ME-C系列船用電噴柴油機運行常見問題和管理要點（二）

本文同時發(fā)表在大連海事大學《世界海運》2016年8月第40卷，總第254期， 轉(zhuǎn)載請注明出處。

在ME電噴主機中關(guān)于電氣系統(tǒng)常見的故障，本文將分控制單元，執(zhí)行機構(gòu)，傳感器，人機交換界面，電磁噪音和地絕緣，以及檢測診斷系統(tǒng)來逐一介紹。

這里所說的控制單元指的是ME電噴主機ECS (Engine Control System)中用到的MPC(Multi-Purpose Controller),

根據(jù)不同的控制功能被分為:

ACU (Auxiliary Control Unit)，輔助控制單元，控制副主風機和伺服液壓油泵

CCU( Cylinder Control Unit),氣缸控制單元，控制單缸的噴油/排氣閥/注油器等

ECU ( Engine Control Unit),柴油機控制單元，ME主機的調(diào)速器

EICU(Engine Interface ControlUnit) , 柴油機通訊控制單元，負責和除ECS以外的系統(tǒng)進行通訊和數(shù)據(jù)交換

SCU(Scavenge Control Unit)，掃氣控制單元，控制EGB， VTA等改善掃氣壓力

CWCU（CoolingWater ControlUnit），冷卻水控制單元，控制前面提到的LDCL 系統(tǒng)

執(zhí)行機構(gòu)單純的指ME電噴主機ECS (Engine Control System)中的執(zhí)行元器件。比如說FIVA電磁閥，氣缸注油器，液壓泵的斜盤等等。

傳感器指的是ECS系統(tǒng)中用到的各種用來檢測轉(zhuǎn)速，位置，溫度，液位的探頭。常見的如：FIVA的位置反饋信號，排氣閥的位置反饋信號，高壓油泵的反饋信號，液壓泵斜盤位置反饋信號，氣缸注油器的液位傳感器等等。

人機交換界面就是我們說的ECS系統(tǒng)中的兩臺MOP(Main Operating Penal)。

檢測診斷系統(tǒng)指的是MAN Diesel & Turbo 自己研發(fā)的用來檢測主機工況和診斷的CoCoS -DS （Computer Controlled Surveillance– Engine Diagnostics System）和PMI

（Pressue Monitoring Instrument）系統(tǒng)。

2.1 控制單元常見問題

目前ME電噴主機上出現(xiàn)過兩種不同的MPC，如下如所示：Fig 11可以用于所有不同的控制單元，Fig 12 的MPC 10 只能用作CCU，并且這兩者不可以互換的。不管是MPC，還是MPC10，安裝在船上的時候，是安裝在防護等級為IP66的密封電氣控制柜里，控制柜一般裝在主機機旁控制側(cè)的機架上，見Fig 13.

MPC 是主機制造設(shè)計廠商MAN Diesel & Turbo 公司自己研發(fā)設(shè)計的，試驗溫度在

– 70 ℃ ~ +140 ℃，所以，即使機艙的溫度大部分時候都不低，但是也不會影響其工作性能。下圖統(tǒng)計了不同的制造廠商，不同的三個船東從2008年到2011年統(tǒng)計出現(xiàn)的故障率

從上圖來三個客戶XYZ來分析MPC在造機廠的故障率（綠色），船廠（黃色）以及裝船之后使用時候的故障率（紅色）。

Y 客戶在主機制造廠家的時候故障率是最高的，這段時間出現(xiàn)問題最主要的原因是由于MPC在制造的過程中本身就存在缺陷，或者是主機制造廠家在安裝的過程中出現(xiàn)了損壞。

Z客戶在船廠時候故障率最高，說明MPC 在安裝的過程中損壞的比較多，或者本來Z客戶選擇的主機制造廠家電纜布線的工藝，制造工藝不夠過關(guān)。

 X客戶在交船之后使用過程中故障率最高，再看綠色和黃色部分，雖然不是最高，但是，都相對比較高，說明主機在造機廠船廠都沒有很好的被對待。整個工藝和施工質(zhì)量是最差的，到最后才導致極高的故障率。

