  船機故障心莫慌，遇事不決船機幫  導讀 某輪正式投入使用后，主機運轉時間： 左主機887h，右主機 880h。 主機出現了多次燃油系統故障導致的啟動失敗，為此，對故障進行統計和分析，發現啟動故障規律，都是在使用重油完車后的下一次重新啟動時。 作者結合自身作業經歷進行分析，希望找出原因。 主機主要參數： 型號：MAN10L32/44CR，四沖程、直列、水冷、渦輪增壓，帶兩級中冷、不可逆轉、燃油共軌噴射。 最大持續功率6,000kW ，最大持續功率時轉速 750rpm。 供油單元至主機燃油進機壓力：12bar； 共軌壓力：1,400bar 主機燃油進機濾器：25μM； 燃油自沖洗濾器：10μM  案例分析： 2017年8月4 日，左右主機試車時，啟動正常運轉后，左右主機轉速 450 轉，各參數正常，5min 后 轉速升至750 轉，10min 后，左主機出現“FULE CONTROL VALVE DRIVER A LIMIT HIGH IM-1 報警，15min 后，右主機也出現同樣報警。 停車檢查，各油水氣路正常，共軌單元油路接頭無泄漏，再次啟動左主機，機旁觀察，啟動時共軌壓力只能達到 630bar（正常啟動時，共軌壓力一直升高至 1,400bar），當轉速升至77RPM 時，主機啟動失敗； 查故障報警為“RAIL PRESS-A-SETPOINT NOT REACHED IM-2”。  圖1 10L32/44CR 主機燃油共軌系統原理圖 通過（圖1）可以知道，共軌壓力達不到設定值的原因有 8 個： （1） 凸輪；（2）高壓油管；（3）高壓油泵；（4）限壓閥；（5）沖洗閥；（6）供油單元；（7）節流閥；（8）單向閥。 利用排除法，通過外觀檢查，排除了凸輪和高壓油管的故障；主機總運行時間不到900h，高壓油泵發生故障的可能性非常小，高壓油泵運行聲音也正常，因此，高壓油泵也可以排除；檢查燃油進機壓力正常，可以排除供油單元故障。 排除了上述 的 1，2，3，6 后，余下的 4，5，7，8 項。 查說明書，“FULE CONTROL VALVE DRIVER ALIMIT HIGH IM-1”報警可能是限壓閥 pressure limiting valve 圖1（8）卡阻，停車后操作緊急停車閥，一般情況下限壓閥就可以復位。 而造成限壓閥故障的原因可能是主機高壓油泵的Throttle Valve 電磁閥被污染了。 拆出左主機共軌高壓油泵四個 Throttle Valve 節流閥，清洗活絡閥芯后裝復。 觀察油管里放出的油比較黑。 拆檢共軌油路中，Non-return valve，發現單向閥中的THRUST PAD 松脫，重新上緊，試漏油 Non-return valve 正常后裝復，再次啟動左主機，仍然啟動失敗。 更換共軌單元 pressure limiting valve，裝復后啟動左主機，主機啟動正常，轉速450rpm，共軌壓力1400bar，但是出現RAIL PRESS A SETPOINT NOT REACHED IM-1報警，更換共軌單元壓力傳感器 A1 后，重新啟動主機，出現RAIL PRESS A SETPOINT NOT REACHED IM-2報警，觀察共軌壓力正常。 約 1min 后報警就消失了。 這種現象的原因，可能是主機高壓油泵節流閥有磨損，導致進入共軌的油量偏高。 8 月 29 日 MAN 工程師到船測試節流閥進入共軌的油量，比正常值偏高，剛好在報警值的臨界點，證實節流閥確實有磨損。 故障原因分析： 左主機故障可能是由于停機后，主機燃油管路里的油污染了高壓油泵節流閥引起的，節流閥卡阻，導致軌壓調節失效，污染物和軌壓峰值過高進一步損壞了單向閥（Non-return valve）和限壓閥（pressure limiting valve）。 由于單向閥和限壓閥損壞，造成再啟動時軌壓無法完全建立，啟動失敗。 因為拆檢主機時發現主機燃油管路里存留的油比較黑，但是，據輪機日志記錄，7月25 日單主機重油航行，在左主機完車前 7h 就轉換為輕油運行，在正常情況下，機器里存留的燃油應該是比較干凈的。 所以需要查明在使用輕油航行時，管路是否有重油串通。 拆開主機供油單元的輕重油轉換三通閥管路，檢查供油單元的輕重油轉換三通閥沒有泄漏。 因此，可以排除了重油串通的可能性。 證明在主機使用重油時，轉換輕油后單臺主機運行 7h，供油單元里的重油都無法完全燒完。 主機有兩套完全獨立的供油系統： 供油單元和DP供油泵。 為便于比較，先人工放掉主機燃油系統的殘油，再使用另一套完全獨立的供油系統——DP供油輸送泵給主機供油，然后對主機燃油系統的燃油采樣進行比較。 8月14日航行，使用DP供油泵，主機啟動時共軌壓力很快達到正常的 1400bar，啟動也很順利。 航行2h，一切正常，報警也沒有出現。 完車后拆開主機燃油管路放油檢查，發現燃油已經非常干凈，是完全沒有重油混合的狀態。 