李建森

1 故障現(xiàn)象

某輪為1995年下水的改造集裝箱船，主機(jī)型號為SULZER 6RTA-48，轉(zhuǎn)速142RPM，功率5647kW，各缸發(fā)火順序?yàn)?-5-3-4-2-6，正車啟動角為上死點(diǎn)后1°到100°曲柄轉(zhuǎn)角。集控、機(jī)旁操縱。平時(shí)主機(jī)正倒車啟動都正常，偶爾會發(fā)生集控室操車正車不來現(xiàn)象，但倒車啟動兩三次后又會恢復(fù)正常，故船上輪管人員也一直未引起重視，未報(bào)告公司機(jī)務(wù)人員。

某航次中午，船從張家港開航。12：00備車，集控室正倒車試驗(yàn)正常。12：30左右船舶離港，接駕駛臺第一個(gè)正車指令，未能啟動；立即轉(zhuǎn)到機(jī)旁應(yīng)急操縱，正車啟動成功，并聯(lián)系駕駛臺，試驗(yàn)了一下倒車，也啟動成功。輪機(jī)長向船長作了匯報(bào)。因助泊拖輪已就位，船長未中斷離港操作。主機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)旁操作，輪機(jī)長、各輪機(jī)員都進(jìn)入機(jī)艙值班，大管輪操縱主機(jī)，12：40主機(jī)微速進(jìn)，12：45主機(jī)進(jìn)一，12：50主機(jī)停車。12：56駕駛臺車種令主機(jī)進(jìn)一，未能啟動，馬上電告駕駛臺，征得同意后倒車啟動，也不能啟動，進(jìn)而再進(jìn)行正車啟動，還是不能啟動。至此，主機(jī)失去動力，船舶只能由兩條拖輪拖帶至錨地拋錨檢修。

2 控制系統(tǒng)概述

圖2

圖2.2 正倒車換向及啟動模塊

這里僅就主機(jī)正倒車啟動控制單元展開分析，對燃油凸輪換向、啟動油門限制、低速保護(hù)、轉(zhuǎn)速越控等單元不作討論。 RTA-48主機(jī)啟動控制系統(tǒng)為氣動控制，共有兩種控制空氣氣源，一種為0.8MPa 的低壓控制空氣，一為3.0MPa的高壓空氣。其中0.8MPa的控制空氣通過集控室正倒車換向及啟動單元、邏輯閥單元最后作用到機(jī)旁操縱臺上的啟動閥49HA、正車換向閥49HB、倒車換向閥49HC的控制端，實(shí)現(xiàn)對這三只閥的控制；但如在機(jī)旁操縱，則由操縱桿來執(zhí)行此項(xiàng)功能。而3.0MP a的高壓控制空氣經(jīng)過盤車機(jī)連鎖閥等待在啟動閥49HA、正車換向閥49HB、倒車換向閥49HC的1號接口，在正車或倒車啟動狀態(tài)下（即49HA、49HB動作或49HA、49HC動作），一路空氣經(jīng)49HA、主啟動閥先導(dǎo)閥打開主啟動閥，同時(shí)另一路經(jīng)49HB（或49HC）、131HE（或131HF）、空氣分配器的換向活塞、129HA作用在215HA的控制端，使等待在215HA前的3.0MPa的主啟動空氣經(jīng)空氣分配器打開缸頭啟動閥，實(shí)現(xiàn)正車或倒車啟動。故不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主機(jī)在機(jī)旁操縱時(shí)，參與工作的僅為3.0MPa的高壓控制空氣，而與0.8MPa 的低壓控制空氣無關(guān)；所以，在排查啟動故障時(shí)，可不用考慮集控室及邏輯箱內(nèi)的氣動閥件。

3 故障排查

3.1船舶自查自檢。船舶輪管人員在公司機(jī)務(wù)指導(dǎo)下進(jìn)行了初步故障排查。故障判斷：主啟動閥工作正常，缸頭啟動閥沒打開。

3.1.1 閥129HA、215HA拆檢。船舶抵錨地后，輪機(jī)長組織機(jī)艙人員進(jìn)行了故障排查。清洗了控制空氣濾器，檢查了控制空氣壓力，正常；主機(jī)進(jìn)行了盤車，但無論機(jī)旁還是集控室操車，正倒車仍不能啟動。經(jīng)現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)無論是正車還是倒車啟動，主啟動閥處及啟動空氣總管處有振動，主空氣瓶壓力表指針有波動，但壓力沒下降，拆開#1缸缸頭啟動閥前進(jìn)氣法蘭，在啟動時(shí)有高壓空氣噴出，故判斷主啟動閥工作正常，這同時(shí)也說明了3.0MPa控制氣源正常。故障原因應(yīng)為缸頭啟動閥不動作。考慮到正倒車都不來，首先拆檢正倒車換向的共軌閥件129HA及215HA。

