隨著船舶柴油機技術的發展和全球環境保護的日益加強，越來越多的遠洋船舶采用電控型柴油機，目前主要有MAN B&W公司的ME和WARTSILA公司的FLEX等2種機型電控柴油機。由于采用了高度智能化的控制單元，電控柴油主機具有高度靈活的控制功能，可實現很高的噴射壓力，達到極佳的燃油霧化效果，并實現靈活精確的噴油定時控制和理想噴油過程的壓力控制，達到各個工況下最佳經濟性或最低有害排放，還可實現對液壓排氣閥、氣缸注油器以及起動和換向的靈活控制。電控柴油機采用電控單元取代傳統的凸輪軸驅動機構，使柴油機的運行可靠性有了很大的提高，同時也表現出與常規柴油機不同的運行特征和管理特點[1,2,3,4]。本文收集了近十年來發生的船舶電控柴油機典型機損案例101件，從故障類型、事故原因和故障部位等方面對機損案例進行統計分析，揭示遠洋船舶電控柴油機的工作運行和維護管理特點，為今后維護管理提供參考。1 典型機損案例某船主機型號為HYUNDAI-MAN B&W 12K98 ME7,額定功率為72 240 kW,轉速為94 r/min。2015 年11月5 日，該船從歐洲返航擬靠泊上海洋山港，引航員登船前主機正倒車試驗均為正常。船舶航行至泊位前，駕駛臺發出1 個倒車車令，主機No.10 缸突然發出FIVA 閥反饋信號故障警報，主機安保系統啟動，自動減速，無法加車。輪機人員立即對No.10 缸進行復位操作，警報消除并復位。主機正常運轉時未出現該警報，但啟動時又會偶爾出現。因此，將No.10 缸FIVA 閥隔離，封缸運行，確保主機正常運轉，使船舶安全靠妥碼頭。經理論分析，可能導致FIVA 閥反饋信號故障報警的原因有：FIVA 引導閥故障、FIVA 閥反饋探頭故障、CCU-10 板輸出信號異常和FIVA 閥反饋信號電纜故障。為了確定故障的具體位置，按以下步驟逐一進行了排查。1)檢查FIVA閥反饋信號電纜線路和接頭是否松脫或接觸不良，切斷電源，拔出CCU-10 板上的插頭檢查線路是否存在絕緣不良等現象，均未發現明顯異常。2)將FIVA先導閥換新，并在MOP上進行HCU功能測試，測試未能通過，故障未被消除。3)將FIVA閥整體換新，再進行上述測試，試驗值在參考范圍內，認為故障可消除，但當船舶離港時，該故障再次出現。4)船舶到達天津港后，將該缸CCU-10板換新并進行HCU功能測試，試驗值在參考范圍內，但當船舶離港時，該故障依然存在。經分析比對，將故障目標鎖定在CCU-10板至接線盒處的電纜線上。該FIVA 閥反饋信號電纜線和接頭以及絕緣等情況均為正常，但可能受到其他線路的電磁信號干擾，導致No.10缸FIVA閥反饋信號超出范圍而報警，使主機自動減速。為證實該故障因素，臨時采用1根4 芯屏蔽線從No.10 缸CCU-10 板接至接線盒處，且不與其他線路固定在一起的方式處理，此后，在船舶數次進出港時，主機再未出現報警，故障消除。后經仔細檢查，在隱蔽處發現該缸FIVA閥反饋線路與另一電纜束垂直交叉緊靠在一起，2組電纜交叉相碰發生磨損，外部絕緣層和金屬屏蔽層由于船舶振動而磨破，但導線絕緣層尚未磨穿，因此絕緣值測試量為正常，但卻導致No.10 缸FIVA 閥反饋信號受到其他線路的電磁干擾。這種情況在傳統的二沖程柴油機上很少發生。近幾年，船舶電控柴油機得到越來越多的應用，大大改善了船舶油耗和排放情況，但其事故的表現和處理與傳統柴油機相比卻有不同的特點[5,6,7,8,9]。本文通過收集整理的101個船舶電控柴油機機損案例，對各個事故的發生現象、故障部件、故障類型、發生原因、機型、故障部位和排除措施等進行了詳細分析，找出與常規二沖程柴油機不同的故障特征。部分案例分析見表1。2 機損案例分析在101個機損案例中，ME機型71個，FLEX機型30個。由于ME機型裝船量明顯多于FLEX機型，因此，并不能說明ME機型的故障率高于FLEX機型。以下做具體分析[10]。2.1 故障類型從機損事故的故障類型來看，臟堵或臟污14例、油水氣泄漏8例、異常關閉2例、銹蝕或咬著4例、松動或脫落12例、失效或失靈4例、設置錯誤或其他3例、磨損或破裂20例、孔徑不同2例、卡阻12例、斷路或接線錯誤2例、短路或燒損3例、堵塞5例和電磁干擾10例(見圖1)。