翦華軍，劉曉英

(1.海軍91999部隊，山東 青島 266011；2.武漢第二船舶設(shè)計研究所，湖北 武漢 430064)

0 引言

PA6柴油機的性能指標比較先進，體現(xiàn)了現(xiàn)代中速柴油機的特點，廣泛用作鐵路機車動力、船舶主機和電站柴油機。PA6柴油發(fā)電機作為某救生船的主要動力，其正常、平穩(wěn)運行是船舶航行安全的重要保障。但是受柴油機本身的結(jié)構(gòu)特征及工作環(huán)境等影響，柴油機運行中的故障率也較高，尤其是柴油機自動停機對船舶救生任務(wù)有著較大影響。

國內(nèi)學者對柴油機自動停機故障研究較多，但是對傳感器故障誘發(fā)柴油機自動停機的研究較少。由于科技的進步與發(fā)展，自動控制廣泛應(yīng)用于主機遙控、設(shè)備監(jiān)測報警、溫度和壓力的自動調(diào)整等。柴油機電控系統(tǒng)停機報警信號有綜合故障報警、滑油壓力過低報警、淡水溫度過高、超速報警等報警信號。自動化程度的大幅提高促使輪機管理重心發(fā)生根本性改變，由此對管理人員在理論基礎(chǔ)與實踐分析方面提出了更高要求。

本文以PA6柴油機為研究對象，首先分析柴油機自動停機故障機理，其次找出可能導(dǎo)致該故障發(fā)生的直接和間接原因，并提出故障排除方法和輪機人員日常維護柴油機的建議，對PA6柴油發(fā)電機的穩(wěn)定運行具有現(xiàn)實參考意義。

1 故障現(xiàn)象

救生船擔負海上應(yīng)急救援任務(wù)，船舶裝備的完好率非常重要。某救生船屬于綜合電力推進船，PA6柴油機在救生船上作為發(fā)電機用。當PA6柴油發(fā)電機停止工作時，不僅影響全船用電，還會影響海上救生任務(wù)的執(zhí)行。在海上執(zhí)行援救任務(wù)時，PA6柴油發(fā)電機在該船加速過程中出現(xiàn)自動停機故障，在集控室監(jiān)控電腦顯示屏上報警顯示為“柴油機綜合故障自動停機(RS485通訊)”，而且在監(jiān)控電腦屏上復(fù)位后故障不能消除，導(dǎo)致救生船不能正常航行，無法按時完成救生任務(wù)。

2 故障原因分析

PA6柴油機在運行過程中突發(fā)停機的原因較多。除了因燃油壓力和機油壓力低、極限調(diào)速器動作、差示壓力計動作、聯(lián)合調(diào)節(jié)器停車電磁閥線圈失電和聯(lián)合調(diào)節(jié)器內(nèi)部故障等導(dǎo)致停機外，超速停車保護裝置動作，使噴油泵齒條推向停油位也會導(dǎo)致柴油機停機。

PA6柴油發(fā)電機出現(xiàn)自動停機故障的有下列報警信號：柴油機超速(1 120 r/min)、柴油機進口滑油壓力極低(0.47 MPa)、柴油機主軸承溫度過高(120 ℃)、柴油機高溫水溫度過高(95 ℃)、柴油機進機滑油溫度過高(75 ℃)、柴油發(fā)電機的供油量低(24 L/min)。本文從機械和電氣2個方面分析PA6柴油發(fā)電機出現(xiàn)自動停機故障的原因。

2.1 從機械方面分析停機原因

(1)柴油機超速。柴油機運轉(zhuǎn)到極限工作轉(zhuǎn)速，通過超保裝置動作，使柴油機停機。若對此不及時加以控制，可能在短時間內(nèi)造成柴油機事故性損壞，甚至發(fā)生人員傷亡。

(2)柴油機進口滑油壓力極低。機油稀釋、機油濾清器堵塞、機油泵工作狀態(tài)不良等都可造成柴油機自動停機。

(3)柴油機高溫水溫度過高。高溫冷卻水量不足、機帶高溫水泵損壞、溫控閥不靈敏、柴油機超負荷運轉(zhuǎn)、低溫冷卻水系統(tǒng)、海水冷卻系統(tǒng)等方面的原因也可造成柴油機自動停機。

