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船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

时间:2018/7/4 10:26:49 点击:

  内容提示:RT-FLEX 机型是 WInGD推出的一种大型二冲程智能柴油机机型,该机型大量用做为 大中型船舶的船用主机,是近年来广泛采用的一种船用二冲程柴油机,它具有低速稳定性好、润滑油/汽缸油消耗量低,节能/环保等一系列优点,因而得到广泛的采用。...

此文来自上海机务协会6.30日的活动——低速二冲程共轨柴油机技术和管理交流会,作者是杜建功,赛诺美泰海事服务有限公司总经理,资深轮机长。


RT-FLEX 机型是 WInGD推出的一种大型二冲程智能柴油机机型,该机型大量用做为 大中型船舶的船用主机,是近年来广泛采用的一种船用二冲程柴油机,它具有低速稳定性好、润滑油/汽缸油消耗量低,节能/环保等一系列优点,因而得到广泛的采用。该机型的低速操作性、稳定性比较好,但如果不注意平常的维护/保养,一些精密部件(如ICU)等也会出 现故障,导致使用寿命大大降低,本文就该种机型特有部件(ICU)的常见报警形式/故障排除方法和平常的维护保养作简要说明,以便对机舱管理人员的日常管理提供一些帮助。


1、ICU的简要介绍和内部结构。

      如下图所示为 ICU的外部构造和各部分间的相互关系图

      图 1(如下):ICU外部构造和各部分功能介绍         

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

由图中可以看出,ICU 的结构可以分为三个部分,这三个部分又分别属于不同的两个区,其中以图中的虚绿线为界分为伺服油区间和燃油区间。这两个区间又由三个模块组成,分别为伺服油控制模块(左边)、燃油流量活塞模块(中间部分)和喷油控制阀模块(右边)三部分组成,把伺服油区间和燃油区间分割开来,由电磁阀控制左边的伺服油模块来间接控制燃油模块,以便实现燃油的喷射控制,极大地提高了设备的精确控制性能,因为润滑油的特性(清洁和润滑性能)便于通过较小的流量来实现较大的燃油流量的控制,同时大大降低了伺服油侧精密电磁阀部件的磨损和故障,同时使燃油侧和伺服油侧有效隔离,也大大降低了伺服油被燃油污染的可能性。


2、ICU各部分的结构工作原理

如下图所示为 ICU的内部结构图示和工作原理,它的工作原理如下所述:

图 2:ICU的内部结构示意图示和工作原理

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

图3:共轨阀的结构和工作特点

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

在正常运行情况下,主机燃油共轨压力保持在600-900bar(具体压力取决于主机负荷 主机台架试验室的设定),伺服油共轨的压力由主机机带伺服油泵来保持,一般在120-200bar 左右,在主机该缸不喷油的状态时,主机该缸 ICU 上的三个共轨电磁阀(这取决于机型,一般 50 机只有两个电磁阀)工作在“0”位(return  位置),这三个电磁阀分别控制这个缸的三个喷油器的喷油动作。如上图所示,这时候伺服油进入电磁阀的通道被截止,电磁阀工作在下位,喷射控制阀的控制滑油被泄放,因此喷射控制阀也工作在下位,高压燃油 通过喷射控制阀和燃油流量活塞左侧联通,同时另外一侧(右侧)也和高压燃油一侧直接相通,但由于左侧的流量活塞油压接触面要大于右侧,因此流量活塞右移到达最右侧,也就是 燃油流量传感的“0”位。当其中的一个电磁阀或多个个电磁阀接到主机控制系统(WECS)传输来的信号时候,电磁阀上部通电接通,阀芯在大电流(60A)作用下迅速工作在上位,高压伺服油通过共轨阀内部通道到达喷射控制阀,同时喷射控制阀的伺服油回流被切断,这样喷射控制阀在伺服油压的作用下工作在上位,燃油共轨到流量活塞左部腔室的通路被切断,流量活塞左部腔室到喷油器的通路被打开,在流量活塞右侧(600-900)bar 高压燃油压力的作用下,流量活塞左部腔室的一部分燃油就会被推挤到喷油器并实现喷射,燃油开始喷射的时间和喷油的多少由主机控制系统软件(WECS)向电磁阀发出信号来控制,同时流 量活塞尾部装配的燃油流量传感器通过测量流量活塞的位移来计算本次燃油的喷射量并反馈给主机控制系统,以便主机控制系统根据反馈对下一次的喷射过程进行修正。下图为ICU的内部解剖图,由图可以较容易地明白其动作原理。


