某輪 ALPHA 氣缸注油器系統(tǒng)故障分析與處理

某輪主機(jī)為二沖程直流掃氣十字頭式柴油機(jī)，機(jī)型為MANB&W-6S35MC，其氣缸油系統(tǒng)為Alpha電子注油器系統(tǒng)。某日，該輪在大連港錨地準(zhǔn)備靠泊大連港，駕駛臺(tái)下達(dá)備車指令，機(jī)艙進(jìn)行暖機(jī)等事宜完畢后，大管輪在手動(dòng)模式下運(yùn)行泵站，檢查氣缸油壓力和油溫是否在規(guī)定范圍內(nèi)，以及泵站濾器的壓差指示計(jì)是否顯示綠色等，待一切正常后，將泵站轉(zhuǎn)到自動(dòng)模式。隨后，大管輪在人機(jī)交互（HMI）面板上按下“PRELUB.”按鍵進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑，準(zhǔn)備進(jìn)行盤車，但卻發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)各缸中間盒上用來(lái)顯示注油器注油動(dòng)作是否已執(zhí)行的LED指示燈沒(méi)有閃爍，表示預(yù)潤(rùn)滑指令沒(méi)有被執(zhí)行。由于駕駛臺(tái)要緊急動(dòng)車，輪機(jī)部需要盡快將故障解決，于是輪機(jī)長(zhǎng)帶領(lǐng)輪機(jī)員們對(duì)故障進(jìn)行排查[1-3]。一、Alpha氣缸注油器系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、Alpha注油器系統(tǒng)的組成Alpha注油器系統(tǒng)主要由泵站、注油器單元、Alpha注油器控制單元ALCU、人工交互（HMI）面板、負(fù)荷變送器、觸發(fā)器系統(tǒng)（曲軸編碼器）和備用觸發(fā)器系統(tǒng)等組成，如圖1所示。圖1Alpha注油器系統(tǒng)布置圖ALCU由主控制單元（MCU）、開(kāi)關(guān)板單元（SBU）和備用控制單元（BCU）三大單元組成，并安裝在一個(gè)控制箱內(nèi)，通過(guò)一個(gè)接線端子排和柴油機(jī)上的所有電信號(hào)進(jìn)行交互，電源為24V直流電，由兩個(gè)獨(dú)立的各自帶斷路器的不間斷電源（UPS）提供。泵站由2臺(tái)獨(dú)立的增壓油泵、2個(gè)啟動(dòng)屏、加熱線圈、濾器和油箱等組成，增壓油泵將氣缸油升壓到4～5MPa后，泵入注油器，每臺(tái)油泵配有1個(gè)啟動(dòng)屏，電源為440V交流電，且每個(gè)啟動(dòng)屏內(nèi)設(shè)有1個(gè)斷路器。注油器單元每缸設(shè)有1套，對(duì)于缸徑在700～980mm的柴油機(jī)，每套配有2個(gè)注油器，對(duì)于中小缸徑的柴油機(jī)，每套配有1個(gè)注油器，每套注油器單元的進(jìn)油處有個(gè)充氮壓力為2.5～3.0MPa的蓄壓器，在出口處有個(gè)充氮壓力為0.15MPa的蓄壓器，根據(jù)不同的機(jī)型，每個(gè)注油器有3～6個(gè)注油柱塞，并且裝有1個(gè)反饋傳感器和1個(gè)電磁閥。HMI面板一般安裝在機(jī)艙集控室，可以單獨(dú)調(diào)整氣缸油注油器并顯示出各種數(shù)值和報(bào)警，還可以手動(dòng)啟動(dòng)油泵和進(jìn)行氣缸油預(yù)潤(rùn)滑等操作[4]。2、Alpha注油器系統(tǒng)的運(yùn)行模式HMI面板上設(shè)有運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)，可以在“Auto”、“MCU”和“BCU”三種模式之間進(jìn)行切換，如圖2所示[5]。圖2人機(jī)交互（HMI）面板圖1）Auto模式:系統(tǒng)自動(dòng)選擇MCU模式，若MCU失效，BCU模式自動(dòng)接管，同時(shí)控制板上的“BCUinCtrl.”燈亮。此模式下，當(dāng)主機(jī)備車，輔助鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，泵站會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)注油器系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑。2）MCU模式：基于從曲軸轉(zhuǎn)角編碼器上傳來(lái)的2個(gè)信號(hào)（1號(hào)缸上止點(diǎn)信號(hào)和曲軸位置傳感器信號(hào)），并在壓縮行程向第一道環(huán)槽內(nèi)注油；主控單元通過(guò)負(fù)荷變送器傳來(lái)的油門信號(hào)，以及HMI中根據(jù)注油因子ACC和燃油含硫量而制定的預(yù)先設(shè)定值，運(yùn)算處理各種數(shù)據(jù)后，通過(guò)激發(fā)位于每個(gè)相關(guān)注油器上的電磁閥來(lái)注油。3）BCU模式：利用裝在主機(jī)飛輪上的速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)和負(fù)荷變送器傳來(lái)的油門信號(hào)，以及HMI中根據(jù)注油因子ACC和燃油含硫量而制定的預(yù)先設(shè)定值來(lái)激發(fā)注油器注油。