(4)可以用同樣的方法來分析柴油機主軸承溫度過高、柴油機進機滑油溫度過高、柴油發(fā)電機的供油量低形成的原因。

2.2 從電氣方面分析停機原因

(1)通過集控室監(jiān)控電腦顯示屏上顯示的報警情況分析。

(2)對比分析柴油機停機前各種運行參數(shù)。

(3)通過柴油機各傳感器信號傳輸路徑，可以找出柴油機停機故障點和原因。柴油機傳感器信號傳輸圖見圖1。

圖1 柴油機傳感器信號傳輸圖

柴油機主軸承溫度高的故障從電氣方面分析有以下5種情況：

(1)主軸承溫度傳感器故障。

(2)溫度傳感器通訊故障。

(3)柴油機機旁接線箱內(nèi)PLC模塊故障。

(4)監(jiān)控電腦信號處理模塊故障。

(5)監(jiān)控電腦信號與柴油機機旁接線箱內(nèi)PLC模塊通訊故障。

通過監(jiān)控電腦顯示屏上的報警點檢查，經(jīng)復(fù)位后故障報警信號仍不能消除，說明該故障是實際存在的。如果是誤報警的故障，經(jīng)復(fù)位處理后故障是可以消除的。

3 故障排除方法

3.1 從機械方面排除故障

(1)柴油機超速。一是檢查調(diào)速器工作無異常；二是柴油機超速停車時，通過機旁控制箱的直流24 V電信號使超保電磁閥通電動作，向柴油機超速停車控制口提供3 MPa氣源，從而切斷燃油氣動閥。若檢查時發(fā)現(xiàn)超保電磁閥和燃油氣動閥都沒有動作，則排除柴油機超速停機。

(2)柴油機進口滑油壓力極低。一是檢查發(fā)現(xiàn)油底殼內(nèi)滑油油位在正常范圍內(nèi)；二是使用滑油分析儀檢查發(fā)現(xiàn)滑油沒有進水或柴油，通過分析發(fā)現(xiàn)滑油質(zhì)量合格；三是拆檢滑油過濾器發(fā)現(xiàn)，濾清器沒有臟堵；四是檢查發(fā)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)閥、安全閥工作正常；五是通過外接滑油壓力表啟機來檢查發(fā)現(xiàn)，機帶滑油泵工作正常、壓力正常，滑油壓力為0.62 MPa。

(3)柴油機高溫水溫度過高。一是檢查發(fā)現(xiàn)高位膨脹水箱水位正常；二是檢查發(fā)現(xiàn)機帶高溫水泵工作正常、溫控閥工作正常；三是拆檢淡水過濾器，發(fā)現(xiàn)濾清器沒有臟堵；四是檢查發(fā)現(xiàn)淡、海水冷卻系統(tǒng)工作正常；五是檢查柴油機各工作參數(shù)，確定柴油機沒有超負荷運行。

(4)柴油機進機滑油溫度過高。一是檢查發(fā)現(xiàn)滑油冷卻器沒有臟堵；二是檢查發(fā)現(xiàn)淡水冷卻系統(tǒng)各泵、恒溫閥工作正常。

(5)柴油發(fā)電機的供油量低。通過流量計測量柴油發(fā)電機的供油量大于24 L/min，符合要求。

綜上所述，柴油機自動停機的故障原因不是由機械方面引起，需從電氣方面進一步分析。

3.2 從電氣方面排除故障

分析監(jiān)控電腦機組滑油顯示圖后發(fā)現(xiàn)，前4個主軸承溫度都為150 ℃，因而可以確定傳感器本身無故障。排除故障方法如下：

(1)外觀檢查。檢查柴油機機體上各傳感器等是否完好，重點是傳感器通訊及PLC模塊、傳感器各接線處是否有虛接、斷線等情況。檢查發(fā)現(xiàn)外觀無故障。

(2)測量信號。通過萬用表測量各傳感器通訊與PLC模塊的完好情況，發(fā)現(xiàn)主軸承溫度傳感器的模擬量沒有輸送到PLC模塊。

(3)檢查航空插頭。從柴油機機體上將主軸承溫度傳感器的航空插頭拆下，測量發(fā)現(xiàn)沒有傳輸信號輸出，說明故障點是航空插頭。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，航空插頭內(nèi)部接線脫焊。

(4)修復(fù)航空插頭。重新焊接航空插頭的內(nèi)部接線，故障復(fù)位后監(jiān)控電腦上機組停機時滑油顯示圖發(fā)現(xiàn)，軸承溫度顯示正常，說明故障已排除。