图 4:ICU内部结构详细

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3、ICU常见的故障现象/报警形式和排除方法

 由以上可以看出,ICU的工作条件比较恶劣,常见的故障现象有:

1、 共轨阀(rail valve)频繁承受着大电流的冲击(60A),如果平时不能很好的注意到主机润滑油的管理,很容易导致阀芯的卡死、磨损,伺服油滤器的堵塞,导致故障,降 低使用寿命。

 2、喷射控制阀(ICV)阀芯一侧承受液压伺服油冲击,另一侧需要承受高 压燃油的腐蚀和磨损,并且两侧冷热不均容易卡死。如平常不注意燃油的管理,会大大降低喷射控制阀的使用寿命。

 3、流量活塞(FQuantityPiston)本体因直接和高压燃油接触,动作频繁、 高温燃油冷热不均等原因,容易引起腐蚀、磨损、卡死等故障现象。

 4、 流量活塞和外部的连接杆(和燃油流量传感器相连处),因流量活塞杆的外漏,内外部件冷热不均容易产生积碳、锈蚀等现象,若不处理或导致流量活塞卡死、工作异常。

 5、燃油流量传感器因温度高、震动、冷热不均导致的锈蚀等原因,使 ICU工作异常。

 

ICU 在主机 flex view监控电脑上常见的报警形式有以下几种:


A: injectionqtypiston#nfail包含以下几种报警形式

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警
 

        对于以上几种报警,都是和共轨阀及流量活塞有关的报警,出现这种报警以后,先查看一主机相应缸的实际工作状态,主机排温参数,如果相应缸的 FCM-20模块、机械部件 真有故障、就可以在排温等主机负荷参数上显示出来,确认状态异常后可以到flexview 监控电脑上如下页面进行检查:共轨阀的 on-off  时间一般为1ms,一般情况下不允许超过 2.5ms,如果超过 4.5ms,那就表示这个共轨阀已经损坏或卡死,需要更换。流量活塞的喷射和回位电流信号,这个信号好范围是 4-20mA,如果这个电流显示值明显偏离 了4-20mA,这证明流量传感器故障或燃油没有加热到指定温度/粘度太高、伺服油温度太低、或者流量活塞卡死在最大位置,一般来说出现流量活塞卡死在最大位置位置可能性 不大,(但也并不是不会出现这种情况)更常见的的是流量传感器故障或接线松开,这时只需检查流量活塞接线/和本身故障即可,如果没有及时的备件,可以把该缸的流量传感器接线拔出并包好,主机控制系统会按一个固定的喷射定时和喷射油量来控制电磁阀。


        如果以上对流量传感器的检查确认没有问题,但 Stuck in max. position报警持续存在, 且主机排温低,高压油管无脉动,可以在适当的时刻降速,保持主机在DEAD SLOW 的 状态下,

