圖所示）CCU功能示意圖(如上圖所示)FuelInjectionSystem示意圖（如上圖所示）FuelInjectionSystem（SuctionPhase）示意圖(如上圖所示)FuelInjectionSystem（InjectionPhase）示意圖(如上圖所示)ExhaustvalveSystem示意圖（如上圖所示）ActuatorforExhaustValve示意圖（如上圖所示）FIVAValves類型圖（如上圖所示）從FIVAValves類型圖上我們可以看出：CW-FIVA:CurtissWrightFIVAValves；MD-FIVA:MANDieselFIVAValves；BR-FIVA:BoschRexrothFIVAValves.在中海之冬輪上使用的是MD-FIVA，因此我們也就細(xì)說一下CylinderLoopTest(MD-FIVA)流程圖：準(zhǔn)備：1.將CCU設(shè)置在TEST模式(在MOP/MAINTENANCE/SYSTEMVIEWI/OTEST/CCU/MODE中可設(shè))；2.確保伺服油與燃油壓力；3．安排一名輪機(jī)員去機(jī)旁感覺燃油管與排氣閥油管；4.設(shè)定ch70至：10mA（在MOP/MAINTENANCE/SYSTEMVIEWI/OTEST/CCU/70中可設(shè)）；5.設(shè)定ch70至：14mA（這將會導(dǎo)致燃油噴射）；TEST1:必須立即讀取下面參數(shù)值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVAPos；ch30：value（＜6mA）Fuelplungerch31：value（＞8mA）Exhaustvalvech34：value（＜8mA）機(jī)旁輪機(jī)員是否聽到燃油管噴射聲音與感覺到管子脈動。6.設(shè)定ch70至：10mA（這將會導(dǎo)致排氣閥打開）；TEST2:必須立即讀取下面參數(shù)值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVAPos；ch30：value（＞17mA）Fuelplungerch31：value（＜8mA）Exhaustvalvech34：value（＞8mA）機(jī)旁輪機(jī)員是否聽到排氣閥管驅(qū)動聲音與感覺到管子脈動。FIVAPos;ch30參數(shù)值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，則檢查Fuelplunger(ch31)test(1or2)即燃油噴射是否失??；Exhaustvalve(ch34)test(1or2)即排氣閥開啟是否失??；如果是,則：FIVA或液壓系統(tǒng)失效；如果不是，則檢查FIVA,FIVA傳感器，傳感器接線或者M(jìn)PC（ch30）是否失效，繼續(xù)“SensorChainTest”.如果正常則接著看Fuelplungerch31參數(shù)值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，則看是不是只是燃油如果是，則：燃油柱塞失效；噴射失敗如果不是，則檢查Exhaustvalve(ch34)test(1or2)是否失敗或排氣閥開啟是否失??；如果是，則FIVA或液壓系統(tǒng)失效；如果不是，則檢查燃油柱塞傳感器，傳感器接線或者M(jìn)PC（ch31）是否失效，繼續(xù)“SensorChainTest”.如果正常則接著看Exhaustvalvech34參數(shù)值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，則排氣開啟是否失敗如果是，則，排氣閥自身故障，檢查其他現(xiàn)象；如果不是，則檢查排氣閥位置傳感器，傳感器接線或者M(jìn)PC（ch34）是否失效，繼續(xù)“SensorChainTest”.如果正常，則測試不能檢測故障。CylinderLoopTest(CW-FIVA)流程圖（如上圖所示）該圖供參考使用CylinderLoopTest(MD-FIVA)流程圖（如上圖所示）AmplifierTest(CW-FIVA)流程圖（如上圖所示）該圖供參考使用從上述過程我們可以看出，有些故障有可能是傳感器,MPC板，電纜線故障，下面在細(xì)說一下SensorChainTest流程圖：1.徹底檢查電纜2.臨時連接一個備用傳感器（不安裝備用傳感器）3.警報是否仍然存在？①如果是，則再次連接原來的傳感器在MPC板上，轉(zhuǎn)換插頭至另一通道，即ch30,31,34轉(zhuǎn)換至電纜認(rèn)可的通道警報是否轉(zhuǎn)換通道如果是，則電纜故障；如果不是，則警報是否仍然在以前的通道如果是則MPC內(nèi)部通道故障。如果不是，則非持續(xù)故障。②如果不是，則連接原來的傳感器至電纜認(rèn)可的另一個通道，即ch30,31,34的傳感器轉(zhuǎn)換至另一個通道警報是否存在在新的通道如果是，則傳感器故障。如果不是，則非持續(xù)故障。對于非持續(xù)故障，我們進(jìn)行進(jìn)一步的診斷；非持續(xù)故障移動傳感器至cylinder+1,MPC板至cylinder+2持續(xù)正常的操作，直至相同的警報再一次出現(xiàn)警報在原來的缸上如果是，則電纜線故障；如果不是，則警報在cylinder+1上（原來的傳感器）？如果是，則傳感器故障；如果不是，則警報在cylinder+2上（原來的MPC板）？如果是，則MPC內(nèi)部通道故障；如果不是，則是不相關(guān)的錯誤。SensorChainTest流程圖（如上圖所示）`NOTENOTE:(本文摘自MAN公司培訓(xùn)教材u盤/MEEngineCourse/Instruction_Manuals/Vol150-108ME/Page476倒數(shù)第三行)InthecasethatthecontrolsignalfortheELFIorFIVAvalveismissing(pressurizedornon-pressurisedsystem),thecontrolspringwillpositionthevalvesothatthehydraulicpistonoilfromthespacebelowisconnectedtotank.Thisisthefail-safeposition,wherethemainspoolintheFIVAismovedtothepositionCfitoT,CvatoP.