MEC主機(jī)MPC板故障引發(fā)的排氣閥行程低、位置異常...溫差報警

大衛(wèi)11q 2022-07-28 發(fā)布于四川

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引言

MPC（Multi Purpose Controller）即多功能控制板，在ME 機(jī)型主機(jī)中被廣泛應(yīng)用。MPC 具有體積小、功能多、可替換性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是 MAN 公司開發(fā)的1 款比較成熟的產(chǎn)品。但在實(shí)船應(yīng)用中 MPC 也會發(fā)生故障，且其故障的查找有一定的難度。本文通過對 1 次 MPC 故障排除的分析，為輪機(jī)管理人員處理類似故障提供參考。

1 MPC 在 ME 主機(jī)中的應(yīng)用

ME 系列柴油機(jī)的電控系統(tǒng)見圖 1。

ME 系列柴油機(jī)的電控系統(tǒng)采用雙冗余結(jié)構(gòu)，互為熱備用。系統(tǒng)中的 EICU（主機(jī)信息控制單元）、ECU（主機(jī)控制單元）、ACU（輔助控制單元）、CCU（氣缸控制單元）等硬件都采用 MPC 以實(shí)現(xiàn)各自的功能，只是不同

的 MPC 被寫入不同的軟件程序。EICU 安裝在集控室，接收駕駛臺的操作信息以及集控室操作界面上的信息；同時還與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，與手動操作系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等進(jìn)行信息交換。ECU 是 ME 系列柴油機(jī)智能控制器的核心，管理 3 個 ACU 和各缸的 CCU 并對其進(jìn)行監(jiān)控，同時接收現(xiàn)場傳感器送來的信號和機(jī)旁操作板的操作指令，對 ACU、CCU 下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)主機(jī)換向、啟動、噴油、排氣、停車等一系列操作，起到調(diào)速器的作用，使主機(jī)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。ACU 對燃油泵、潤滑泵和輔助鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟、停控制。每個氣缸都有 1 個獨(dú)立的 CCU，CCU 接收曲柄軸自由端安裝的曲軸角度編碼器的脈沖信號，計算出各自氣缸的活塞位置和工作進(jìn)程狀態(tài)，同時接收主機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信息，計算出活塞的運(yùn)行速度信號，采集燃油增壓活塞和排氣閥的位置信號，再根據(jù) ECU 發(fā)來的指令進(jìn)行綜合處理，控制主機(jī)各缸的啟動、停車、噴油、排氣等。筆者經(jīng)歷的 1 次 MPC 故障發(fā)生在 CCU。

1 故障現(xiàn)象

某月 12 日，船舶駛離寧波，14 日駛離臺北，期間主機(jī) No.2 缸出現(xiàn) 2 次發(fā)火燃燒異常。12 日晚船舶駛離寧波時，主機(jī)發(fā)出 No.2 缸排氣閥升程低、排氣閥位置異常報警，隨后出現(xiàn)排煙溫差報警，主機(jī) 自動“SLOWDOWN”。檢查現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)：排氣閥啟閥油管有脈沖、燃油管無脈沖；MOP 顯示排氣閥升程僅 40 mm 左右（正常的其他缸在 141 mm 左右），排氣閥位置傳感器反饋電流始終保持在一個數(shù)值上，燃油升壓器位置傳感器饋電流也始終保持在另一個數(shù)值上（正常的其他缸這 2個反饋值在一大一小兩值間跳動）。No.2 缸的排煙溫度很低，無發(fā)火現(xiàn)象。

由于當(dāng)時引航員在船，且船舶處于復(fù)雜航道內(nèi)，主機(jī)不能停車，因此首先進(jìn)行單缸停油。對 FIVA（FuelInjection & Exhaust Valve Action）進(jìn)行解體清潔，F(xiàn)IVA復(fù)位后故障依舊，并且 2 個反饋電流值消失，排氣閥升程顯示為 0，后又更換 1 個全新的 FIVA 備件。檢查各傳感器導(dǎo)線、CCU 箱內(nèi)插頭、MPC 的各保險絲等，均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。FIVA 復(fù)位后，主機(jī)恢復(fù)正常，各參數(shù)均正常。

盡管懷疑此次故障不是由 FIVA 引起的，但故障在更換全新的 FIVA 后消失，加之平時 FIVA 容易出問題，故障表象也類似（單缸不發(fā)火然后主機(jī)自動減速），因此只能認(rèn)為是 FIVA 的問題。

14 日凌晨船舶駛離臺北時，No.2 缸再次出現(xiàn)故障報警，初期現(xiàn)象完全一樣。更換 FIVA 后，故障現(xiàn)象依舊，從而徹底排除 FIVA 故障的可能，但還不能判斷是排氣閥傳感器問題、線路問題還是排氣閥本身的問題，或者其他問題。在主機(jī)停車后，對 CCU 控制箱內(nèi)各處接線插頭重新拔插，對線路馬腳處拆解檢查，對總電源檢查絕緣，都沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。同時對排氣閥升壓器進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的問題。主機(jī)試車后故障現(xiàn)象消失。

