TAC轮主机,型号MAN B&W 6L60MCE,功率8 050kW,配有WOODWARD PG—A调速器,以及AUTO—CHIEF—IV遥控系统。
1 故障现象:本人接班后的首次机动航行中,偶有遥控主机倒车启动不成功的现象。观察证实,每次主机启动失败:①压缩空气启动,能达到发火转速;②各气缸也进油发火;③随后,调速器主机转速设定空气的压力表显示压力不足,回升缓慢,主机转速下降以致停车。每次启动不成功都是在驾控位置,待驾控三次不成功再转到集控室操作,因启动空气压力已大幅度下降而必须手动延长启动时间。查阅该轮记录发现,此启动偶尔失败的故障,一年前就已发生,船舶也曾向公司反映过这个问题,但是一直没有解决。据留任的轮机员反映,最近故障已发展到连正车启动也偶尔不成功。此外,还发现控制空气压力达到0.75MPa左右,大于说明书的0.6~0.7MPa的要求。为何控制空气压力要保持高于说明书的规定值?
2 故障原因的查找和排除:该故障影响船舶机动航行时安全,必须尽快排除。查找故障原因需要深入分析。分析的依据,是故障现象,图纸、说明书等资料,以及检查嫌疑设备的结果。此次处理故障,时间宽裕,故按照最基本的分析思路,即依次分析启动功能故障的换向、压缩空气启动和油气并进、启动后的进油等三个环节。
2.1 换向:观察确认换向系统没问题:
·空气分配器换向到位;
·高压油泵换向也到位(倒车换向结束后,倒车指示灯亮,即倒车换向指示正确)。另发现去倒车换向的一根不可能导致该故障的空气管接头松动,上紧螺丝消除泄漏后试车,故障依旧。
2.2 压缩空气启动和油气并进:如前所述,压缩空气启动能达到发火转速,气缸也进油发火。但这里还有两个问题,一是油气并进的油门是否足够大;二是油气并进持续时间够不够。
(1)油气并进的油门取决于调速器的升压器:启动前,离心式调速器本身不可能有输出;启动过程,调速器本身压力尚未建立或还未稳定,也不能形成稳定的输出,不能带动高压油泵齿条使燃油进入气缸。为解决启动阶段打开油门的问题,调速器设有升压器,把从空气分配器接来的启动空气的压力,转变成油压推动高压油泵齿条,使油泵喷油,实现油气并进。检查升压器的空气压力表,压力稳定在规定范围;检查油气并进时的油门开度,确认大于前进一时的油门开度。
(2)油气并进持续的时间:查阅主机遥控气动控制图可知:①主启动空气的关断,由两位四通阀27换位控制;②阀27换位,由单向节流阀32节流延迟,从而保证主启动阀的关闭延时至开始供油后。
检查发现,节流阀32的调节螺丝已完全处于松开状态。按说明书要求上紧调节螺丝,试车,主启动阀的关闭延时达到说明书规定的1秒左右,每次压缩空气启动和油气并进阶段,转速都能达到50r/min左右(相当于前进一)。但启动偶尔失败的故障并未消除。
2.3 启动后的进油:启动后,油门受调速器控制。如前所述,每次启动失败,都是气缸进油发火后,调速器主机转速设定空气的压力表显示压力不足,回升缓慢。若调速器主机转速设定空气的压力回升在主机转速低于发火转速之后,启动肯定不成功。与这种情况有关的,可能有调速器本身,停油机构及调速器转速设定空气的管系阀件等三方面。
(1)调速器本身:检查调速器,换油,再观察调速器的工作情况,没有发现任何不正常情况,排除了因调速器本身而导致该故障的可能性。
(2)停油机构:检查与停油有关的气动阀件和机械传动部件,没有发现异常。
(3)调速器转速转速设定空气管系阀件:拆检全部调速器转速设定空气管系阀件,用相应压力的压缩空气试验,发现供给调速器转速设定空气的阀71动作不灵活,控制空气压力低于0.68MPa时就不能动作。经拆检活络,再用相应压力的压缩空气试验,阀71恢复正常。装复全部被拆检的阀件,进港前多次试车,以及进港航行使用,主机启动正常,证实故障已经消除。