注油率最小值一般為主機(jī)基本注油率加50%。二、故障分析與排除根據(jù)Alpha注油器系統(tǒng)的組成，影響注油器注油動(dòng)作執(zhí)行的主要有泵站、ALCU單元和注油器單元。工作人員在按下預(yù)潤(rùn)滑“PRELUB.”按鍵前曾檢查過(guò)泵站，油壓、溫度等都在正常范圍內(nèi)，所以因泵站而引起的故障可以排除。另外，該輪的Alpha注油器單元每缸設(shè)有1套，如果是注油器單元有故障也只會(huì)影響單缸預(yù)潤(rùn)滑，不會(huì)各缸都不潤(rùn)滑，因此，可以判斷注油器單元也沒(méi)有問(wèn)題。這樣，問(wèn)題極可能出在注油系統(tǒng)的大腦ALCU單元上。故障發(fā)生時(shí)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打在Auto模式，因集控室的人機(jī)交互（HMI）面板上沒(méi)有任何報(bào)警顯示，“BCUinCtrl.”的指示燈也沒(méi)有亮，而且將模式轉(zhuǎn)到BCU模式后，按下“PRELUB.”鍵仍然沒(méi)有進(jìn)行預(yù)潤(rùn)滑，所以，可以初步判斷MCU單元基本沒(méi)有問(wèn)題。為了進(jìn)一步查找故障的原因，工作人員來(lái)到機(jī)艙的底層的ALCU單元，兩個(gè)不間斷電源指示燈均正常點(diǎn)亮，MCU和BCU電源故障也可以排除。對(duì)照電氣接線圖，查看印刷電路板的各個(gè)板塊外觀及各單元熔斷絲均未發(fā)現(xiàn)任何異常，并且考慮Alpha注油器的警報(bào)器已經(jīng)和主機(jī)安全與報(bào)警系統(tǒng)融合在一起，如果發(fā)生電源故障、MCU或BCU單元失效等故障，主機(jī)安全與報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該會(huì)有所動(dòng)作。為了判斷是否由軟件引起的問(wèn)題，工作人員將MCU進(jìn)行復(fù)位，其復(fù)位操作是中斷MCU電源5s，但復(fù)位后仍然不能預(yù)潤(rùn)滑。經(jīng)初步排查后，依然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，于是工作人員決定對(duì)照電氣接線圖深入查找線路問(wèn)題，查看是否存在短路和斷路等情況。圖3Alpha注油系統(tǒng)電氣接線圖如圖3所示，當(dāng)在HMI上按下預(yù)潤(rùn)滑“PRELUB.”鍵時(shí)，MCU單元印刷板塊J30的7、8觸點(diǎn)將分別與×1單元的25、26接線柱相連，于是檢查該線路是否出現(xiàn)短路或者斷路的情況，以及電信號(hào)的電流值是否在規(guī)定范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)×1單元接線柱另一側(cè)的引出端在觸發(fā)預(yù)潤(rùn)滑指令時(shí)沒(méi)有電流信號(hào)，工作人員將接線柱拆下，用電子精密儀器清洗劑進(jìn)行清洗，然后裝復(fù)，機(jī)艙在HMI面板上按下“PRELUB.”鍵時(shí)，預(yù)潤(rùn)滑功能恢復(fù)正常，故障得以排除。三、建議1）嚴(yán)格參照維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)對(duì)Alpha注油器系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)，Alpha注油器系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)中明確要求，每半年要緊固各控制箱和接線盒內(nèi)的接線頭，檢查保養(yǎng)接觸器、繼電器，清潔各控制電路板等。如果保養(yǎng)措施做的到位，該故障其實(shí)是可以避免的。2）某輪由于設(shè)計(jì)制造的原因，工作起來(lái)振動(dòng)較劇烈，這次的Alpha注油器系統(tǒng)故障應(yīng)該也由于船體振動(dòng)而使印刷電路板上的接線柱接頭松動(dòng)，進(jìn)而造成線路斷路。電氣設(shè)備的保養(yǎng)除了應(yīng)該特別注意保持工作環(huán)境清潔外，另外就是盡量減少船體振動(dòng)等外界因素的影響。比較重要的控制單元一般都安裝在比較平穩(wěn)的集控室之中，據(jù)了解MAN公司在安裝ALCU單元時(shí)大都安裝于集控室，但該輪卻安裝在機(jī)艙底層，建議后期對(duì)ALCU單元的安裝位置進(jìn)行改動(dòng)，將其移入集控室，避免將來(lái)該單元再次出現(xiàn)接頭松動(dòng)的問(wèn)題。3）Alpha注油器系統(tǒng)還設(shè)有緊急控制方式，如果所有的外部觸發(fā)傳感器（曲軸編碼器、2個(gè)速度傳感器）都損壞，船上又無(wú)法修理時(shí)，依靠MCU或BCU板內(nèi)置觸發(fā)器，每秒發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，即每秒注油一次，注油率比基本注油率增加25%，維持系統(tǒng)一定的潤(rùn)滑水平。在這種緊急模式下，BCU將不起作用，MCU的降速功能將保持動(dòng)作，使主機(jī)保持在