某型船柴油機(jī)電子調(diào)速器故障的解決過程

某型船柴油機(jī)電子調(diào)速器故障在船舶各級計劃性修理及臨搶修中都成為排故的難點。為了能夠快速、準(zhǔn)確定位和排除故障，本文對故障現(xiàn)象、工作原理和處理措施等進(jìn)行分析總結(jié)。下面針對某型船MTU16V396SE84柴油機(jī)計劃性修理中出現(xiàn)的電子調(diào)速器故障的解決過程進(jìn)行闡述。一、故障現(xiàn)象本次調(diào)整出現(xiàn)的現(xiàn)象是在某型船計劃性修理柴油機(jī)回裝供電后，１＃、３＃柴油機(jī)機(jī)旁控制箱出現(xiàn)“調(diào)速器故障”報警，同時機(jī)旁控制箱油門齒條顯示“燃油齒條位移”在最大位置，顯示20格。此時打開R082分站面板，對分站內(nèi)各電路板指示燈進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有MPU14-01板１號燈和RG1-01插件板２號燈亮。二、原理分析１、電子調(diào)速器電子調(diào)速器是柴油機(jī)運行的核心單元，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和噴油量是通過電子調(diào)速器來進(jìn)行控制，并具有可調(diào)節(jié)的調(diào)速特性（靜態(tài)速度偏差）。調(diào)速器可在負(fù)荷變化的情況下通過調(diào)節(jié)噴油量保持柴油機(jī)在要求的轉(zhuǎn)速下運行。它也可在柴油機(jī)啟動過程中調(diào)節(jié)噴油量，并可根據(jù)各種運行參數(shù)限制最大的噴油量。某型船MTU16V396SE84柴油機(jī)采用R08電子調(diào)速器，與之配套使用的有脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器和操縱燃油齒條用的電磁式執(zhí)行器，在執(zhí)行器中包括齒條位移傳感器，用這些設(shè)備構(gòu)成轉(zhuǎn)速和齒條位移雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。R082電子調(diào)速器由兩個串聯(lián)的PID調(diào)速器組成，也就是一個轉(zhuǎn)速調(diào)速器和一個噴油調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化時，調(diào)速器就根據(jù)轉(zhuǎn)速差按比例調(diào)節(jié)燃油噴射量，同時自行補(bǔ)償轉(zhuǎn)速偏差值。轉(zhuǎn)速調(diào)速器為主調(diào)速器，可從控制臺或上級控制系統(tǒng)設(shè)定調(diào)速器參數(shù)值。轉(zhuǎn)速變化的合成信號作為新的轉(zhuǎn)速設(shè)定信號，它同時作為要求的噴油量設(shè)定值送到噴油器調(diào)速器。噴油量調(diào)速器接受從執(zhí)行器的電感式齒條位移傳感器來的實際噴油量信號。在噴油量調(diào)速器中形成的變化量信號用以控制執(zhí)行器的電磁線圈，使噴油泵齒條重新定位并調(diào)節(jié)供油量。２、執(zhí)行器執(zhí)行器即末級控制器（見圖１），裝在外接體上，而外接體用螺栓固定在噴油泵上。它包括電磁鐵和齒條位移傳感器。電磁鐵（工作磁鐵）有兩個獨立線圈，并且是冗余的。齒條位移傳感器和電磁線圈的電氣連接是在同一個插座上引出的。圖１執(zhí)行器執(zhí)行器實際是電磁鐵，它是由一個100Hz基本頻率的脈寬調(diào)制的脈沖驅(qū)動。如果供給24Ｖ工作電壓，在線圈中的電流將由變化脈沖寬度來控制，交變力作用的結(jié)果可調(diào)節(jié)它的位移。當(dāng)電源發(fā)生故障時，位于控制線圈和彈簧之間的復(fù)位彈簧能保證迅速安全的停機(jī)。３、齒條位移傳感器齒條位移傳感器實際是電感式供油傳感器（見圖２），它依靠位移傳感器連桿，按照電感原理，以燃油齒條位移來反應(yīng)柴油機(jī)實際供油。圖２感應(yīng)式齒條位移傳感器位移傳感器裝由一個初級線圈、兩個次級線圈和一個軟鐵套筒組成的差動變壓器。初級線圈布置在兩個次級線圈之間。初級線圈由一個穩(wěn)定的交流電壓供電，軟鐵套筒移動，使一個次級線圈產(chǎn)生給定的電壓。