下圖是一些常見的在主機廠家，船廠和用戶手上MPC出現(xiàn)過的問題：

目前大部分造機廠都可以很好的按照廠家的施工工藝進行布線和安裝，但是，有些船廠就不一定了，施工質(zhì)量層次不齊，尤其是沙灘造船興起的時候。這種問題不僅僅出現(xiàn)在中國船廠，連韓國船廠也一樣。

針對上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)，作為船東和用戶我們可以從以下幾個方面加強控制以減少后期運營成本

• 新船監(jiān)造人員在造機廠，造船廠監(jiān)造的時候，尤其是電纜敷設(shè)的時候就需要開始注意監(jiān)造質(zhì)量了，一旦所有電纜敷設(shè)完畢，后面出現(xiàn)問題想整改都很困難，有時候甚至問題在哪里都找不出來。下圖中MPC接線出現(xiàn)在剛剛出廠不久的船上，不用說IP66的等級了，就是剛剛交船的時候MPC上面已經(jīng)被積灰覆蓋了。尤其是EICU， EICU 是裝在集控室的，這一部分布線和安裝是造船廠負責的，有很多船是直接把MPC裝在集控柜的里面，連EICU柜子都省了，下圖Fig 16就是典型的例子。

   

• 所有的電纜敷設(shè)均需要遵循設(shè)計廠家的生產(chǎn)圖紙工藝規(guī)范要求，正確的敷設(shè)屏蔽線，使用符合規(guī)范要求的電纜盤根，電纜扎帶，清晰明確的標示電纜。這些不起眼的小問題往往最后帶來大的災(zāi)難。

   



• 在船電機員要定期（每個月一次）檢查所有ECS控制柜的接線，清潔控制柜，尤其是金屬粉塵，如果出現(xiàn)會導致MPC短路，出現(xiàn)控制故障。建議，購買一只小型的真空吸塵器用來清潔內(nèi)部灰塵。需要特別提醒的是，在出廠的時候，每個控制柜里會放一包干燥劑，有些船上發(fā)現(xiàn)這些干燥劑放了5年之久，由于受潮，MPC控制柜已經(jīng)開始腐爛，生銹了。所以，在船電機員在檢查的時候，需要清除了控制柜里不必要的其它物品。

• 另外，電機員/輪機員在船更換MPC的時候，一定不要帶電操作，在拆的時候，一定最先切斷電源，裝復后最后接通電源。避免在操作的過程中損壞MPC。

    

  2.2 ECS系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)FIVA（Fuel Injection Valve Actuation）常見故障

   

  ECS 系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)很多，比如氣缸注油器，機帶液壓泵，各種電磁閥，其中故障最多也最頻繁的就是控制燃油噴射和排氣閥動作的FIVA電磁閥。在ME主機進入市場的早期，可能出現(xiàn)過由于FIVA本身的先導閥控制電路部分故障導致的問題，但是，隨著后期設(shè)計的改進和經(jīng)驗的積累，這部分故障基本上不存在了。根據(jù)最近10年的服務(wù)經(jīng)驗，在所有出現(xiàn)的故障中，絕大多數(shù)是因為液壓油臟引起的FIVA電磁閥先導閥卡阻，導致不能正常工作。還有一部分是由于FIVA使用時間超過25000小時以上時，產(chǎn)生的正常磨損，會出現(xiàn)內(nèi)漏，這個時候會引起（Exhaust Valve Stroke Low）排氣閥開啟行程過低等報警。臟污的液壓油也會造成機帶液壓泵的控制閥故障。

   