2 故障排除

故障暫時消失，但真正的故障原因并沒有找出來。必須采取進(jìn)一步的措施以明確是電器故障還是機(jī)械故障，縮小故障部件的范圍。

（1）把 No.2 缸的排氣閥探頭與 No.1 缸互換；

（2）把 No.2 缸的高壓油泵探頭與 No.4 缸互換；

（3）把 No.2 缸的 FIVA 閥整體與 No.3 缸互換；

（4）檢查 No.2 缸燃油升壓器下部節(jié)流閥；

（5）檢查 No.2 缸燃油升壓器吸油閥；

（6）檢查 No.2 缸排氣閥和升壓器節(jié)流閥是否松脫。

這一系列動作后沒有發(fā)現(xiàn)異常。船舶正常航行十幾天后上述現(xiàn)象再次出現(xiàn)，故障仍然發(fā)生在 No.2 缸，主機(jī)自動減速。在 No.2 缸的 CCU 控制箱內(nèi)拔出34# 插頭（排氣閥升程位置傳感器插頭），然后重新插上，一切恢復(fù)正常。數(shù)小時后 No.2 缸再次發(fā)生故障，于是更換接線插頭，又持續(xù)幾十分鐘，最終將目標(biāo)鎖定在 MPC上的 J34 端口。

在適當(dāng)?shù)暮Ｓ蛲Ｏ轮鳈C(jī)，按照說明書的操作要求更換新的 MPC。MPC 更換結(jié)束后，等待程序的加載，再在集控室復(fù)位各警報即完全恢復(fù)正常。之后再也沒有發(fā)生No.2 缸排氣閥升程低、排氣閥位置異常報警的情況，主機(jī)徹底恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。將控制電腦中的警報、參數(shù)記錄發(fā)給廠家，也得到他們的認(rèn)可。更換 MPC 前，注意先斷電，完成后再通電；注意檢查 MPC 上的各節(jié)點(diǎn) ID 開關(guān)位置；注意各端口、插頭的正確對應(yīng)和牢固接觸；注意各保險絲是否正常有效以及紐扣電池是否正常裝復(fù)等。

3 故障分析

CCU 控制下的 HCU（液壓控制單元）工作回路見圖 2。CCU 通過整合計算各方數(shù)據(jù)后，通過其端口 J70向 FIVA 發(fā)送控制信號指令，該指令通過 FIVA 執(zhí)行器和 HCU 的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對燃油升壓器柱塞的模擬量控制和對排氣閥啟閉的開關(guān)量控制，指令是否能夠有效地執(zhí)行由各處的傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)控。因此，主機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，CH-30 回路上顯示的電流是一定范圍內(nèi)的電流數(shù)值在跳動，表示 FIVA 在正常運(yùn)行。CH-31、CH-34 分別是一大一小 2 個電流值，它們的差值大小代表燃油柱塞、排氣閥桿的位移量。如果發(fā)生報警，首先查出是哪個缸出現(xiàn)問題，然后轉(zhuǎn)到該缸的電腦控制界面查看。如果是 FIVA 的閥芯卡住（較為常見的故障，與油質(zhì) 有關(guān)），那么 CH-30、CH-31、CH-34 都將沒有電流跳動，顯示固定值；如果只是單一的燃油升壓器柱塞或者傳感器發(fā)生故障，那么 CH-30、CH-34 還是正常顯示的；如果是排氣閥或傳感器發(fā)生故障，那么控制系統(tǒng)會智能地認(rèn)為排氣閥沒打開或關(guān)閉，發(fā)出停油指令，CH-30、CH-31、CH-34又都將顯示固定值。

圖 3 是正常狀態(tài)下電腦顯示的各傳感器特性線，需要主機(jī)在正常運(yùn)行時人工取樣。圖 4 是故障發(fā)生時電腦自動記錄下的各傳感器特性線（每次發(fā)生 HCU 故障，都會自動記錄 1 次）。通過圖 3 和 4 可以看出，各傳感器特性線在正常狀態(tài)與故障狀態(tài)時的區(qū)別。不難看出，在 CCU 認(rèn)為排氣閥發(fā)生異常變化時，它給 FIVA 的指令是不再要求燃油升壓器噴油。

4 結(jié)束語

故障的排除絕不是在集控室查看電腦屏就能輕易查出的，現(xiàn)場的檢查必不可少，更多的還在于平時的積累。本次故障中，MPC 端口的問題屬于電器硬件方面的故障，查找原因很費(fèi)周折。只要在日常檢查時多留意各運(yùn)行參數(shù)，多研究說明書、技術(shù)資料，在故障發(fā)生時保持冷靜，仔細(xì)分析、集思廣益，就能夠找出問題的根源。

本文轉(zhuǎn)載自：船舶那些事曾發(fā)表于航海技術(shù)，作者金正地，僅供學(xué)術(shù)交流之用！

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