(5)啟機確認。經(jīng)過全面檢查后確認機組故障點消除，啟動柴油機運轉(zhuǎn)來確認故障是否真正解決，啟動后柴油機主軸承溫度顯示正常。

上述主軸承溫度過高導(dǎo)致柴油機自動停機故障的分析方法可以用于分析其他引起柴油機自動停機的原因，從傳感器本身、通訊、控制模塊、接線等方面排除。

4 排除故障的建議與啟示

4.1 排除故障的建議

在實際工作中為了確保柴油機安全，建議從以下4個方面排除故障：

(1)處理。柴油機出現(xiàn)故障后，船員應(yīng)立即向駕駛室報告，同時適當降低主推進裝置的轉(zhuǎn)速，防止在網(wǎng)發(fā)電機超負荷運轉(zhuǎn)。然后啟動備用發(fā)電機，完成電站轉(zhuǎn)換，逐漸增加負荷，恢復(fù)全船供電。接著啟動故障柴油發(fā)電機電動滑油預(yù)供泵，打開示功閥后電動盤車，以防出現(xiàn)缸套過熱、活塞卡滯等情況。最后用壓縮空氣對柴油機進行吹車。

(2)檢查。檢查監(jiān)控電腦上自動停機報警點和機旁控制箱上的指示燈，以確定停機的類型。先從查找機械故障原因入手，再分析電氣故障。實船運行中的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致PA6柴油機自動停機故障多數(shù)是傳感器、航空插頭本身故障及其誤報警。機體上共有18個自動停機保護傳感器，故出現(xiàn)故障后應(yīng)先從傳感器和航空插頭開始檢查。

(3)測量。用萬用表測量傳感器本身是否完好，各繼電器被人為短接后是否動作，測量PLC模塊信號處理是否工作正常。從信號傳輸路徑分析故障點，如傳感器本身沒有故障，要重點檢查航空插頭接線有無松動或脫焊。柴油機運行時振動較大，易把航空插頭振壞。

(4)啟動柴油機。在啟動柴油機前，要找到故障原因并排除故障。自動停機的柴油機，在恢復(fù)正常運行時，應(yīng)當十分慎重，否則可能造成更大的故障。當各類故障點排除處理后，將機旁接線箱和集控室內(nèi)的“復(fù)位”按鈕手動復(fù)位，重新啟動柴油機。

4.2 排除故障的啟示

柴油機出現(xiàn)故障后，要重視故障診斷與處理，要科學處置，防止處置隨意與故障擴大，一定要確保柴油機安全。在故障診斷與處理過程中，排除柴油機故障的啟示有以下4個方面：

(1)對比分析。對柴油機機械、電氣方面表征的相關(guān)參數(shù)進行觀察、縱向?qū)Ρ?、橫向分析，重點是停機前的參數(shù)。發(fā)現(xiàn)壓力、溫度等數(shù)值出現(xiàn)異常，直接判斷機械方面的原因，此時直接對機械方面內(nèi)容進行診斷，電氣方面需要進一步測量各信號。

(2)安全處理。柴油機遇到故障停機后，船員應(yīng)當采取有針對性的處理措施，以降低柴油機停機故障帶來的影響。在排除故障過程中要借助相關(guān)的設(shè)備，保證排除故障過程的安全性；要遵循由簡到繁的原則，不能僅通過表面現(xiàn)象確定故障點，注意深層次檢查，一定要重視對航空插頭的檢查。

(3)預(yù)防保養(yǎng)。重視裝備日常檢修工作，提升船員的責任意識。由于測溫傳感器運行環(huán)境差，且安裝在軸承油槽里的測溫電阻長期浸泡在油里，并時刻承受油流的沖擊和機組的振動，因此要把傳感器的維護保養(yǎng)作為一項重要工作，特別是導(dǎo)致機組停機的傳感器。在出海前，認真檢查其接線是否有松動、安裝螺母是否松脫，檢查機體上航空插頭是否有松動、斷線、脫焊等情況，必要時可以用鐵絲固定，防止振動脫落。

(4)改進裝置。一是在機器自由端采用接線排代替航空插頭，將傳感器出線引至接線排，再將接線排出線引到柴油機接線箱，避免因航空插頭接頭損壞導(dǎo)致的數(shù)據(jù)變化或斷線。當某個傳感器出現(xiàn)故障時，更換接線排上故障傳感器即可。二是采用傳感器與電纜一體式的主軸承溫度傳感器，避免因焊接與拔插引起的接觸不良故障。

5 結(jié)語

PA6柴油發(fā)電機自動停機故障會嚴重影響救生船的正常航行，因此在日常工作中，要落實船舶檢修保養(yǎng)制度，特別是對傳感器、航空插頭的維護保養(yǎng)。當柴油機發(fā)生故障時，首先應(yīng)該弄清楚故障現(xiàn)象，并結(jié)合工作原理分析其故障產(chǎn)生的原因，然后采取正確的方法查找故障部位，最后采取切實可行方法快速排除故障，保證救生船的正常航行。