無論是采用定速可變螺距槳型船舶，還是可變速定距槳型船舶，主機轉速都是至關重要的一項參數。轉速傳感器作為主機轉速信號的采集元件，對主機轉速控制及超速保護都有著舉足輕重的作用。轉速傳感器故障會影響主機安全，而轉速失控則可能會引起嚴重的機損事故。大多數船舶采取配置多個轉速傳感器的方式來提高主機轉速控制的安全性、可靠性。某遠洋救助拖船采用瓦錫蘭W9L32型四沖程定速主機，額定功率2×4 500 k W，主機恒速運轉為750 r/min，控制系統采用UNIC2系統，在此系統中的主控模塊(Main Control Module,MCM)單元集中了主機轉速控制程序，即電子調速器功能。現將工作中遇到的關于主機轉速傳感器的故障案例分享，供同人參考。1 故障現象2021年1月19日，某船由煙臺至海南執行拖航任務期間，機艙監測系統報警顯示:左主機安全模塊(Engine Safety Module,ESM)系統(見圖1)故障報警，并頻繁消警報警。值班人員立即檢查左主機各項參數及集控臺儀表顯示情況，發現主機轉速穩定，各油壓、溫度顯示正常，各參數均正常，機旁巡視檢查沒有發現異常聲音。因其頻繁報警并立刻消警，但主機運轉正常，各參數也正常，故首先判斷為輸出“ESM系統故障報警”的接線松動導致的誤報警，但5 min后出現ESM系統故障報警后，同時出現超速停車報警，軸帶發電機主開關脫扣。值班人員迅速啟動停車應急預案，告知駕駛臺，左主機故障需檢修，現單車航行狀態。
2 故障分析ESM系統集成了與主機安全運行有關的全部項目，主要功能有22個報警項目，例如模塊電源故障顯示、正常停車、故障自動停車及手動緊急停車控制、自動停車越控、自動停車功能閉鎖、柴油機啟動閉鎖控制、超速停車控制、測速傳感器故障檢測報警、與自動停車相關的壓力、溫度傳感器檢查報警，停車控制回路斷開檢測(包括主機曲軸箱油霧濃度高停車回路、齒輪箱滑油壓力低停車回路、緊急停車按鈕回路等)、停車控制電磁閥回路斷開檢測報警，但這些報警項目只是對停車安保項目的工作情況進行監測報警，且產生此類報警時，相應報警LED燈常亮。雖然這些故障項目可以導致ESM系統故障報警，但并不能直接使主機自動停車，且停車時各儀表顯示參數正常，并未發現相關報警，故可以排除例如停車回路、停車電磁閥、傳感器等斷線故障的可能性。經查閱相關資料發現，導致ESM系統故障報警且主機停車的報警項目有以下6個，包括:(1)超速停車;(2)滑油壓力低停車;(3)曲軸箱油霧濃度高停車;(4)齒輪箱滑油壓力低停車;(5)緊急停車;(6)消防炮齒輪箱滑油壓力過低停車。故障報警顯示超速停車，而主機機旁與集控臺主機轉速表并未發現異常。為防止誤判，在確定實際并未超速的情況下，機艙人員決定再次啟動主機，查看相關各參數。啟動主機升速后，ESM系統報警出現，且頻繁消警報警，檢查集控臺各參數仍然正常，轉速表顯示正常，查看機旁控制箱內ESM系統發現Engine Speed Pulse指示燈(圖1中Pulse2)異常，輕微閃爍，懷疑主機轉速傳感器異常。而此型主機所安裝的轉速傳感器就有4個，分別是ST196P、ST196S、ST173、ST174，安裝位置參考圖2。
