一起主机不能遥控起动的故障分析
王海亮
摘 要：以一起主机操纵系统故障处理实例为背景，解析故障现象、操纵系统、故障处理技术，希望对船员的日常管理、故障判断与处理起到积极的指导作用。
关键词：故障现象；系统分析；技术分析；结论与处理
0 引 言
某轮是一艘20 000吨散装货轮，跑国内华东航线。天津新港船厂建造，1992年6月出厂投入营运。主机型号MAN B&W; 6L42MC ，上海沪东造船厂制造。该轮配置具有压力补偿、空气速度整定功能的WOODWARD PGA调速器；主机采用机舱集控室和机旁应急操作两种操纵方式；主机操纵系统采用MAN B&W;原装进口，集控室的油门和车钟分开设置，空气分配器换向和高压油泵换向受车钟控制，高压油泵采用空气停车气缸停油机构，主机起动采用油气分进模式。
1 故障现象
某日，抵港前进行主机起动、换向试验，在集控室停车后，不能起动主机。经观察发现：主机已到达发火转速，调速器有输出，停车气缸空气已正常释放。将操作地点转到机旁，正、倒车起动都能成功。因急于进港，采用机旁应急操作靠码头。离码头开船备车，再将机旁应急操作转到集控室控制，经多次正、倒车起动试验，均正常，恢复集控室操纵航行。事后，同类现象偶有发生，多以倒车起动失败现象出现，并经多次起动试验后，可以正常起动。
2 操纵系统分析
按照MAN B&W; 6L42MC主机操纵系统图解析，见图1。
2.1 停车
当接到驾驶台车钟指令后，将集控室车钟放置停车位，并迅速将操纵手柄拉到“0”位、且调压阀（62）动作关闭，切断去调速器的转速整定空气，同时通过操纵手柄下部的凸轮激活停车阀（64）动作，引导控制空气→快速泄放阀（58）→一路激活阀（38）→激活阀（25）→阀（128）→停车气缸（45）进气动作，带动油门总杆将高压油泵齿条拉到“0”位，停止供油；另一路通过单向节流阀（69）→车钟（70）前等待（为下一次换向做好准备）和激活阀（67），阀（67）被激活后，走下位，控制空气由减压阀（66）→通过阀（67）下位→阀（71）到调速器，给调速器预整定转速信号，为下一次起动做好准备，如图2所示。
2.2 换向（以正车换向为例）
受车钟控制，必须使操纵手柄放在停车位，才能进行换向操作。
当接到驾驶台正车换向车钟指令后，操作车钟手柄到正车位，车钟（70）被激活→阀（29）后分二路：一路到阀（55）前等待；另一路激活正车阀（10）后，再分二路：一路使高压油泵换向气缸（13）向正车换向，另一路完成空气分配器换向气缸（57）正车换向后→激活阀（55），此时等在阀（55）前的空气导通→阀（50）→到阀（37）前等待，完成车钟换向动作（凸轮轴转动时，按正车发火顺序完成所有高压油泵的换向）。
2.3 起动
操作操纵手柄至起动位置：起动阀（63）被激活，引导控制空气使阀（37）受控→双向止回阀（31）→激活阀（33）后：一路去激活起动空气分配器进气阀（26）；另一路去激活主起动阀的控制阀（27），起动控制空气作用使主起动阀打开，3MPa的起动空气按正车发火顺序进入气缸，起动主机。
操纵手柄在起动位置停留约1秒钟后，继续推动手柄至油门DEAD SLOW 位（越过起动位置）：操纵手柄下部的凸轮切断起动阀（63）供气、主起动阀在延迟1秒钟后关闭，切断停车阀（64）供气、停车气缸（45）放气后，高压油泵可以供油。此时调速器按减压阀（66）预整定转速信号压力输出油门刻度；同时调压阀（62）被激活，控制空气在阀（67）前等着。延时迟6秒钟后，阀（67）的控制空气释放后、走上位，调速器接受调压阀（62）转速整定信号，按操纵手柄设定的油门刻度输出对应的负荷，完成起动运转。
值得注意的是：高压油泵供油是在操纵手柄越过起动位置后：起动阀（63）停止向起动系统供气（主起动阀在延迟1秒钟后关闭是为了确保柴油机可靠启动）；同时停车阀（64）停止供气、停车气缸（45）空气释放后开始进行，以此来实现油气分进。