  很多FIVA甚至在試航的時候就會出現(xiàn)卡阻，交船后的前半年也是FIVA故障高發(fā)期，最主要的原因是整個液壓管系中沒有被投油帶走的污染物在主機運行過程中，經(jīng)過振動，會從焊縫，法蘭接口等出來進入液壓系統(tǒng)，此時，如果系統(tǒng)中的6μ濾器工作狀況不好的話，很容易就會出現(xiàn)上述描述的各類問題。見下圖主機在車間試車的時候，液壓油的清潔等級會達到ISO 4406 16/13，或者NAS Code 7，但是這是在機器靜止不運轉(zhuǎn)的情況下進行的投油檢測的結(jié)果，當柴油機開始運轉(zhuǎn)，以及試航的時候，所有設(shè)備都開始運行的時候，振動會比投油的時候更加劇烈。

   

因此，在試航和試車臺試車的時候，5μ 的”Running –in  Filter” 會裝在FIVA，液壓泵的控制電磁閥上，有的甚至在試航之后還會使用一段時間。

在整個柴油機的生命周期里，對于此類故障的管理重點就是保證工作介質(zhì)-液壓油的清潔，無論是在造機廠，船廠還是交船以后。對于液壓系統(tǒng)和主機滑油系統(tǒng)合在一起的ME主機，日常的精細管理更為重要了。

MAN Diesel & Turbo 現(xiàn)在已經(jīng)推出可以在船上檢修FIVA的維修包了，如果FIVA主閥芯磨損嚴重，只能進行換新。現(xiàn)在新的FIVA從原來的”Plug Type” 改成了“Tail Type”，根據(jù)實際使用經(jīng)驗，”plug type”在主機運行的過程中會由于振動造成接觸不良導致故障。需要提醒的是，在從“Plug Type” 換成”Plug Type”的時候注意接線圖紙，一般會有一張新的圖紙隨著新的FIVA一起送到船上，電機員在接線的時候需要注意。有時候還會出現(xiàn)“Tail Type” 的線不夠長，無法直接從FIVA直接接到CCU，中間需要加裝接線盒的，這些細節(jié)都需要考慮到。

FIVA換新之后，一定要在MOP – Maintenance – Function Test –HCU 界面做功能測試，以確定接線正確，并且保存測試結(jié)果。

至于液壓泵，氣缸注油器，故障率是很低的，即使有，一般也很容易解決。這里就不贅述了。

2.3 ECS系統(tǒng)中傳感器常見故障

ECS系統(tǒng)中有很多用來檢測液位，感應(yīng)位置的傳感器。比較典型的就是氣缸注油器的液位傳感器，反饋信號傳感器，排氣閥位置傳感器，高壓油泵位置傳感器，角度編碼器裝在飛輪上的MSA傳感器，掃氣壓力，啟動空氣，控制空氣壓力傳感器。這些傳感器有一個共同的特點就是，它們都不能像其他系統(tǒng)用的傳感器一樣自己來調(diào)零點。如果損壞，只能換新處理。好處就是它們都不需要標定，是傻瓜式的“Plug n play”.

這些傳感器最常見的問題可以概括為以下幾類：

• 傳感器本身的故障，比如設(shè)計缺陷，質(zhì)量問題。這些問題在最早期的機器上出現(xiàn)過，比如氣缸注油器的液位傳感器會導致ECS系統(tǒng)地絕緣故障，排氣閥和高壓油泵位置傳感器由于在生產(chǎn)的過程中出現(xiàn)缺陷，會導致使用缺陷等。這些問題在2010年之后基本上就不存在了。

   

• 傳感器探頭臟污，或者液位傳感器探頭的安裝部位有空氣；還有固定不牢靠，由于振動影響產(chǎn)生的不連續(xù)，不規(guī)范的反饋信號，或者與傳感器連接的電纜出現(xiàn)短路，造成假的信號。ECS系統(tǒng)中采用了很多相互冗余備用的傳感器，可以時刻相互監(jiān)視，出現(xiàn)偏差時系統(tǒng)會自動報警，給故障排除帶來了很多便利。

