節(jié)選自“ME型電控柴油機管理淺析”

2   MPC  多功能控制模塊的工作原理和常見 問題

2.1   MPC 模塊工作原理

ME 型電控主機的控制系統(tǒng)由 2 個主操作面板 MOPA 和 MOPB 通過 2 個互為冗余的網絡線連接所 有的多功能控制模塊 MPC，系統(tǒng)中還包括駕駛臺控 制面板和機旁操作面板。所有備用的應用和安裝程 序儲存在 2 臺主操作面板 MOPA 和 MOPB 中 ，在更 換新的 MPC 時 ，新的 MPC 會通過網絡線自動下載 程序和參數 。ME 型主機控制系統(tǒng)由多個 MPC 模塊組成，了解和掌握  MPC 的結構特點和工作原理是 主機控制系統(tǒng)日常維護和正常運行的關鍵。MPC 的 內部構造幾乎相同，為了實現不同的控制功能，安 裝了不同的控制軟件 。其中柴油機通訊控制單元 EICU(Engine  Interface  Control  Unit)用來處理和外 部的通訊 ，它由 2 個 MPC 模塊構成 ，分別是 EICUA 和 EICUB，2 個模塊是完全冗余 。柴油機控制單元 ECU(Engine  Control  Unit)用來處理柴油機的特定 控制(調速器)，控制單元 ECU 由 ECUA 和 ECUB 兩 塊 MPC 模塊構成 。如果主機配備 3 臺或者 3 臺以下 機帶油泵，則 ECUA 和 ECUB 是完全冗余；如果主機 有 4 臺或者 5 臺機帶油泵，則 ECUA 和 ECUB 就不是 完全冗余。

輔助控制單元 ACU(Auxiliary  control  unit)控制 主機輔助系統(tǒng)(液壓動力單元，輔助鼓風機)，輔助 控制單元由 3 個互相沒有冗余的 MPC 模塊組成。氣 缸控制單元 CCU(Cylinder  Control  Unit)用來處理 主機單個缸的具體控制功能(高壓油泵噴油 、排氣 閥啟閉 、氣缸啟動閥開關 、氣缸注油)，每個缸的 MPC 模塊之間沒有冗余作用 。MAN  B&  W 公司自 主研發(fā)了 MPC 模塊，MPC 模塊由中央處理單元 、輸 入輸出單元、電源濾波單元、模擬/數字輸出子單元 構成。MPC 模塊可以直接輸出各種模擬量和開關量 信號，也可以接收來自現場傳感器的信號，測速系 統(tǒng)的脈沖信號，模擬信號，曲柄角度編碼器等。

2.2    常見問題分析處理

MPC 在試驗條件下，環(huán)境溫度最低為-70℃，最高 溫度為 140℃。因此，幾乎所有的機艙環(huán)境溫度下都能 正常工作，不會對機器工作性能有任何影響。如果 ME 型主機控制系統(tǒng)的所有 MPC 模塊組裝在一個箱子 里，基本都是 MPC；如果是分散安裝在多個控制箱， 則要注意控制箱內有可能有兩種形式的 MPC，外形 尺寸大一些的是 MPC- 10，小一點的是 MPC，2 種模塊 不能夠進行交換，MPC- 10 只能作為氣缸控制單元 CCU 使用。MPC 則可以通用，這個在主機初始安裝和 運行檢修的時候要特別注意。MPC 模塊故障在實際 主機裝船和船舶運行的 2 個時期都時有發(fā)生，原因是 安裝工藝和維護保養(yǎng)不到位。新造船主機安裝過程 中，很多造機廠都能夠很好地遵循廠家施工工藝來安 裝，但部分小型船廠技術能力不強，造船的各個工程 被層層分包，導致各種問題經常出現。

監(jiān)造組電氣主管人員一定要嚴格控制現場報驗 程序，督促指導施船廠施工人員按照 MAN  B&W 主 機廠的安裝圖紙和技術規(guī)范要求正確敷設屏電纜，電 線接頭的裸線連接絕對禁止，現場灰塵和安裝廢棄物 要清理干凈，任何小的細節(jié)工作沒有做好，都會導致 電氣設備絕緣不穩(wěn)定。設備接通電源運行后，MPC 模 塊會因為系統(tǒng)絕緣不穩(wěn)定而經常損壞，影響船舶安全 運營，增加船東的維護成本。MPC 故障換新時要先切 斷電源，所有接線連接好后才能接通電源，禁止帶電 跟換 MPC，否則極易損壞 MPC 模塊。主管人員應經常 對 MPC 控制柜進行檢查，盡量避免或者減少灰塵入 侵，保持控制箱的良好通風，及時更換空氣濾網，檢查 內部接線情況并拍照存圖，用電器清潔劑清洗臟污的 探頭。船舶裝載精銅礦等貨物時，機艙通風可能導致 金屬粉塵進入機艙，從而導致 MPC 出現短路故障，船 舶最好停掉機艙機械通風，控制箱密封一定要做好， 發(fā)現灰塵一定要立即清除掉。