電子線路將感應(yīng)交流電壓轉(zhuǎn)換成一個行程成正比的直流電壓。根據(jù)位移傳感器連桿的位置改變使軟鐵軸套的位置發(fā)生變化，將線圈芯棒的軸向移動轉(zhuǎn)換成一個電壓信號。軟鐵軸套伸入線圈越多，電磁感應(yīng)強(qiáng)，感應(yīng)電勢大；反之，感應(yīng)電勢小。按齒條位置傳感器連桿的位置，感應(yīng)式齒條位置傳感器通過電纜連接器，輸送一個成比例的電壓信號到柴油機(jī)電子調(diào)速器。供油傳感器提供1Ｖ－8Ｖ的輸出電壓，相應(yīng)的燃油齒條位移為0－20ｍｍ。三、故障分析１、通過查閱MTU公司R082相關(guān)文件（文件號E531167/00E），分站內(nèi)各電路板指示燈燈亮代表意義為（見圖３）：圖３MPU14-01板和RG1-01插件板(1)齒條位移傳感器故障；(2)執(zhí)行器線路斷開；(3)到齒條位移傳感器的電源電纜（系統(tǒng)電纜）斷開。２、通過點亮指示燈故障原因分析，檢查重點應(yīng)該為R082電子調(diào)速器電源檢查、執(zhí)行器線圈檢查、齒條位移傳感器檢查、調(diào)速器與執(zhí)行器之間的線路檢查。四、故障檢測１、檢查R082控制分站電源輸出：檢查R082分站中電源板PS6-01及56X輸出電源電壓，詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表：根據(jù)以上表格內(nèi)數(shù)據(jù)，R082電源輸出都正常。２、對執(zhí)行器Y19插頭到電子調(diào)速器R082分站的56X插頭間的線路進(jìn)行斷線檢查：通過上述表格，檢查線路通斷，線路都正常，沒有斷線；使用萬用表檢查該線路對地絕緣，絕緣皆良好。對Y19及56X插頭座的絕緣進(jìn)行測量，絕緣良好。３、斷電情況下，靜態(tài)檢查執(zhí)行器線圈，測量阻值如下表：４、齒條反饋電位器通電后的靜態(tài)零位檢查：通電狀況下，測量位移傳感器反饋至R082的電壓值。拆下執(zhí)行器端航插，測來自R082調(diào)速箱電纜航插Ａ、Ｇ為＋10Ｖ，測R082調(diào)速箱端56X插頭Ｇ、Ｈ，反饋電壓為0.910V，MTU位移傳感器零位反饋電壓推薦值為1±0.035V。此電壓值低于規(guī)定值下限，測量剩余３臺柴油機(jī)齒條位移傳感器反饋電壓值如下表所示：５、根據(jù)MTU公司相關(guān)文件，測電纜芯線一一對應(yīng)且電纜、R082調(diào)速箱、執(zhí)行器無接地、短路現(xiàn)象。在正常R082上模擬“調(diào)速器故障”，拔掉執(zhí)行器Y19的插頭，觀察現(xiàn)象，LOP板與安保系統(tǒng)上顯示燈相同，而R082內(nèi)部電路板MPU14-01板１、３號燈亮，RG1-01板２號燈亮；相關(guān)文件記載，該故障為齒條位移傳感器故障及執(zhí)行器冗余丟失。五、故障排除（１）在Y19航空插頭上連接電纜，其中A腳為10VDC正極，Ｇ為10VDC負(fù)極，Ｂ和Ｃ腳為齒條位移傳感器反饋電壓輸出；將10V直流電壓加至Ａ和Ｇ腳中,Ｂ和Ｃ腳接至電壓表，實時測量反饋電壓值。（２）供油傳感器提供1Ｖ到8Ｖ的反饋輸出電壓，相應(yīng)的燃油齒條位移為0～20ｍｍ。如果位移傳感器電壓不再允許范圍之內(nèi)，也就是說低于1Ｖ或高于8Ｖ（誤差±0.035V），在重復(fù)測試后（自行檢測），R082調(diào)速器箱認(rèn)為此時的齒條位移傳感器反饋電壓值過低，判定為反饋電壓值無效，認(rèn)定傳感器故障，輸出“調(diào)速器故障”信號，并使齒條顯示為20格。（３）在現(xiàn)場對執(zhí)行器進(jìn)行重新調(diào)校，如圖１所示。打開執(zhí)行器后端蓋，觀察齒條位移傳感器，用兩把10ｍｍ叉扳手，分別叉在在齒條位移傳感器連桿的連桿螺母和鎖緊螺母，將鎖緊螺母松開，用５ｍｍ叉扳手固定齒條位移傳感器連桿，轉(zhuǎn)動連桿螺母，調(diào)節(jié)齒條位移反饋電壓，使零位發(fā)生變化。（４）用手調(diào)整連桿螺母，同時用萬用表測量R082調(diào)速箱56X航插的反饋電壓Ｇ、Ｈ，觀察電壓值變化。當(dāng)電壓表顯示數(shù)值在1Ｖ時，即可停止調(diào)整連桿螺母，使齒條位移傳感器連桿長度不再發(fā)生變化，緊固鎖機(jī)螺母。至此齒條位移傳感器反饋電壓調(diào)整結(jié)束。（５）在實際操作時，由于為手動調(diào)整，該數(shù)值會有一定誤差，反饋電壓值一般在１±0.035V范圍內(nèi)皆就能滿足使用要求。