查閱主機圖紙發現ST196P和ST196S為MCM主控單元的電子調速器提供轉速信號，ST196P為主，ST196S為輔。用于主機負荷控制，在主機負荷變化時，通過調速器來控制主機油門大小，使主機轉速恒定在750 r/min左右。其故障時在集中檢測的各處計算機有“第一傳感器ST196P失靈”或“第二傳感器ST196S失靈”報警顯示，實際情況并未出現此報警，故可排除ST196P、ST196S故障。故障應為ST173或ST174其中1個。繼續查閱資料得知ST173與ST174是專用于ESM安全單元的超速保護的轉速信號采集器件。將其所探測的頻率信號轉換為與轉速成比例的模擬電壓，電壓信號用于觸發ESM系統中的內部超速行程電路。2個傳感器的超速限制均固定為額定發動機速度的115%(即862r/min)。ST173不僅具有超速保護功能，還為各處提供轉速參數信號，此傳感器失靈將導致主機各處轉速表失靈，而實際故障時轉速顯示為正常，故可排除ST173故障，應為ST174故障。但在主機運轉時，檢查ST173及ST174傳感器，2個傳感器指示燈均常亮(見圖3)，似乎并無異常。為進一步確認故障點，將ST173及ST174在ESM安全模塊上的接線對調，再次啟動主機，發現主機轉速顯示波動，而主機運轉實際正常，故而判斷ST174故障。ST174所測量的轉速值(錯誤值)與ST173測量的轉速值(準確值)之間存在誤差，根據說明書介紹，其誤差大于額定轉速的5%時，會觸發轉速誤差大報警，但這個報警并不指令柴油機自動停車。當ST174檢測到的錯誤轉速大于115%額定轉速(即設定的停車轉速)時，ESM系統會錯誤地認為主機超速而發出主機停車的錯誤指令，導致正常運行的主機自動停車。
3 故障處理確定故障傳感器為ST174，機艙人員開始解決這個問題。根據此型主機控制原理，確定2種解決方案:(1)拆下故障傳感器ST174，由ST173傳感器代替其工作。這種方案將導致轉速表沒有指示，并且萬一ST173也發生故障，此時設置在ESM系統中的柴油機超速自動停車功能將不復存在，風險太高。(2)更換新的轉速傳感器ST174備件，使主機恢復正常。這種方案時間較長，在拖航狀態下有各種不可預估的風險，如何快速準確安全的更換故障傳感器，對機艙人員素質有很高的要求。經與輪機長商議，跟駕駛臺溝通，考慮天氣風浪及航行狀態等各種情況后，決定立刻更換故障傳感器。ST174型轉速傳感器為Magical Pulse Speed Pick Up磁脈沖式轉速傳感器，其工作原理為安裝在距離齒輪1.5～2.5 mm位置(見圖4)，根據齒牙旋轉輸出高低電平，形成脈沖信號，主控板通過計算得出轉速信號。更換時應注意轉速傳感器與齒輪距離，太近的話齒輪容易對傳感器造成損傷，太遠會造成轉速差。裝復后啟動主機試驗，主機恢復正常。
圖4 轉速傳感器安裝要求(x=1.5～2.5 mm)4 結束語在傳感器發生故障，而不是柴油機轉速實際升高的情況下，ESM系統突然保護性停車是非常致命的設計缺陷，尤其是對機動性能有更高要求的海上救助專用船舶來說。所以有必要對于該類型柴油機的安保系統進行優化改進，減少因傳感器故障誘發主機意外停車事故的發生。建議提升傳感器質量，增強傳感器使用的可靠性，或者對ESM系統進行改進，增加邏輯判斷，最大限度減少誤報警、誤動作。船舶電機員應加強電氣控制系統的學習，多與主管輪機員進行研究，弄清楚設備工作原理，并將學習成果進行固化，這樣在處理突發故障時才能快速準確找到原因，排除故障。故障排除后總結故障原因及查找過程，可得到如下啟示:(1)工作中要深入了解各個傳感器的功能，每個傳感器出現故障后的現象(尤其是1個參數由多個傳感器測量的);(2)出現故障時仔細檢查分析故障現象才能做到準確定位故障點，為恢復船舶正常工作提供有力保障。參考文獻： [1]唐世正.船舶主機轉速傳感器故障分析及處理[J].航海技術,2021(04):33-35. 作者簡介： 唐世正，電子電氣員，北海救助局
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