在檢查過程中，需要將控制柜中不需要的物品及 時清除掉，主機臺架試驗結束后，在 MPC 控制箱中的 干燥劑長時間放置會變質腐爛 MPC 控制箱，也會損 壞 MPC 模塊，這個對于建造時間比較久的或者夏天 濕度比較大的南方船廠尤其應該注意。主機備車和正 常運行時，要檢查 MPC 模塊的溫度，備車條件下，主 機轉速和工況變化 ，運行時船體震動這都會影響 MPC 正常工作。MPC 高溫會導致主機的工況不穩(wěn)定， 嚴重時直接燒毀 MPC 模塊。MPC 模塊上的保險絲起電流保護作用，電流過大燒壞保險絲時，一般在 MOP 都會有警報顯示，通過報警點信息來查找 MPC 的故 障保險絲。如果沒有顯示只能通過萬用表測量。軟件 方面故障或管理人員無法識別的故障，只能更換備用 MPC 模塊。

3   FIVA 電磁閥工作原理和常見問題

3.1   FIVA 電磁閥工作原理

ME 型主機伺服液壓系統(tǒng)由液壓供應單元 HPS 和 液壓氣缸單元 HCU 組成，HPS 單元由2 臺電動液壓泵 和 3 臺主機機帶泵給液壓伺服系統(tǒng)提供 200  BAR(有 的機型是 300  BAR)的液壓動力油，HCU 則由 FIVA 電磁閥、蓄能器、分配塊、排氣閥執(zhí)行器和氣缸注油器 組成。主機每個缸配備一個 FIVA 閥，FIVA 閥通過控 制伺服液壓油的方向和流量來控制氣閥開關和高壓 油泵噴油，單缸氣缸控制單元 CCU 的 J70 發(fā)出控制指 令，CCU 的 J30 接收 FIVA 閥的反饋信號，CCU 依據信 號和轉速指令來控制 FIVA 閥，從而控制高壓油泵噴 油時間和噴油量、控制排氣閥排氣。FIVA 閥、排氣閥 和高壓油泵都有反饋信號送回到 CCU 的 J30，但是排 氣閥和高壓油泵的反饋信號部參與 FIVA 的控制，FI? VA 閥 的 反 饋 信 號 則 作 為 CCU 控 制 FIVA 的 參 考 信號。

FIVA 閥基本工作原理如下：氣缸控制單元 CCU 模塊通過模擬量輸出通道供給 FIVA 閥的先導閥線圈 4 ~ 20mA 的電流，線圈的產生的磁力與機械彈簧的彈 簧力共同作用，推動先導閥閥芯上下動作，改變進入 左側腔室內伺服液壓油的流向和流量，主閥芯左右兩 側活塞面積不同，導致軸向推力差，推動主閥芯軸向 移動，控制伺服液壓油在不同的時間，進入到排氣閥 驅動泵和高壓油泵驅動泵 。當先導閥的電流為 5 ~ 11mA 時，先導閥閥芯在下位，主閥芯向左側運動，給 排氣閥驅動泵供油；當電流值為 13 ~ 20mA 時，先導 閥閥芯在上位，主閥芯向右側運動，給高壓油泵驅動 泵供油；當電流值為 12mA 時，主閥芯處于中位。主閥 芯向右運動的位移量決定了高壓油泵驅動泵的伺服 液壓油流量，也決定了高壓油泵柱塞的行程，決定了 該缸的供油量。一根與 FIVA 閥的主軸芯相連的金屬 桿通過磁感應變化，以電流的形式給氣缸控制單元 CCU  J30 一個反饋信息。