机旁应急操作：当调速器发生故障，通过应急操纵台转换手轮由集控室切换到应急操作位置，使调速器与调油轴脱开，而应急操纵台上的调油手柄与调油轴相连，通过机械连接直接控制高压油泵的供油。此外，阀（100）须从正常位置切换到应急位置状态。
3 技术分析
集控室起动主机时，能听到主启动阀打开、压缩空气进入气缸的声音，并从转速表上显示已过发火转速，约有70rpm；检查停车气缸（45）已正常释放，表明调油轴可以自由动作；再次起动时，发现调速器有输出，但很快就回到“0”位，因此怀疑是调速器故障、将油门拉回“0”位，使高压油泵供油为零，造成不能起动成功。机旁应急操纵是脱开调速器，直接操作与调油轴连接的调油手柄，使高压油泵向喷油器供油，完成起动运转。根据前面故障现象表述，分析集控室起动失败可能存在的几方面原因。
3.1 调速器放大伺服器的功能
放大伺服器是連接于调速器并帮助主机能快速起动，在起动空气向主机缸内供气时，该装置同时向调速器提供压力油，从而直接控制调速器动力油缸的输出。
当主起动阀打开时，约3MPa空气进入到放大伺服器活塞下部，推动活塞上移，将上部的油压过止回阀：一路进入调速器的压力油系统，使调速器动力活塞向燃油增大方向移动；另一路到速度整定油缸，使速度整定弹簧向下压，调速器齿轮泵的油就可流至调速器动力活塞。
主起动阀关闭后，放大器则通大气。当调速器油底壳的油被压至油腔时，活塞在弹簧力的作用下回到原位，此时放大器处于为下一次起动做好准备。从集控室转速表上显示已过发火转速，且起动时能观察到调速器有瞬时输出最大（约7、8格），表明放大伺服器动作正常。
3.2 减压阀（65）的功能
起动期间，提供至调速器的预设定转速整定信号压力（调节到1.6～2.0Pa）。经停车后，阀（67）走下位，0.7MPa的控制空气经减压阀（65）减压后通过阀（67）下位→阀（71）到调速器，给调速器预整定转速信号，为起动做好准备。该轮减压阀（65）调节压力为1.7Pa（有压力表指示），满足起动要求。起动时，当操纵手柄越过起动位置后，停车阀（61）动作、走下位，延迟6秒后，阀（67）的控制空气经节流止回阀（69）→快速泄放阀（58）→停车阀（64）放大气，阀（67）走上位，切断减压阀（65）向调速器供气。起动时，观察到调速器输出轴有瞬时输出最大约七八格，达到起动转速后，且在3格左右位置有几秒钟的停留，表明减压阀（65）给调速器的预设定转速整定信号正常。
3.3 调压阀（62）的功能
完成起动过程后，根据转速指令要求调节至调速器的转速整定信号。阀（67）走上位时，控制空气经调压阀（62）调节（操纵手柄在油门位置区域）→阀（67）提供给调速器整定转速信号压力。
起动成功完成：减压阀（65）和调压阀（62）需完成无缝交接，且在减压阀（65）停止供气的同时，调压阀（62）继续提供调速器整定转速信号。若调压阀（62）不能及时向调速器提供整定转速信号，调速器速度控制油缸无压力油输出，动力油缸失压，迫使调油轴回“0”，高压油泵停止向喷油器供油，起动失败。从调速器旁观察到的情况来看，似乎和调压阀（62）不能及时供气的现象相同。那么，为什么调压阀（62）在操作时不能及时供气？我们先来分析一下该阀的结构和动作原理，如图3所示。
当操纵手柄越过起动位置，到达油门DEAD SLOW位置，通过手柄下部的凸轮将阀的柱塞下压、打开先导阀，控制空气从进口端进入柱塞内腔，经开启的先导阀进入排出阀辅助腔，通向出口端（此时先导阀下口和排出阀座是关闭状态），向调速器送出转速整定信号，通过改变操纵手柄—油门位置，且改变阀的出口压力，使调速器得到不同的转速整定压力信号，来改变高压油泵的齿条刻度，从而达到控制不同的主机转速。