129HA拆檢情況：正常，且受控于slow down的電磁線圈已拆除，該閥其實(shí)一直處于受控狀態(tài)，拆檢裝復(fù)后進(jìn)行了吹通驗(yàn)證，正常（#2、#3口長通）。

215HA拆檢情況：工況不佳。尼龍活塞有高溫?zé)g現(xiàn)象（說明缸頭啟動閥及主啟動閥不止回，有回火），密封圈老化。船上有備件，更換修理包，效用試驗(yàn)，正常，裝復(fù)。試車，正倒車還是不能啟動。

3.1.2閥49HB、49HC拆檢。因主啟動閥正常，也因此可確定啟動閥49HA正常。故對正倒車換向閥49HA、49HB進(jìn)行了拆檢。拆檢發(fā)現(xiàn)其活塞、密封圈工況良好，對兩閥進(jìn)行外部效用試驗(yàn)，各接口通斷正常。裝復(fù)，試車，主機(jī)仍不能啟動。

圖4.3 正倒車換向控制閥

3.1.3 閥131HE、131HF拆檢。兩閥分別控制正、倒車換向控制空氣的通斷。已驗(yàn)證49HB、49HC正常，那問題可能出在這兩個(gè)閥上。但因這兩個(gè)閥安裝在機(jī)旁操縱臺后，拆檢難度很大，故通過查看這兩個(gè)閥的輸出端口空氣來進(jìn)行驗(yàn)證兩閥的工況。兩閥的輸出空氣管分別接在空氣分配器換向活塞外殼的#2口和#1口上。將機(jī)旁操縱手柄放在正車啟動位置，使49HB、49HA受控，松開#2口上空氣管，有大量空氣冒出，說明閥131HE工作正常；隨后將操縱手柄放在倒車啟動位置，使49HC、49HA受控，松開#1口上空氣管，同樣有大量空氣冒出，說明閥131HF工作正常。而后，將#1、#2口空氣管重新接妥后，又松開閥215HA的控制空氣端口，當(dāng)正倒車啟動時(shí)，有空氣冒出，這也證明了正倒車換向及啟動單元似乎并無問題。

3.1.4 空氣分配器及缸頭啟動閥拆檢。控制系統(tǒng)檢測正常，問題似乎出在這兩個(gè)部件上了。盤車，將#1缸活塞盤到上死點(diǎn)后10°曲柄轉(zhuǎn)角位置（即#1缸處在正車啟動位置），松開雙氣路控制的缸頭啟動閥上下控制空氣管，發(fā)現(xiàn)無論是開閥還是關(guān)閥氣路都無空氣冒出；同理，又檢查了#3缸缸頭啟動閥情況，情況相同。故判斷故障原因?yàn)榭諝夥峙淦鞴收?，無控制空氣輸出。打開空氣分配器側(cè)面小道門，盤車，發(fā)現(xiàn)分配器傳動及定時(shí)齒輪連接轉(zhuǎn)動正常；脫開盤車機(jī)后進(jìn)行正倒車換向，也清晰地觀察到分配器傳動軸向后、向前移動，說明分配器換向正常；最后，對該柱塞式分配器的6只柱塞滑閥進(jìn)行了拆檢，更換了部分老化密封圈，裝復(fù)后，再次進(jìn)行試車。但故障依舊，主機(jī)仍不能啟動。

此時(shí)，船舶已停航近16小時(shí)，輪機(jī)長覺得該拆檢的都已拆檢，實(shí)在無能為力了，電告公司求助。公司機(jī)務(wù)于第二天中午帶相關(guān)專業(yè)人員坐交通艇趕到船舶現(xiàn)場。

3.2公司排查

3.2.1強(qiáng)制開啟閥215HA，判斷出空氣分配器及缸頭啟動閥工作正常。公司機(jī)務(wù)到船后，通過正倒車試車及相關(guān)拆檢，確認(rèn)了船方的判斷（主啟動閥工作正常）和對部件的拆檢結(jié)果。同時(shí)意識到，必須對故障原因進(jìn)行分類排查，看故障究竟是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即空氣分配器、缸頭啟動閥）還是控制系統(tǒng)上（49HA等閥件）。而連接這兩者的就是閥215HA。拆檢215HA，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，拆除復(fù)位彈簧，在控制空氣端加裝墊片，使215HA始終處于受控狀態(tài)。裝復(fù)，試車，主機(jī)正車啟動正常，倒車啟動也正常。這說明空氣分配器、缸頭啟動閥是正常的，問題還是出在215HA或其前的控制閥件或管路上。

