随着环保和节能的要求越来越高,双燃料的机型也已开始暂露头角,不过目前主流船用主机大部分还是电控机型,比如常见的HYUNDAI MAN B&W ME电喷机型和WARTSILA WinGD燃油共轨机型。本文就电喷机MAN B&W ME常见的单缸排温偏低而造成排温偏差大,进而引起主机SLOW DOWN的原因进行分析探讨。

下面先来了解一下主机转速控制原理。驾驶台操纵系统(BMS)给出动车命令(RPM转速需求),机舱的主机界面控制单元(EICU)接收到指令信号后,经内部运算将需要的即时转速传送到主机控制单元(ECU);ECU再经本单元的内部运算将指令按需分别给到各个相应的气缸控制单元(CCU)以及辅助控制单元(ACU);CCU经本单元的内部运算给出指令于各个部件装备执行相应的动作,ACU经本单元的内部运算给出指令以控制液压动力供应单元(HPS)液压泵的正确运行和主机辅助风机Aux. Blower的启停。最终完成从驾驶台的动车指令到主机转速控制。主机转速控制原理用简图说明如下,为求描述的准确,延用原英文名词。   

诚然,主机操纵系统的CDP(Control room DisPlay unit-集控室显示单元)里面均有AUTO SLOW DOWN LIST项目。     

AUTO SLOW DOWN LIST里面涵盖了所有引起主机SLOW DOWN的相关因素,而比较常见且有诸多原因引起的就是单缸排温低造成排温偏差大。主机某缸排温低一般是缘于该缸没发火或者喷油量太少做功太低,并伴有爆炸压力大幅降低,如果与平均温度比较,偏差大于50℃(内部程序设定略有不同),当主机运行在SLOW以上转速时,即会触发SLOW DOWN。在确定各燃油阀组和HCU相关阀组均在正常位置且燃油压力及液压滑油工作压力正常的情况下,出现排温偏差大SLOW DOWN的因素可能有(不限于)以下几个方面,浅谈分述如下。

01.油头

油头是主机燃油系统中较为重要的部件,如果油头有问题,主机在任何转速运转都会出现故障,且故障出现时,MOP上没有任何警报,比如油头内部弹簧断裂,Nozzle或Non-Return Valve的Thrust Piece断裂等等,最终表现在排温偏差大而报警。结合说明书,依经验,油头开启压力取中间值对延长油头使用寿命更有利。  

02.燃油系统有“气”或“水”

Safe Filter (第三道燃油过滤器) 打开放气考克有大量的气体跑出。可能的原因是燃油有气化,或单缸存在局部气化;Buffer Unit(又名Return Pipe)上方的截止阀没有保持开启,或其出口的Breathe Valve(呼吸阀)故障,不能及时地把系统内的“气”体排出(去Drain Pipe)。由于燃油首先流经NO.1缸(依主机缸号布局不同,也可能是最后的缸号),所以对NO.1缸影响最大。

燃油的特性,在一定容积(整个燃油系统可以把它看作一个容积不变的容器)、一定温度的情况下,当压力下降,其闪点也会相应下降,更容易“气”化! 当主机在更高速运转时,燃油需求量大大增加,当然燃油压力也会相应下降,所以就增加了燃油更容易气化的趋势,正因为如此,主机燃油系统必须加装一个自动调压稳压装置,以维持燃油性能的稳定。所以如果燃油压力不能保持,需要注意燃油加热器的燃油出口温度,能维持主机在较低速正常运转时的温度,并不一定能维持高速正常运转,必要时适当降低温度以增加燃油粘度,或提高燃油压力。当然,这是理论上的分析,如果不是加到劣质燃油,燃油压力能维持在说明书所列范围内,一般,其温度和压力在小范围波动对主机的运行不会有太大的影响。

正如您所想,燃油温度不能无限制的调低,为了保证较好的雾化,要结合“粘-温特征曲线”,只做微调。  

如果在检查中发现主机燃油系统有水珠或者残水聚集,这就要引起相当的重视了,既然主机燃油系统发现有残水聚集,电机燃油系统呢?立即对发电机的燃油系统进行检查并疏水,否则,随时将面临全船失电的风险,如果恰逢在河道内航行,发生全船失电事故,后果可想而知。当地时间2024年3月26日,美国巴尔的摩的摩市弗郎西斯•斯科特基大桥被撞就是血的教训(具体原因不详,但可以肯定的是此次事故与“失电”有关),不可不慎!