建議在船輪機員/電機員加強日常巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，如松動的緊固件，電纜扎帶，定期清潔裸露的傳感器，做好保養(yǎng)記錄。

2.4 ECS 人機交換系統(tǒng)（MOP?）和監(jiān)測測量系統(tǒng)（PMI-CoCoS EDS）常見故障

ECS系統(tǒng)有兩臺相互冗余的人機交換系統(tǒng)Main Operating Panel A /B (MOP A /B), 用來顯示ME主機在工作時候的參數(shù)，以及供輪機員操作主機，調(diào)整主機工況，處理報警。兩臺MOP 同時工作，相互冗余，即使兩臺都不工作，主機照樣可以運轉(zhuǎn)，并且負荷不受限制。MOP其實就是兩臺船用電腦，觸摸屏的。MOP電腦的操作系統(tǒng)還是Windows XP，只不過是特殊的定制系統(tǒng)，沒有家用電腦Windows XP系統(tǒng)的很多功能，最重要的是沒有安裝殺毒軟件。真?zhèn)€電腦里只安裝了ME主機的控制系統(tǒng)軟件– ME-ECS SW，同時有所有MPC 控制單元的備份軟件/參數(shù)。

PMI （Pressure Monitoring Instrument）也就是我們說的電子示功儀，用來測量主機工況的工具。根據(jù)不同的配置，分成Offline PMI, Online PMI 和Auto Tuning PMI. 其系統(tǒng)圖分別如下圖所示。

Fig 22: Offline PMI 的標準配置圖

Offline PMI 只配有一個測量缸內(nèi)壓力的探頭，因此需要輪機員手動的一個缸一個缸進行測量，全部缸測量完成之后，數(shù)據(jù)傳到PMI PC，形成完成的主機工況報表，包括單缸的PV圖，PT圖，偏差值。機務(wù)/輪機員可以根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對主機工況進行手動調(diào)整，以平衡主機單缸工況，達到降低排放，節(jié)省燃油的目的。同時，各缸負荷一至也可以減少主機的機械故障，如缸套磨損，軸承損壞，等等。

Fig 23: Online PMI 的標準配置表

Online PMI 是在Offline 的基礎(chǔ)上升級而來的，所以它具備Offline的一切功能，但是，由于，Online系統(tǒng)給每個缸配備了一個檢測壓力的傳感器，永久的安裝在示功考克上，所以Online PMI 可以實時在PMI PC上檢測主機工況參數(shù)，只要主機開始運轉(zhuǎn)。如果輪機員發(fā)現(xiàn)需要對主機參數(shù)/工況進行調(diào)整，可以隨時手動的進行調(diào)整，調(diào)整后的主機參數(shù)/工況繼續(xù)實時的被Online PMI 監(jiān)視，行程由操作者參與的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

Auto Tuning PMI 的硬件和Online PMI的硬件基本是一樣的，區(qū)別在于，Auto
Tuning PMI 實時采集的主機工況數(shù)據(jù)同時被送到MOP電腦ME-ECS
軟件中，ME-ECS軟件中的Auto Tuning 功能會對主機的實時工況進行實時調(diào)整（每10轉(zhuǎn)調(diào)整一次），保證主機永遠一直處于最佳的工作狀態(tài)中。保證最經(jīng)濟，排放最低。

Fig 24：ECS SW 中的Auto Tuning PMI 界面

CoCoS -EDS （Computer Controlled Surveillance– Engine Diagnostics System）是用來收集和記錄/分析主機參數(shù)的一種程序。是一種功能非常強大的類似于主機大數(shù)據(jù)平臺，如果按時備份，它可以記錄主機一生所有的參數(shù)，并且可以用不同的形式將這些參數(shù)呈現(xiàn)出來，比如說柱狀圖，趨勢圖，線性變化，等等。