3 故障机理分析
3.1 阀71
本例故障的原因,主要在阀71。阀7l是一个气控二位三通阀,作用是:
·控制空气压力正常时,接通控制空气去调速器,作为转速设定空气。
·当控制空气压力低于0.50MPa时,切断调速器转速设定空气,从而使主机停车,以免损坏主机。出厂前,调节到气源气压低于0.50MPa时,气控室调节弹簧的预紧力大于控制空气所产生的向上的力,使此阀动作,保证只要控制空气压力大于0.50MPa,就有控制空气去调速器作为转速设定空气。阀71动作不灵活,控制空气不能去调速器,转速设定空气压力不足,主机油门打不开,造成启动失败。
3.2 控制空气压力波动:控制空气,由主空气瓶通过减压阀供应。主空气瓶压力不低于0.7MPa,控制空气压力不应有波动。控制空气(压力范围是0.6~0.7MPa)。控制空气压力低(例如管路破裂大量漏气)至0.55MPa时,会发出低压报警。阀71不能动作故障的控制空气压力是0.68MPa,略低于说明书规定的控制空气压力高限,高于低限,更远高于报警压力。但其压力略有波动,说明压缩空气减压阀不够灵敏,应该检修(事后检修调整过)。前文提到控制空气压力调高至0.75MPa,就是希望通过提高控制空气压力,减少启动不成功的概率。
3.3 为什么倒车启动不成功比正车多:这要考虑正倒车的启动差别。其一,该型主机的启动设计,是以正车为主兼顾倒车,高压油泵、排气阀凸轮、活塞和缸套的密封等都是按正车运行工况设计的(即在倒车时的喷油和排气阀的定时与正车一样);其二,螺旋桨桨叶、船尾线形等形成的阻力,也是倒车比正车大;其三,主机启动多数是在船舶前进的情况,虽然主机已经停止运行,但螺旋桨仍在水涡轮工作状态。水涡轮作用产生的转矩,对于倒车是不利于启动的反方向转矩,而对于正车是有利于启动的正方向转矩。这都导致倒车启动比正车启动困难,消耗压缩空气也多。倒车比正车消耗压缩空气多,主空气瓶压力下降也多,减压阀(不灵敏)出口控制空气压力下降也多,压力回升时间也长,控制空气低于0.68MPa的可能性比正车就大,出现倒车起动不成功的机会也就比正车起动多。这些就是主机启动失败主要发生在倒车的原因。
3.4 应急措施:启动失败多发生在驾驶台操纵。驾控三次不来,空气瓶压力已大幅度下降,转到集控室操车也很难启动成功。建议的应急措施,是尽快转到机旁操车,手动延长启动时间,待调速器的转速设定空气压力恢复后,再停止压缩空气起动(关闭主启动阀),以保证启动成功。
4 紧急情况下分析故障原因的思路:如前所述,此次处理故障,时间宽裕,可按照最基本的分析思路,即依次分析启动故障的三个环节。但是,主机启动故障发生当时,若船舶正在机动航行(靠离码头、过运河、狭窄水道等),必须及早发现,及早解决,就应选择另一种分析思路,即首先分析可能性最大的故障原因。例如本例故障,压缩空气启动,能达到发火转速,气缸也进油发火,说明换向、压缩空气启动和油气并进等两个环节基本不存在问题。而随后调速器主机转速设定空气的压力表显示压力不足,回升缓慢,主机转速下降以致停车,才是故障的主要原因。因此,应着重分析的环节是启动后主机进油,这样就可以直接找到调速器转速设定空气压力下降,从而找出故障的关键阀71。这要求轮机管理人员细致地观察,充分掌握遥控起动系统的各技术要素,例如换向和启动控制线路有哪些主要阀件,以及它们的作用和工作原理,各阀件间的相互关系,设定值和动作值,如何应急工作等,以便快速找出故障的关键现象。