可見，磨損或破裂故障發生率最高，加之松動或脫落、卡阻、銹蝕或咬著等共71例，與傳統柴油機故障類型非常相似。由于船舶設備的工作環境十分惡劣，長期處于高溫、高壓、強腐蝕和強振動等不良條件下，才會出現較為頻繁的金屬疲勞事故。要提高船舶設備的運行可靠性，必須加強設備狀態檢測和故障診斷技術的推廣應用，盡早發現故障，避免引發重大機損事故。此外，臟堵或臟污、油氣水泄漏和堵塞的故障率也較高，共29例，表明設備日常維護的重要性。因此，應做好定期檢測并加強維護，確保高壓管件的密封和油水氣通道的通暢。另外，還發現斷路或接線錯誤、短路或燒損和電磁干擾故障18例，這在傳統柴油機故障中很少有，也體現出電控柴油機的故障特征。由于電控柴油機控制線路多，處于船舶振動環境中，易造成線路松動、接觸不良、屏蔽層磨損和電磁干擾等故障。因此，日常應加強控制線路檢查和維護，以確保電控柴油機的正常工作。
2.2 故障原因從故障發生原因看，異物卡塞7例、橡膠老化2例、未知24例、維修過失1例、設計不合理4例、日常維護不到位22例、其他5例、金屬疲勞4例、加工不良3例、管理失誤7例、操作不當5例、材質不佳2例和安裝不正確16例(見圖2)。
圖2 機損事故的不同故障原因 除不明原因之外，由于設計不合理、日常維護不到位、加工不良、管理失誤、操作不當或安裝不正確等造成的機損案例共58例，占整個機損案例一半以上，再次證明人因失誤是船舶機損事故的主要原因。因此，加強輪機人員的技術技能培訓，提高日常維護和操作管理水平，是減少船舶機損事故的有效措施之一。2.3 故障部位從機損事故的故障部位來看，阻尼或油量活塞4例、油路1例、遙控系統3例、伺服油系統5例、掃氣道1例、軟件1例、蓄壓器1例、燃油噴射泵5例、氣缸注油器4例、起動閥2例、噴油器3例、排氣閥9例、濾器3例、流量控制閥2例、控制線路8例、角度編碼器4例、機帶液壓泵2例、高壓油管1例、電源系統1例、電磁閥4例、傳感器3例、MPC板6例、MOP1例、ME-V閥及活塞3例、ICU1例、HCU3例和FIVA閥10例(見圖3)。由圖3可見，在所有的機損事故中FIVA閥、排氣閥和控制線路的故障率最高，其次伺服油系統、燃油噴射泵、MPC板、阻尼或油量活塞、氣缸注油器、角度編碼器和電磁閥的故障也較高，這與傳統柴油機的故障特征有很大的不同。盡管電控柴油機取消了常規的凸輪軸驅動機構，使柴油機的啟動、換向故障大大減少，但電控單元和線路故障則有所增加，如FIVA閥、MPC板、角度編碼器和控制線路等部位易發故障。如果將阻尼或油量活塞、角度編碼器都作為傳感器的話，則傳感器故障高達14例，說明控制模塊的故障率較高，因此應確保關鍵器件有足夠的備件。同時，機械故障，特別是液壓排氣閥、燃油噴射泵和伺服油系統等故障也較多，應對機械部件維護保持足夠的重視。
總之，船舶電控柴油機在經濟性、排放物低害性和可靠性等方面優于常規二沖程柴油機，但由于其在實船應用時間不長，仍需長期應用經驗的積累。一方面輪機人員應不斷提高電控柴油機的操作和維護管理技能，不斷豐富實踐經驗，充分利用電控系統提供的豐富信息，迅速查找和排除各類電氣故障；另一方面應設法進一步提高電控柴油機的運行可靠性，如設計更加友好的人機界面，加固線路的接頭連接和屏蔽保護，采取狀態監測和故障診斷等手段及時發現故障，避免事故進一步擴大，以保障船舶柴油主機的運行安全。3 結束語船舶電控柴油機具有與常規船舶柴油機不同的故障易發部件和機損特征，因此提出了不同的管理要求。除了傳統的機械故障外，還應注意斷路、接線錯誤、短路或燒損以及電磁干擾等電氣故障。在船舶機艙的日常運行管理中，除了觀察常規的“跑、冒、滴、漏”現象外，還要特別注意電氣線路的接線、短路和電磁干擾等現象，以保障電控柴油機的運行安全。[1]胡以懷,高雨頎,郭磊等.船舶電控柴油機的典型故障統計分析[J].航海技術,2023,No.260(02):44-48.
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