3.2    常見問題分析處理

伺服液壓系統(tǒng)存在不溶的固體顆粒，伴隨滑油流入到 FIVA 閥主閥芯或先導閥位置。磨粒磨損導致閥 芯與閥體的耦合度變差，不能準確控制流量，甚至導 致閥芯卡死，引起主機單缸故障。新造船時主機滑油 管系串油工序未嚴格按技術要求來做，安裝污染物顆 粒殘存在主機滑油管系中。主機運行時，入股系統(tǒng)中 的自清濾器失效或者在濾器后方管系，污染物就會進 入到 FIVA 閥內部，極有可能造成卡滯。在主機的試車 過程中，主機的液壓油清潔等級都會達到技術規(guī)范要 求，但這通常都是機器靜止不動的狀況投油檢測出來 的結果。在船舶下水運行后，震動點不同，震動頻率不 一樣，會導致焊接物脫落，從而進入滑油系統(tǒng)管路。在 主機使用過程中，消除 FIVA 機械卡滯故障首先要做 好液壓油分離清潔工作。對于使用主機系統(tǒng)滑油作為 液壓伺服系統(tǒng)滑油的主機，更需要做好主機系統(tǒng)滑油 的分油工作，要不間斷使用分油機分油，按時清潔 6μ 的自清濾器，檢查濾器是否完好，最好有備用一套 濾芯。

清洗濾器時 ，盡可能用煤油或四氯化碳浸泡 24h，壓縮空氣吹凈濾器內表面。加強伺服滑油的質 量監(jiān)控，滑油每 3 月化驗一次，保證滑油質量。FIVA 閥的先導閥的線圈和機械彈簧偶爾也會發(fā)生故障， 如果線圈的電磁力下降，右側彈簧力相比增大，主閥 芯向左偏移，就會導致高壓油泵供給量減小，排氣閥 開啟時間增加；如果機械彈簧疲勞導致彈力變小，主 閥芯向右偏移，會導致高壓油泵供給量增大，排氣閥 開啟時間減小。要是線圈燒毀或者彈簧斷裂，則 FI? VA 無法正常工作。同時，要求伺服液壓系統(tǒng)部件拆 檢保養(yǎng)之后，系統(tǒng)一定要驅盡空氣，系統(tǒng)存在氣體會 引起 FIVA 閥的閥芯移動延遲，導致主機不能正常 運轉。

4   典型故障案例解析

4.1   FIVA 閥故障分析處理

4.1.1    故障現象

某輪主機型號 6S50MEC，船舶航行途中 ，主機 MOP 報警顯示“CCU2  FIVA  Position  slow  down”，主 機自動降速運行，報警無法復位，船舶在寬闊海域停 車檢查。在 MOP –Maintenance –Function  Test –HCU 界面對主機 2# 缸液壓氣缸單元 HCU 做功能測試，發(fā) 現 FIVA 閥行程探頭 CH30 無回路電流(正常電流是 17.5 ~ 20.5MA)，燃油高壓油泵探頭 CH31 電流高達 19.5MA(正常電流是 3.5 ~ 7.5MA)，PMI 顯示主機 2#缸排氣閥關閉，無行程，2#缸不噴油，沒有排煙溫度。

4.1.2    原因分析

主機自動降速的原因是主機第二缸的 FIVA 閥位 置故障報警導致的主機保護降速，導致 FIVA 位置故 障報警的原因是控制系統(tǒng)和 FIVA 設備 2 個方面故 障?？刂葡到y(tǒng)故障主要是傳感器、MPC 模塊和線路等 故障，設備問題則是 FIVA 閥結構機械故障。

4.1.3    故障處理

船員更換編號 CH30 和 CH31 兩個探頭，在主機 MOP 操作界面對2# 缸液壓氣缸單元 HCU 功能測試， 發(fā)現 CH30 電流偏低達 3.5MA，CH31 燃油泵探頭正 常，試車，排氣閥不動作。更換備用 FIVA 閥進行功能 測試，故障現象依然存在；船員對主機2#缸的 MPC 模 塊進行更換，測試依然顯示不正常。再次檢查接線，將 1# 缸和 2# 缸線路對調，對 1# 缸和 2# 缸 FIVA 閥對換，換 好后，功能測試依然失敗。輪機長最終做出 FIVA 閥到 CCU 的電纜出現問題的推斷，并緊急申請電纜備件。公司岸基人員分析指導船舶繼續(xù)查找原因并緊急安 排備件供船。輪機人員打開主機 3#缸的 HUC-JB 接線 盒，與 1# 缸和 2# 缸的接線進行對比，終于發(fā)現 3# 缸的 接線順序是 1243，而 1# 缸和 2# 缸的接線順序是 1234。重新調整 1# 缸和 2# 缸的 3 和 4 接線 ，液壓氣缸單元 HCU 做功能測試依然失敗。岸基人員在了解情況后， 指示船舶在備車狀態(tài)下重新做功能測試，主機 1# 和 2#   缸 HCU 測試正常，故障消除。