CoCoS – EDS的軟件是和PMI的軟件安裝在同一個電腦上的，所有這臺電腦又叫PMI-CoCoS EDS PC。在早期，這臺電腦是由船廠/造機廠提供的，MAN對其沒有規(guī)定和要求，因為只需要普通的電腦就可以滿足要求，所以，一段時間里出現(xiàn)了百花齊放的景象，各種品牌，各種型號，各種操作系統(tǒng)的電腦都出現(xiàn)在船上了，有的電腦里有各種照片，各種電影，各種病毒…..全部是老外的船上用的電腦是中文操作系統(tǒng)。這種亂象，直到MAN開始提供標準的一臺普通電腦開始結(jié)束了。

MOP, PMI – CoCoS –EDS系統(tǒng)一般有下列常見故障和問題：

• 操作系統(tǒng)被病毒感染，導致正常的操作文件丟失，系統(tǒng)不能正常工作。對于這樣的問題，建議輪機員如果需要從MOP 拷貝文件出來的時候首先把要連接的USB格式化，再使用，并且只用于MOPB，一旦出現(xiàn)問題，最起碼還有MOP A 。對于PMI – CoCoS –EDS 電腦，也建議如此，并不要存儲其它文件和當做日常工作電腦來用。建議船上/機務(wù)收集每條船的MOP A/B 的Windows XP系統(tǒng)備份，ME-ECS SW 的安裝軟件備份，SPAF 參數(shù)備份，以及PMI – CoCoS –EDS軟件，數(shù)據(jù)備份。萬一出現(xiàn)問題，輪機員可以在MAN Diesel & Turbo遠程指導下自行完成安裝，恢復系統(tǒng)。

   

• MOP 電腦觸摸屏故障，鼠標會自動回到固定的屏幕位置，不受控制。這種故障出現(xiàn)在EC-MOP一體機上，主要原因是MOP在空運的過程中受到擠壓被損壞，以后將不用紙盒子包裝，改為木頭箱子了。如果萬一出現(xiàn)這種問題，請用戶聯(lián)系MAN Diesel & Turbo。

   

• 對于Online PMI 和Auto Tuning PMI 來說，由于傳感器是一直固定在示功考克里，需要每三個月用便攜式探頭做一次標定，以避免出現(xiàn)測量偏差。同時，傳感器也有可能積碳造成誤報警，或者假的Sensor Failure.  使用Auto Tuning PMI的用戶，需要注意修改MOP中的FQA設(shè)定。

   

結(jié)束語

本文以作者實際工作經(jīng)驗對于ME電噴主機常見的故障和管理要點進行了總結(jié)和分享，不當之處，請各位讀者指正。工作交流請聯(lián)系作者。

《世界海運》（World Shipping），著名航運雜志，1978年10月創(chuàng)刊。主要在中國大陸地區(qū)發(fā)行，香港和臺灣地區(qū)有少量訂戶。國際標準連續(xù)出版物號ISSN 1006-7728，國內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號CN 21-1284/U，郵發(fā)代號：8-32，由交通運輸部主管、大連海事大學主辦，國內(nèi)外公開發(fā)行。該刊辦刊宗旨：交流海運信息，傳播海運知識，服務(wù)海運發(fā)展。主要欄目包括航運經(jīng)濟與管理、航海技術(shù)、船舶機電技術(shù)、海事管理、海事公約與法規(guī)動態(tài)、海商法評論、航海手記等。^[1]  是國內(nèi)發(fā)行量最大的航運科技類雜志?？d內(nèi)容一部分為學術(shù)性文章，更多則是知名專家撰寫的討論航運市場、管理和技術(shù)的實務(wù)性文章。國內(nèi)航運界比較知名的專家吳兆麟、吳恒、東昉、初北平等經(jīng)常在該刊發(fā)表文章。 （ 來源于中國知網(wǎng)）

愚蠢的地球人.楊永東

18-05-2016

新加坡