3.2.2重新解體閥215HA，拆除墊片，裝復(fù)彈簧，并在外面進(jìn)行功能試驗(yàn)，通斷正常。裝復(fù)，試車。正倒車又不能啟動了。215HA已拆過多遍，且效用試驗(yàn)也正常，應(yīng)該是沒有問題。順理成章地，懷疑的重點(diǎn)就集中到了215HA的控制空氣端，是否有受控信號？松開215HA的控制空氣端口，正車及倒車換向，該接口都有空氣噴出，說明正倒車控制系統(tǒng)動作正常，但感覺壓力偏小，手指可按壓住——該控制空氣為3.0MPa的高壓氣源。于是在該接口處裝上測試壓力表，在氣源壓力達(dá)2.5MPa情況下，該處壓力正車換向時(shí)為0.5MPa，倒車換向時(shí)為0.6MPa，壓力明顯低于正常工作壓力。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：主啟動閥工作正常、空氣分配器及缸頭啟動閥功能正常，各控制系統(tǒng)閥件49HA、49HB、49HC、131HE、131HF、129HA、215HA也處于良好工況。但因閥215HA控制端控制空氣壓力過小，造成215HA不動作，致使空氣分配器不能輸出啟閥空氣，缸頭啟動閥不能打開。

4故障原因

空氣分配器換向活塞密封圈老化，正倒車換向腔室串通。

圖4.1 空氣分配器換向活塞氣控圖

那么是什么原因造成215HA控制端壓力過小呢？首先 那 那么是什么原因造成215HA控制端壓力過小呢？首先重新清洗了控制空氣濾器，確保氣源壓力正常。然后將操縱手柄放分別放在正車啟動和倒車啟動位置，在各閥件受控的狀態(tài)下進(jìn)行系統(tǒng)查漏。經(jīng)過認(rèn)真仔細(xì)地聽、摸，未發(fā)現(xiàn)接頭漏氣現(xiàn)象，但在現(xiàn)場試驗(yàn)查看的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不正?，F(xiàn)象，從而確定了故障原因。當(dāng)正車啟動時(shí)，倒車控制閥131HF泄放口（#3口）有空氣冒出；而在倒車啟動時(shí)，正車控制閥131HE泄放口（#3口）也有空氣冒出。根據(jù)控制系統(tǒng)圖可知，正常情況下，正車換向啟動時(shí)：控制空氣經(jīng)49HB、131HE（受49HA操控）、到達(dá)分配器換向活塞#2氣口，進(jìn)入換向活塞右側(cè)將活塞推向左側(cè)后，控制空氣再經(jīng)129HA到達(dá)215HA的控制端；待正車啟動結(jié)束，該路控制空氣經(jīng)已不受控的131HE的#3氣口泄放大氣。換句話說，在正車啟動時(shí)，131HF處在不受控狀態(tài)，其泄放口不可能有空氣泄放。唯一的解釋，就是當(dāng)正車換向控制空氣進(jìn)入空氣分配器換向活塞的右側(cè)后（見圖4.1），由于換向活塞上的密封圈老化（圖4.2件11），控制空氣漏入左側(cè)，再通過#1氣口回到131HF的 #2氣口通過#3氣口泄放大氣。同理，在倒車換向啟動時(shí)，倒車換向空氣從空氣分配器的換向活塞左側(cè)漏入到右側(cè)，經(jīng)#2號口回到131HE的#2氣口經(jīng)#3氣口泄放大氣。由于內(nèi)部漏泄，這也就造成了215HA控制端壓力的下降。為了驗(yàn)證這一推理，在維持氣源壓力2.5MPa的情況下進(jìn)行了壓力測試。發(fā)現(xiàn)正車換向時(shí)空氣分配器換向活塞上的#2氣口（131HE的輸出）壓力為2.0MPa ，而215HA控制端則只有0.5MPa；倒車換向時(shí)空氣分配器換向活塞上#1氣口（131HF輸出）壓力也為2.0MPa，而215HA控制端則為0.6MPa。至于為什么正車換向比倒車換向的輸出空氣壓力還要低，原因在于正車換向空氣除了通過換向活塞漏泄到左側(cè)外，還有一部分沿軸向向右漏入到傳動齒輪端（圖4.2中件10）。