1、确认伺服油温度正常,燃油粘度合适,不正常需调整。

2、把该缸的FCM-20模块整体断电,间隔1分钟后复位,看看活塞能否复    位。

3、 找到 Flex view 监控电脑的 USER 界面,把该缸手动 CUT -OFF、CUT-IN两三次, 观察该报警能否消失。

4、 在主机 dead slow的情况下,按下应急停车按钮,泄空燃油共轨的压力,查看报警能否复位。


图 5:flex view  监控电脑  INJECT页面参数

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

如果以上操作皆不能复位该报警,那就可能是流量活塞真的卡死了,这种情况只有在合适的时间整体换新 ICU来解决。


B: InjectionQuantity#n,Meas.FAIL包含以下几个报警形式

1、 FCMn    InjQ     1x

2、 FCMn    InjQ    (on):   Shortcircuit

        以上的报警都是和流量传感器有关的报警,首先要检查主机该缸的实际工况,一般情况下这些报警都和传感器的故障有关。首先查找该缸标号E95 的箱子,查看该缸的FCM-20板子的右侧有无 INJQ 处有误报警,见下图,如有报警,则要首先检查该缸 E95 到流量传感器的接线有无松动、接地、连接不良等故障。如有予以消除。检查流量传感器的电源插头有无松脱和接触不良,(见图6)如各部分未发现异常,则初步判断传感器故障,可在合适的时间换新流量传感器。还有一种辅助的办法来判明传感器故障,就是在VIEW一栏里打开喷射曲线,可以很方便的查看流量传感器的工作状态。见图 7,根据曲线可以很方便的判明流量传感器的工作状态是否异常。


图 6:FCM-20模块各部显示                     

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

图 7:ICU燃油流量传感器位置图

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

图 8:各缸喷射曲线

船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

C: Inj. #n timingfail.包含以下几种报警形式


1. FCMn InjQ 5x (time tooshort)

2. FCMn InjQ 6x (time toolong)

         以上这些报警都和喷射时间有关,可以查看喷射曲线加以辅助判断,一般情况下如果没有其他方面的故障(共轨阀的故障,因为一般情况下共轨阀动作的时间都是是一致的,可以查看ON-OFF time 来确认),则这些故障大部分可能和喷射设备有关,比如喷油器针阀漏泄、咬死、卡住,油头漏泄等,或者是油头调整的启阀压力调整的不合适。可以逐步排除。


4、对 ICU及相关部件的日常维护要求和建议

        ICU 是 RT-FLEX机型极其重要的燃油喷射控制模块,本身包括高压信号输入单元、高压 伺服油工作模块、高压燃油流量控制模块等,因此它的工作条件非常恶劣复杂,不但如此它本身又是RT-FLEX机型的核心部件,因此对于它的日常维护不能掉以轻心,需要关注它的工作状态并加强对它日常管理维护、监测,达到早发现,及时处理。关于它的维护周期参见图8:


图8:RT-FLEX    机型核心部件维护周期推荐表


船舶柴油机RT-FLEX机型ICU的7个常见报警

考虑到 ICU的工作特点,对于它的日常维护需要注意一下几点:

 

1、需要定时查看各共轨阀、流量传感器的工作状态,对on-offtime和injectioncard/trend 等   要做到熟悉,以便及早发现异常。

2、 轮机长要对伺服油的状态引起关注,润滑油要维持正常的工作温度,润滑油的品质需要符合相关要求,(工作中要确保主机伺服油系统无内漏和外漏),确保伺服油的分离工作有效进行,以免对相关精密阀件造成损害,引起故障。(参见润滑油相关要求)。

3、 轮机长要对燃油的品质保持相应的关注,(经统计,大部分的流量活塞的卡死都和燃油的品质有关),保证燃油的进机粘度符合相应的要求,确保燃油进机的catfine符合要 求(参见相关瓦锡兰要求),以免对部件造成严重的损坏。

4、 注意燃油系统的分离、加热、保温等过程,因该机型燃油高压油管等回路没有燃油伴热管,因此在备车要做充分的injection venting,以避免动车时液击、ICU内部阀件的磨 损及温度过低的燃油在 ICU和高压油管、油头之间的积聚,造成启动时冒黑烟和阀件磨损。

     5、要关注燃油喷油器的保养和维护,确保启阀压力和雾化正常。

     6、要定时对 ICU各连接插头,包括(共轨阀、流量传感器)、电缆等各部 f分 的清洁、检查,定时(每两个月)打开接头检查,并用专用清洁剂和电器接头紧固胶进行维护,电缆线要定时检查,防止接触不良、磨损等造成的故障。


       7、 注意 ICU,高压管路等泄放管路的保温工作,注意蒸汽加热管路的状             态,防止泄放管路堵死,造成故障。

 

综上所述仅仅是RT-FLEX 机型 ICU日常管理及故障排除一般注意要点,希望能对广大该机型的使用者和管理者有所帮助!

作者:杜建功 来源:机务之家

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