MAN B&W 12K98 ME-C电喷主机和它的七个典型故障分析处理
从2007年8月开始,某公司从韩国陆续订购了4条1万籀的集装箱船,主机选用了 HYUNDA-MANB及W12K98MEME-C无凸轮轴、全电喷的智能柴油机,其输出功率接近10万匹马力,技术含量较高。称它是同类中的智能巨无霸一点也不夸张,它的一些管理、操作,维护理念与传统的带凸轮轴的MC机型有很大的区别,具体体现在它的计算机控系统以及伺服液压系统(SHS),本文重点就这两部分的日常维护与典型故障分析,与同行们一起交流分享。
ME概念
MAN DIESELA/S公司把无凸轮轴、全电喷的智能柴油机称为ME系列柴油机,ME柴油机与MC柴油机最大的区别是:前者使用计算机控制的伺服液压系统(SHS)取代了后者的凸轮轴单元,它是利用滑油作为动力传动的介质,由电磁阀控制各缸燃油升压器的定时、定量动作以及排气阀升压器、 ALPHA汽缸油注油器的定时动作,从而完成燃油的定时、定量喷射,以及排气阀的打开和汽缸油的喷射,它类似于MC柴油机的凸轮通过液轮推动燃油高压油泵和排气阀伺服器动作,以及机械汽缸油注油器的泵油。
一、维护保养
1.计算机控系统
该系统主要由19个不同功能的控制箱,加上曲柄转角编码器、转速探头、压力探头、电磁主操作屏(MOP),以及机旁操纵控制箱,组成计算机控制系统。另外,24V直流电源箱,直接为该系统提供稳定、可靠的电源。
每星期：
通过试灯按钮,检查系统各个指示灯是否正常
每一个月：
检查、清洁各个控制箱,重点检查每一个插头是否连接牢固,接线是否松动,整个控制箱是否存在非正常的震动。
每三个月：
检查曲柄转角编码器、转速探头的紧固是否可靠;转速探头的间隙是否正常(3-5mm),校验曲柄转角编码器A,B的输出是否正确,具体方法如下合上盘车机,按照主机正车方向盘车,当曲柄转角编码A的输出信号指示灯(在输出接线盒上)点亮时,査看飞轮刻度是否在0度的位置(1缸上死点),然后继续盘车,当输出信号指示灯由亮变暗时,再次查看飞轮刻度是否在180度的位置,同样的方法可以来校验曲柄转角编码器B的输出信号,只是它的起点在45度位置,如果输出信号有误差,可以按照说明书的要求进行调整转速探头的检査方法比较简单,在盘车时,通过四只探头上的发光两极管的亮、暗,即可判断是否能够正常工作在飞轮的前部,有一个成180度圆弧的触发环和一只探头,它是曲柄转角编码器A的辅助装置需要定期检查触发环是否紧固,探头的固定和间隙是否正常(1-2mm)
每六个月
打开曲柄转角编码器的罩壳,检查两只支承波纹管上的向心液珠轴承是否有足够的润滑脂,编码器的固定是否牢固,插头是否紧固。
在主操作屏(MOP)上,分别通过辅助控制单元(ACU1、ACU3)对液压动力油泵的安全旁通进行打开、关闭试验。
关闭NO.1-12缸 ALPHA汽缸油注油器的进油,在主操作屏(MOP)上,通过汽缸油注油器试验程序( LUBRICATOR TEST SEQUENCE),检查NO.112红的汽缸油断流警报,以及主机减速警报是否出现。
主机转到机旁控制,按照驾驶台的车钟指令操纵主机。
试验主机应急停车功能是否正常。
每年
对各个警报点进行试,并做好记录。
2.伺服液压系统(SHS)
该系统由两台电动液压动力油泵、五台自带液压动力油泵、液压汽缸控制单元(HCU)、双壁动力油管、燃油喷射和排气阀控制(FIVA)、 ALPHA汽缸油注油器、滑油自动冲洗滤器(6um),以及一些管系、园件组成
日常