轉換DP供油泵后，8月23日超強臺風“天鴿”登陸時的出動救助過程中，多次啟動主機都正常。 但會偶爾出現FULE CONTROL VALVE DRIVER A LIMIT HIGH IM-1 報警。 參考之前的記錄，主機未使用重油時，從來沒有出現過由于燃油系統故障引起的啟動故障。 通過了解，得知同類型的某某輪主機較少使用重油，也沒有出現過類似的燃油系統故障導致的啟動失敗。 由此，判斷此次主機燃油系統故障 原因是： 主機使用重油后，切換回輕油運行時沒有把供油單元里的重油完全燒完，當主機長時間處于停車狀態時，燃油系統的輕重油混合變質，產生的污染物造成共軌系統的閥門卡阻。 通過統計，發現主機燃油系統故障的發生有一定規律： 主機使用重油持續運行過程中，未發生過燃油系統故障，短時間停車后的再啟動，也很少出現故障，但是，在停車幾天后的再次啟動時，很容易出現啟動失敗的故障。 故障報警為：Rail press setpoint not Reached。 實際拆檢中，出現故障次數最多的是共軌系統的non-return valve（單向閥）（如圖1）。 通過（圖1），對燃油系統工作原理進行分析： 主機接到啟動指令，系統開始倒計時120s。 由 ECU 控制的緊急停車電磁閥打開，壓縮空氣打開沖洗閥 flush valve（9）； 供油單元輸出壓力被設定為 12bar，在壓差作用下，單向閥 non-return valve（3）打開，由供油單元對 Accumulator （4）預供油，當 ECU 控制沖洗閥（9）關閉后，Accumulator 里的油壓逐漸升至接近12 bar，單向閥（3）前后壓力達到平衡，單向閥自動關閉，完成預供油。 當倒計時結束，主機開始啟動，由凸輪驅動的高壓油泵High press pump （2）輸出的高壓燃油通過節流閥 throttle valve（1）進入 共軌 accumulator（4），壓力會一直升至 1,400bar； 當主機完成啟動后，升速至 750r/min 運行時，共軌壓力約為 1,200bar。 壓力高至1,850bar 時pressure limiting valve （8）安全閥（限壓閥）動作保護。  圖2 單向閥 （注意：低壓燃油端油管接口位置較低） 由于進單向閥低壓燃油端油管接口位置較低（見圖2），管徑變小，污染物容易在單向閥附近堆積。 主機啟動的開始階段，單向閥開啟，給共軌預供油建立壓力，此時單向閥閥芯被污染，當預供油結束，由于閥芯污染導致閥芯卡阻或密封面磨損，單向閥關閉不嚴，共軌燃油泄漏，共軌壓力無法達到設定值，導致主機啟動失敗。 那么，為什么主機啟動后運行時沒有故障呢？ 因為柴油機完成啟動后的正常運行中，由于單向閥一直是處于關閉狀的，不受燃油污染的影響； 主機運行時，相關閥件輕微的泄漏不會導致停車，可能只是導致軌壓不穩定，同時也會出現報警。 由進機濾器和反沖洗濾器的過濾精度就可以知道，10L32/44CR 主機對燃油品質要求很高。 該輪主機燃油進機濾器精度為 25μM，反沖洗濾器精度為 10μM。 分析本船主機燃油被污染的途徑，主要有如下三個： （1）當主機由輕油切換為重油時，都會提前打開主機重油泄放閥，但此時主機使用的還是輕油，所以在輕重油切換的過程中，會有輕油泄放至主機重油泄放艙，泄放艙的油再駁到重油沉淀艙。 由于前幾次使用重油航行時間較短，有時只有幾個h，導致主機重油沉淀艙里面的重油中混合了比較多的輕油。 （2）本船作為救助船，航行時間較少，停泊時間很長，混合油沒有被及時消耗，導致變質。 （3）在輕重油的轉換中，供油單元也被污染，混油筒及燃油管路里的混合油存放時間長，產生變質，也容易導致燃油系統的污染。 結論： MAN10L32/44CR 共軌柴油機對燃油油品要求比較高，在持續長時間的航行中，使用重油是可行的； 但是，柴油機頻繁切換輕重油運行，容易造成共軌系統被污染。 停車狀態下，被污染的燃油長時間存留在燃油共軌系統，會導致柴油機啟動故障及零件的異常磨損。 管理中要盡量避免混合油長時間停留在燃油系統。 結合上述故障分析，對 MAN10L32/44CR 這類型的共軌柴油機使用重油運行，作者提出幾點建議： （1）在使用重油航行時，在主機完車前應及時轉換輕油，盡量在完車前消耗掉供油單元里的重油； （2）在主機轉換為輕油運行后，必須開啟反沖洗濾器運行； （3）當使用重油航行結束后，檢查主機共軌系統存留的燃油情況，必要時轉換為 dp 供油泵供油，并人工排掉主機共軌系統的混合油； （4）定期更換燃油進機濾器；如果濾芯只是清洗，而沒有定期更換，過濾效果變差，也可能會造成二次污染； （5）要經常拆洗高壓油泵的節流閥等。  本文原創作者系： 南海救助局 廖仁浩 END   |
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