03.Fuel Booster (包括Suction Valve)

MOP上显示该缸“Fuel Plunger Not Returned”报警,就是Fuel Plunger不能正确作动。Sensor本身的好坏可以透过断开接线对比前后的位置Stroke数值变化来帮助判断,一般如果Sensor故障损坏,MOP上Fuel Plunger Position CH-31没有电流信号,若有电流信号,则Sensor本身没有问题。 

如果仅是Suction Valve 开关不正常,或有严重泄漏(内漏),不会出现“Fuel Plunger Not Returned”报警,这时我们可以拆下Suction Valve检查,试漏5分钟内不渗漏,以排除Suction Valve故障。

04.FIVA阀

在主机任何转速范围内都会出现故障,因为FIVA阀是以比例方式(模拟量)控制喷油量,两位方式(开关量)控制排气阀的开启和关闭。而FIVA本身故障,在触发排温偏差大报警之前,往往MOP上没有报警出现,但观察MOP上Fuel Plunger Position CH-31和 Exhaust Valve Position CH-34 数值信息可以发现异常。

05.排气阀

排气阀作动不正确,应伴有异常声音,这时应该有相关报警出现,当排气阀执行器有问题时,排气阀的Stroke Low警报就会MOP上出现,同时会SLOW DOWN,可能会衍生出排温偏差大,但引起SLOW DOWN的主因不是排温偏差大,而是因为排气阀的Stroke Low警报导致SLOW DOWN,包括排气阀本身故障、排气阀作动器故障和排气阀SENSOR问题。一般,MOP上排气阀位置STROKE有数值(参阅第3点的图示),排气阀SENSOR应属正常。

06.主机附近通风口

主机附近通风口(DAMPER)对Fuel Booster形成的冷却扰动,造成Booster内部冷热不均,进而导致Booster动作不畅或燃油在Suction Valve处流动达不到所需状态(停车状态测量Fuel Booster本体温度,很明显可以发现正对通风口单元的温度比其他缸的要低20℃以上,故该处DAMPER通风品最好关闭,特别是航行于寒冷区域。

07.CCU (MPC-10)

气缸控制单元,每缸配置一个。接收来自ECU的油门信号;Pmax & Pcom信号;排气阀开启的行程信号;TACHO来的曲柄角度信号;计算出相应定时控制FIVA阀的作动(包括喷油量和控制排气阀的开关动作),控制气缸注油电磁阀,执行注油;控制起动先导电磁阀,以适时开启气缸起动阀起动主机;接收回馈信号;FIVA阀阀芯位置信号以判断FIVA阀作动是否正常;喷油柱塞位置信号以判断Fuel Booster是否正常;排气阀位置信号以判断排气阀作动是否正常。

如果CCU有问题,那么主机在很大范围内的转速都会出现故障,且MPC-10状态指示灯由绿色转为红色指示或者熄灭;同时也会有警报出现,比如类似于警报“CCU-X not in normal mode, CCU-X not available”,同时会SLOW DOWN,比较容易判断。

08.ACU(MPC)

辅助控制单元,控制机带泵的比例阀,以执行变向变量;控制电动泵的起停;根据扫气压力信号控制辅助风机的起停;接受回馈信号,比例阀阀芯的位置信号以判断比例阀作动是否正常;机带泵倾斜盘的位置信号以判断倾斜盘的作动是否正常。 

影响主机排温的因素诸多,以上显然没有尽述,几点浅谈,仅供参考分享。