检查伺服液压系统(SHS)是否存在漏,液压油管的马脚是否紧固, ALPHA汽缸注油器的控制电磁指示红灯是否有规律的闪亮(一般是主机运转2-3转,闪亮一次)。确保两台滑油分油机正常工作,及时排除主机系统滑油中的水分、杂质,为伺服液压系统(SHS)提供优质滑油,减少滑油自动冲洗滤器的冲洗次数,这一方面可以持续净化主机系统油,另一方面还可以减少许多用于拆检、清洗滤器的工作量。
2000小时:
在主机停车的条件下,停主机滑油泵,泄放排气密封空气系统的0.7Mpa压缩空气,在主操作屏(MOP)上,检査排气阀空气弹簧的气密情况,排气阀位置反馈电流值保持89MA至少15分钟以上,如果发现异常,首先检查进气止回,如果确认是排气本身问题,需要择机解体排气,换新相关密封件。
逐个检查伺服液压系统(SHS)中各个液压油管的固定,紧固情况,因一旦高压动力油管发生泄漏,短时无法快速修复,稍有处理不当,就会造成主机自动停车。
由于伺服液压系统(SHS)对滑油的污染程度有严格的要求(不能超过IS04406:16/13或者NAS CODE:7),所以除了做好平时的滑油净化工作,还需要定期取油样,送油公司化验室化验主机汽缸油系统没有流量表,主操作屏(MOP)上的显示值是电脑自动计算出来的,为了验证实际汽缸油消耗量,必须定期测量汽缸油日用柜的单位时间消耗量,确保正确的汽缸油供油率4000小时
测量系统中的39个蓄压器的压力(10Mpa400C0),如有不足,通过高压氯气瓶使其充足。检查电动液压动力油泵的控制箱,试验该泵的自动起动、停止功能,以及输出压力是否正常。
16000小时：
结合主机吊缸周期,活塞杆填料函必须打开检查,各密封令间隙量,如果有超出，按说明书要求,换新密封令、弹簣,确保活塞杆填料函工况良好。因为该机型伺服液压系统(SHS)使用的滑油,来自主机的系统油,只是多了一套的自动冲洗滤器(6um),一旦系统滑油污染严重,自动冲洗滤器来不及冲洗,必定首先会影响到对滑油净化要求最高的倘服液压系统(SHS),情况严重的话,主机将无法运行。
32000小时:拆捡液压动力油泵、相关控阀件
二、典型故障分析
故障一
现象:在正常海况下航行,主机NOS.3,4,5自带液压动力油泵的偏心值经常出现剧烈波动。
原因:这些油泵是变向变量泵,随主机转向和输出功率的变化,油泵旋转方向和流量发生变化、这些变化通过油泵偏心值的正、负,大、小显示出来,在正常海况下航行,该偏心值应该比较稳定,出现这样的故障,大多数是因为系统不稳定因数造成,如:油泵控制电缆插头松动,伺服液压系统(SHS)中的蓄压器压力不足造成。
措施:检査、清洁主机自带液压动力油泵的控制电缆插头、插座,重新插牢锁紧。检査压器压力,保持压力在(10Mpa/4000。
故障二
现象:主机突然自动减速,并有 CCUX EXH. VALVE OPEN STROKELOW, VALVE CLOSEDPOSITION CHANGED警报出现,在主操作屏(MOP)上检査发现:X缸燃油喷射和排气阀控制阀(FIMA),以及排气阀反馈信号已经不再变化,复位该缸控制单元的多功能控制板(CCU)后,主机恢复运转,10多天后,该故障再次发生,采用和上次同样的方法使主机恢复运转,但是1天后该故障再次发生,停车后,換新该缸控制单元的多功能控制板(CCU),主机再次恢复运转,10多小时后,主机在备车进港的情况下,该故障重新出现。
原因:排气阀不能及时关闭,与空气弹簧的气密有关,也有可能是排气阀反馈探头偶然故障。
描施:停车后,放掉排气阀密封空气系统的0.7Mpa压缩空气,在主操作屏(MOP)上发现该缸排气空气弹簧的气密只能保持2分钟。检查进气止回阀正常,然后换新与空气弹簧密封有关的密封件后,主机恢复正常。換下密封件与新件比较,其中有磨损的两道密封令的径向磨损量仅0.1mm,真是不可思议!说明该机型对排气阀空气弹簧的密封性要求非常高。