翻譯：一旦ELFI或FIVA閥控制信號丟失（增壓或非增壓系統(tǒng)），控制彈簧將ELFI或FIVA閥放置失效安全位置，因此下端的液壓活塞油泄放至柜，在FIVA中的主閥芯放置在:Cfi聯(lián)通至T泄油,即燃油噴射路關(guān)閉；Cva聯(lián)通至P,即排氣閥路伺服油開啟增壓。MPC內(nèi)部接線圖（如上圖所示）警報列表（見上圖所示）就上面的敘述，我們就本船的實例來說明一下：在2015年2月27日凌晨4點(diǎn)06分主機(jī)NO.8缸來了Exh.ClosePosChanged(SlowDown)-CCU8_03023210與ExhaustValveStrokeLow(SlowDown)-CCU8_03023209警報，引發(fā)主機(jī)SLOWDOWN，隨后船舶行至開闊水域拋錨后，對其CCU進(jìn)行了斷電復(fù)位，進(jìn)行循環(huán)測試（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中進(jìn)行,如下圖所示），發(fā)現(xiàn)排氣閥驅(qū)動油管與燃油管皆無動作，參照上面CylinderLoopTest(MD-FIVA)流程圖所述，即FIVA閥或液壓系統(tǒng)失效，我們在更換FIVA閥后，主機(jī)恢復(fù)正常。對于換下的FIVA閥，因無技術(shù)支持，無法對其拆解，也就無法對其進(jìn)行更深的探討。不過我們可以從故障報警時引發(fā)SLOWDOWN時MOP自動記錄下的HCUEVENTS可以得知一些信息，見圖NO.8CYL故障報警時HCU記錄：從該圖中我們可以看出，排氣閥的關(guān)閉時間被拉長，也就是我們的FIVA閥在控制信號丟失時，致使我們的FIVA閥主閥芯工作在安全位置，排氣閥的伺服油油路一直供油，排氣閥的驅(qū)動油油路關(guān)閉，排氣閥會在節(jié)流孔的泄油下延長了其關(guān)閉的時間。我們在結(jié)合圖NO.8CYLFIVA閥功能測試時的HCU記錄，從該圖中我們可以看出，F(xiàn)IVASETPOINT與FIVAControllerCh70有控制信號給出，但其它的執(zhí)行沒有相續(xù)體現(xiàn)，從這兩個圖中我們可以看出NO.8CCU沒有問題，問題很大程度在FIVA閥，從后來的換完FIVA閥，主機(jī)恢復(fù)正常，也說明了這一點(diǎn)。當(dāng)然結(jié)合上面的種種跡象與服務(wù)工程師來的郵件中也可以看出，故障出現(xiàn)在FIVA閥的先導(dǎo)閥上的機(jī)率較大。在2015年2月28日早上8點(diǎn)39分40秒本船來了ExhaustValveStrokeLow(SlowDown)-CCU2_03023209警報，隨即恢復(fù)正常，也沒有引發(fā)主機(jī)SlowDown，見MOP當(dāng)時自動記錄下的NO.2CYL故障報警時HCU記錄，我們在比較一下NO.2CYL正常時的HCU記錄,從中不難發(fā)現(xiàn)，排氣閥在關(guān)閉的過程中，ExhaustvalvepositionCh34探頭反饋路有一段跳幀，后來電機(jī)員檢查，系排氣閥位置反饋探頭連接至NO.2CCU處的電纜線磨損所致，進(jìn)過包裹綁扎后，恢復(fù)正常。MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU（如上圖所示）NO.8CYLFIVA閥功能測試時的HCU記錄（如上圖所示）燃油噴射一結(jié)束，排氣閥立即打開，說明控制信號丟失的突發(fā)性排氣閥關(guān)閉時間被拉長燃油噴射一結(jié)束，排氣閥立即打開，說明控制信號丟失的突發(fā)性排氣閥關(guān)閉時間被拉長NO.8CYL故障報警時HCU記錄（如上圖所示）NO.2CYL正常時的HCU記錄（如上圖所示）跳幀跳幀NO.2CYL故障報警時HCU記錄（如上圖所示）上述就是個人對FIVA閥的一些見解，因水平有限，如有闡述不當(dāng)之處，望請諒解！謝謝！服務(wù)工程師回復(fù)的郵件：itispresumedthatControlvalve(Pilotvalve)ontheFIVAValvehadsomeproblem.Therefore,wewouldliketosupplyaControlvalveunittothevesselforreplacingwiththeoldonefittedontheoriginalFIVAValveremovedfromNo.8unit.WealsointendtosupplyaFIVAValvetothevesselasadditionalspare.Inthisconnection,pleasekindlyadviseustheforwardingaddressfortheabovepartsinLA.WewouldliketosupplythemtothevesselwhilethevesselisinLongBeachport.Meanwhile,asanotherpossiblecause,thereisapossibilitythatCCU-8hadtemporaryproblemforcontrollingFIVAValveontheunit.Fromthevessel'sinformation,weunderstandthatcrewcarriedoutFunctiontestfortheunit,butconditionwasnotimproved.But,incasesametroubleconditionisobservedonFIVAValveinthefuture,pleasetrytoresetofCCUfortheunitfirstbyturn-offthepowersupplytotheCCU,beforereplacingFIVAValve.PowersupplytoeachCCUcanbecutbyturn-offthebreakersonPowersupplyunitA&BinECR.ThisresethastobemadewhenM/Eisstopped.RegardingNo.2unit,ther