5 故障排除

5.1 盤車，使主機(jī)#1缸活塞處在上死點(diǎn)后1°曲柄轉(zhuǎn)角（#1缸啟動提前角）。打開空氣分配器下部小道門，做好分配器凸輪傳動軸齒輪及與其嚙合的凸輪軸齒輪間的標(biāo)記。然后打開分配器后端蓋，根據(jù)說明書要求，依次拆出換向活塞、氣缸、傳動軸等部件。檢查結(jié)果顯示，凸輪、傳動齒輪等工況良好；但各密封件老化嚴(yán)重，特別是換向活塞上密封圈（圖4.2中件11）及活塞桿與氣缸間的密封圈（圖4.2中件10）老化嚴(yán)重。更換各道密封圈（有些密封圈找不到備件暫以尺寸近似的代用），對妥拆檢前做好的定時(shí)標(biāo)記，將各部件按序裝復(fù)。試車，正倒車啟動均取得了成功。查看131HE泄放口，在倒車啟動狀態(tài)下不再有空氣冒出，而131HF泄放口在正車啟動狀態(tài)下也沒有空氣泄漏。進(jìn)而轉(zhuǎn)入集控室控制，正倒車啟動也均取得了成功。

5.2啟動定時(shí)調(diào)整。在實(shí)際工作中，有些輪管人員在沒做好定時(shí)標(biāo)記的情況下就匆忙地拆檢空氣分配器，造成裝配時(shí)需要重新進(jìn)行定時(shí)校正。其實(shí)分配器的定時(shí)校正很簡單，簡述如下。

（1） 將更換好備件的分配器裝復(fù)。不用考慮定時(shí)。

（2） 將壓縮空氣與分配器換向活塞右側(cè)的#2口連接，使分配器凸輪處在正車位置。此時(shí)可打開分配器下方的小道門進(jìn)行查驗(yàn)。

（3） 拆除分配器上#1缸的柱塞滑閥，觀察凸輪處于基圓位置（如不是則盤車調(diào)整）；在該孔中裝入深度尺或千分表，調(diào)整至零位。

（4） 慢慢往正車方向盤車，當(dāng)深度尺或千分表剛偏離零位時(shí)就停止盤車。此時(shí)應(yīng)為#1缸缸頭啟動閥開啟時(shí)刻。

（5） 在分配器下部小道門內(nèi)做好分配器傳動齒輪與凸輪軸齒輪的嚙合標(biāo)記。

（6） 打開分配器后端蓋，將分配器傳動軸連同活塞一起朝外拉，直到傳動軸齒輪與凸輪軸齒輪分開。

（6） 正車盤車，直到#1缸活塞在上死點(diǎn)后1°曲柄轉(zhuǎn)角。

（8） 對準(zhǔn)分配器傳動齒輪與凸輪軸齒輪的嚙合標(biāo)記，將分配器傳動軸推入，將分配器各部件安裝到位。定時(shí)調(diào)整結(jié)束。#1缸的正車啟動提前角為活塞上死點(diǎn)后1°曲柄轉(zhuǎn)角，其余各缸也相應(yīng)為其活塞上死點(diǎn)后1°曲柄轉(zhuǎn)角。

6 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

該起啟動故障其實(shí)早有先兆，只是一直沒引起輪管人員的重視。該輪從1995年投入營運(yùn)至今，從來沒有解體過空氣分配器，致使其內(nèi)部密封件老化失效。以往幾次正車啟動不來，其實(shí)就是部件內(nèi)部泄漏，造成控制空氣壓力降低所致。因?yàn)楫?dāng)正車換向啟動時(shí)，空氣不但會從換向活塞的中間密封圈處（圖4.2件11）漏入倒車腔室，還會通過活塞桿密封（圖4.2件10）漏到傳動齒輪處，在漏泄量大而氣源壓力較低的情況下，所以有時(shí)會造成壓力過低215HA不能動作。而倒車換向時(shí)，空氣只有一個(gè)漏泄處（換向活塞中間密封圈圖4.2件11），故在故障初期，漏泄量不是很大，215HA還能受控動作。但隨著時(shí)間推移，漏泄量的增大，正倒車都不能啟動就成了必然。所以作為輪管人員，一定要見微識著，不放過產(chǎn)生事故的蛛絲馬跡，及時(shí)整改，消滅事故隱患。就此次啟動故障而言，所幸的是在離泊拖輪到位的情況下發(fā)生，否則，后果將不堪設(shè)想。