故障三
现象:主机运转中,突然出现 HYDRAULIC LEAKAGE警报,随后出现 HYDRAULICLEAKAGE( SHUTDOWN LEVEL)警报,主机自动停车。
原因:主机液压动力油泵及其管系存在突发性漏
措施:在主操作屏(MOP)上,临时封闭 HYDRAULIC LEAKAGE( SHUTDOWN LEVEL)警报,同时派人详细检查漏泄部位、漏泄量,综合考虑是停车检修还是继续运转,择机修复泄漏部位。
故障四
现象:24V直流电源箱上绝缘低故障偶然报警,很快又自动恢复正常。
原因:计算机控系统存在偶然接地现象,经常是一些控制箱以外的电缆破损引起。
措施:实例中,经过多次反复检查,最终发现是主机NO.6缸 ALPHA汽缸油注油器的控制电缆破损,在震动中偶然与边上的铁管相磁引起,电机员重新包扎后恢复正常。
故障五
现象:主机自动减速, CCUX EXH. VALVE OPEN STROKE LOW,EXH. VALVE CLOSEDPOSITION CHANGED警报出现,在主操作屏(MOP)上,发现该排气网位置反馈值比别的缸小(正常数值是8-9MA,17-18MA)。
原因:排气阀位置反探头损坏,也可能是燃油喷射和排气阀控制阀(FIVA)故障。
措施:在主操作屏(MOP)上,临时屏蔽排气阀反馈信号,维持主机运转,同时也可以判断出故障部位,择机换新故障部件。
故障六
现象:在主机低速运转时(30RPM以下),某缸反复出现 CCUX EXH. VALVE OPEN STROKELOW警报,当主机转速大于30RPM时警报消失。厂家保修工程师多次检査了排气阀空气弹簧的气密情况、并互换相邻缸控制单元的多功能控制板(CU)、燃油喷射和排气阀控制(FIVA),但是故障一直没有排除。
原因:主机低速时,打开排气阀的动力油不足。
措施:在吊缸作业中,偶然发现排气动力油管与排气阀的结合平面上有凹痕,而且少装了只密封圆,低速时排气阀动力油的泄漏相较高速时,时间长,漏泄量大,导致排气阀在主机低速运转时开度不足,通过对凹痕面的修复,加装了密封圈,该警报不再出现。
故障七
现象:主机运转中,经常出现 DELTA TACHO B TOO BIG, TACHO ALIGNMENTEm, TACHO INPUT B SLIP警报,主机运转未受影响。
原因:曲柄转角编码器B固定不好、输入轴运转不平稳、编码器B自身故障、定时不正确。主机有A,B两组曲柄转角编码器,B处于热态备用,如果两组同时故障,主机才会停车。
措施:检查编码器B的固定是否良好、支撑波纹管的轴承润滑情况、检查编码器B的定时、常见的轴承缺油或少量锈蚀,会导致编码器B的输人轴运转不平稳,除锈加油后,该警报不再出现。
三、小结
ME系列柴油机,有许多传统MC系列柴油机无法比拟的优势,特别是在节能减排,延长检修周期、人性化操纵以及故障自检方面的优势明显。作为某司初次引进投入使用的新机型,特别是象MANB&WK98ME这样的智能巨无霸,全世界也只有20台左右在使用,维护保养、故障排除方面的经验积累还非常少,以至于丹麦保修工程师上船排除故障,经常也是无功而返。虽然该机型在我们的管理、维护下,已经安全运行了1万小时,但是我们感到还是有许多东西等待我们去学习总结。一些故障发生后,仅仅依赖故障自检的内容是不够的,还需要从原理上下手,由简到繁,步步深入,切忌盲目更换备件,手忙脚乱,俗话说:思路决定出路,没有正确的思路,就得不到好的处理结果。同时,关键部件船上要有一定量的库存,因为这些都是技术高度整断的部件,供应果道单一,缺之不可,这一方面是为了保证主机的安全运转,另一方面在故障发生时,也有利于通过互换法找出故障所在。