4.2   排氣閥故障分析處理

4.2.1    故障現象

某輪主機型號 5S60MEC，船舶航行途中，主機 3#   缸排氣閥發(fā)出異常機械響聲，集控室警報系統(tǒng)顯示 “Exhaust  Valve  Closing  Too  Fast”警報，值班輪機員 立 即 報 告 輪 機 長 ，在 輪 機 人 員 檢 查 過 程 中 主 機 “CCU3   EXH.Close   Position   Changed (Slow   Down) ALARM”報警。主機自動降速，降速后排氣閥異響消 除，報警隨之消除，輪機長將主機重新加車到全速后 主機運行正常，排氣閥運行正常，無異常響聲 。第 2 天，主機 2# 缸排氣閥又發(fā)生類似現象，主機降速后重 新加車到全速后異響消除。第 3 天，相同的現象再次 發(fā)生，輪機長請示船長同意后。在寬闊海域停車檢查， 在主機 MOP –Maintenance –FunctionTest –HCU 界面 對主機 2# 缸液壓氣缸單元 HCU 做功能測試，發(fā)現正 常 ，控制系統(tǒng)檢查正常 ，檢查其它設備 ，也未發(fā)現 異常。

4.2.2    原因分析

功能測試正常，所有的檢查都正常，船舶航行時 偶爾發(fā)生主機排氣閥異響，船員、船管及主機廠家技 術人員在船舶現場，對控制系統(tǒng)和排氣閥及其液壓設 備進行了詳細的分析排查。，原因如下：①控制系統(tǒng)的 絕緣低會導致排氣閥工作不穩(wěn)定。②傳感器和 FIVA 閥之間電纜的屏蔽線破損會導致干擾信號傳輸。③液 壓系統(tǒng)元件卡滯不靈活。

4.2.3    故障處理

對更換的排氣閥位置傳感器電纜重做屏蔽，防止 信號干擾。從 cocos變化曲線來看，2#缸排氣閥關閉反 饋時間較長，拆檢泵體及排氣閥，并對 FIVA 閥清潔處 理。對排氣閥驅動泵檢查，絲賭放氣處理，改善驅動泵 運行。將主機促動泵進油單向閥下面密封墊片研磨 0.1mm左右，使閥頭和泵蓋本體良好接觸，減少閥頭 震動，保障可靠供油。

4.3   管理措施

對 ME 型主機的故障診斷，一定要依據 MOP 的 故障信息和故障代碼來分析。故障無法排除時，輪機 管理人員一定要把故障真實情形向岸基人員做詳細 匯報，不能漏掉任何的處理細節(jié)。船員要通過 MOP- MAINTENANCE-FUNCTION TEST 對控制系統(tǒng)和伺 服系統(tǒng)進行測試和查找故障。日常維護管理方面要 加強伺服液壓油的管理，保持滑油清潔，確?；推?質，每 3個月化驗一次 。主機 COCOS及 MOP 電腦定 期截屏保存，控制系統(tǒng)特別是 MPC 和 HCU接線要拍 照 。經常檢查主機電源控制箱絕緣情況，定期做絕緣測試。更換主機相關傳感器時，要注意電纜屏蔽。對容易臟污的傳感器定時清潔，震動區(qū)域的傳感器 要按時緊固。更換液位傳感器時，一定對安裝部位上 部的空氣驅除干凈 。船員要掌握 ME 型電控柴油機 的技術特點，遇到故障時冷靜處理，正確連線，嚴格 按照 ME 主機說明書要求測試和保養(yǎng)設備，杜絕經 驗主義錯誤。

5   結束語

總之，ME型電控柴油機是一種新型船舶主機，設 備本身和技術還需要不斷地完善和發(fā)展，船舶管理人 員應及時從主機廠家獲取最新的技術通告。同時還要 實時監(jiān)控船舶主機的技術狀態(tài)，指導船舶的維護保養(yǎng) 工作，使主機始終處于可靠的技術狀態(tài)。公司要加強 船舶輪機人員的培訓，掌握 ME型主機的特殊結構和 管理特點，主機故障時能迅速地找出主機故障原因并 排除；故障無法排除時，能將故障信息正確地反饋給 岸基人員，岸基人員能指導船舶及時排除故障，保證船舶主機安全運行。