此時用手推動執(zhí)行器固定擋板，快速松手，使擋板自由復(fù)位，同時觀察電壓表示數(shù)，確認(rèn)示數(shù)調(diào)整后穩(wěn)定。最終將反饋電壓值調(diào)整到1.035V（１＃機(jī)）和1.104V（３＃機(jī)）。（６）使用人機(jī)對話裝置對Ｒ082調(diào)速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測。①將人機(jī)對話裝置通信線一端接入人機(jī)對話裝置（圖４），一端接入R082調(diào)速器箱（圖５）。圖４人機(jī)對話裝置圖５R082調(diào)速器箱在機(jī)旁電源箱按下電源按鍵供入電源。人機(jī)對話裝置通電開始運行。②通電后初始顯示enginegovernor模式(柴油機(jī)調(diào)速器模式)﹐按下ENTER鍵,進(jìn)入inputmode模式,再次按下ENTER鍵,會顯示出現(xiàn)GI000,按下人機(jī)對話selectno.鍵輸入233回車確認(rèn)。上層數(shù)碼管顯示GI233,下層顯示0005和0001(0005表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大齒條位移模式,0001表示船機(jī)運行模式,0004表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬運行模式)。我們要將下層數(shù)碼管顯示改為00004。③如果不能進(jìn)行更改，則在柴油機(jī)調(diào)速器模式下選擇grrphicsmode進(jìn)入下層數(shù)碼管會顯示CODENUN-MBER(密碼)輸入404380按下ENTER鍵。按下Re-start返回,重新⒉步驟將下層數(shù)碼管改為0005和0004。在輸入0004后按ENTER鍵確認(rèn)再按finalstore鍵(最后儲存)。④按restart鍵返回，進(jìn)入enginegovernor模式選擇grrphicsmode后出現(xiàn)設(shè)置時間DDMMYY(年月日)例:151207。enter后出現(xiàn)HHMM(時)例:0915。繼續(xù)enter會有選寬幅值，原始數(shù)值為0020MS,我們一般情況下選150MS。Enter回車后會顯示GG000ENGINESPEED(柴油機(jī)轉(zhuǎn)速),我們按下→顯示GGO01FUELRACK（油泵齒條)回車。在Yl通道下最小齒條輸入00.0,最大齒條輸入14.4后,Y1通道設(shè)置完成回車。進(jìn)入Y2通道下，最小齒條輸入00.0,最大齒條輸入28.8完成回車。最后顯示start=keyinit,按init鍵和LOP箱上的供油齒條測試。數(shù)碼管上顯示到50秒后﹐人機(jī)對話裝置開始打印油泵執(zhí)行器的運行曲線(圖6),通過打印出來的曲線圖可以看出油泵執(zhí)行器的運行正常。圖６執(zhí)行器的運行曲線⑤打印完畢后,改回柴油機(jī)調(diào)速器船機(jī)運行模式。通過人機(jī)對話裝置采集打印的數(shù)據(jù)顯示,執(zhí)行器運行曲線正常,滿足柴油機(jī)調(diào)速使用要求。⑥調(diào)整完畢,斷電后重新通電,此時LOP板“調(diào)速器故障”指示燈滅,“調(diào)速器工作”指示燈亮,齒條位移顯示表顯示0格。集控室及柴油機(jī)艙安保系統(tǒng)“調(diào)速器故障”指示燈滅,無報警信號。觀察使用再無該故障現(xiàn)象發(fā)生，后啟動柴油機(jī)，柴油機(jī)能正常工作。六、調(diào)試過程的注意事項(1)初次運行前必須調(diào)節(jié)連結(jié)桿使齒條位置傳感器正好在零位(停機(jī))。(2)當(dāng)每調(diào)整完執(zhí)行器位移傳感器后﹐都要用力推動復(fù)位彈簧，然后迅速松手,模擬真實的停機(jī)狀態(tài),使得復(fù)位彈簧能夠完全釋放。以便于測得位移傳感器真實的零位反饋電壓。(3)檢查擋板固定螺母是否有松動現(xiàn)象，若松動,復(fù)位彈簧復(fù)位后通過固定擋板連接到位移傳感器，會導(dǎo)致位移傳感器零位時的反饋電壓偏移。(4)柴油機(jī)高壓油泵與執(zhí)行器連接、回裝后,必須重新測量執(zhí)行器靜態(tài)零位的反饋電壓,避免因高壓油泵與執(zhí)行器連接、回裝時