当操纵手柄置停车位时：柱塞在先导阀弹簧作用下上行，先导阀关闭、切断进气；排出阀座在下部弹簧作用下向上移动，直至和先导阀下阀体接触，先导阀弹簧和下部弹簧重新达到平衡，先导阀上、下阀头均处于关闭状态，为下次起动做好准备。一旦先导阀下口和排出阀座不能闭合，即弹簧不能及时复位，进入排出阀辅助腔的空气就会从开启的排出阀排放大气，调节阀（62）出口气压减小、甚至无气压，调速器就会因失去转速整定信号而输出回“0”，高压油泵停止供油，造成起动失败的现象。
因机旁应急操作是直接控制调油轴，与调压阀（62）无关，所以起动正常。
4 结论与处理
主机航行中调节阀（62）一直处于工作状态，排出阀座下部弹簧长期受压、变形，弹簧弹性下降，致使初次停车时，排出阀座不能及时得到复位，且受压时间越长，复位时间就越长。因此，该故障原因是：在经过长期航行运转后，第一次停车时，调节阀（62）排出阀座因弹簧弹性下降不能及时复位，致使起动过程中，该阀再次动作时，控制空气从开启的排出阀排向大气，调速器得不到转速整定空气信号、调速器输出回零，造成起动失败。又因倒车起动负荷要比正車负荷大，所以该故障的初期往往以倒车起动失败为多。
找出了发生故障的原因，我们就可以对症下药，问题就容易解决了。在集控室起动主机，应急时可以采取：当听到空气进入缸内后，在转速尚未完全降下时，通过快速加大油门（调节阀（62）调节出口压力大于调速器整定转速压力和泄漏量之和），主机转速能迅速上升，达到稳定转速，起动成功。在有备件的条件下，须及时安排更换修理，消除故障隐患。
从故障现象的反馈，以及对操纵系统的仔细分析后，我们来重新输理一下故障发生的真实景象：起动操作过程中，主起动阀能打开，表明主起动的控制阀件动作正常，换向阀件动作正常；停车气缸（45）空气能释放，表明停车阀（64）以及相关控制阀件动作正常；调速器有输出，表明放大伺服器动作正常；集控室转速表有瞬时60～70RPM显示，表明减压阀（65）动作正常、调速器输出正常，燃油系统供油正常（已压缩、做功），延时约6秒后，转速表显示归零，表明调节阀（62）未能及时向调速器提供转速整定气压信号，造成起动失败。因此，主机操纵系统发生故障，反馈信息的准确性非常重要。除了船舶管理人员、操作人员对主机操纵系统有较深的熟悉、掌握之外，必要时可安排二三人对系统关键部件的动作情况进行观察，并将观察到的动作情况准确地、不加任何主观判断地进行描述，以便能快速确定故障方向，使故障及时得到解决，确保主机操作系统的安全、及时、可靠。
摘 要：以一起主机操纵系统故障处理实例为背景，解析故障现象、操纵系统、故障处理技术，希望对船员的日常管理、故障判断与处理起到积极的指导作用。
关键词：故障现象；系统分析；技术分析；结论与处理
0 引 言
某轮是一艘20 000吨散装货轮，跑国内华东航线。天津新港船厂建造，1992年6月出厂投入营运。主机型号MAN B&W; 6L42MC ，上海沪东造船厂制造。该轮配置具有压力补偿、空气速度整定功能的WOODWARD PGA调速器；主机采用机舱集控室和机旁应急操作两种操纵方式；主机操纵系统采用MAN B&W;原装进口，集控室的油门和车钟分开设置，空气分配器换向和高压油泵换向受车钟控制，高压油泵采用空气停车气缸停油机构，主机起动采用油气分进模式。
1 故障现象
某日，抵港前进行主机起动、换向试验，在集控室停车后，不能起动主机。经观察发现：主机已到达发火转速，调速器有输出，停车气缸空气已正常释放。将操作地点转到机旁，正、倒车起动都能成功。因急于进港，采用机旁应急操作靠码头。离码头开船备车，再将机旁应急操作转到集控室控制，经多次正、倒车起动试验，均正常，恢复集控室操纵航行。事后，同类现象偶有发生，多以倒车起动失败现象出现，并经多次起动试验后，可以正常起动。
2 操纵系统分析
按照MAN B&W; 6L42MC主机操纵系统图解析，见图1。
2.1 停车
当接到驾驶台车钟指令后，将集控室车钟放置停车位，并迅速将操纵手柄拉到“0”位、且调压阀（62）动作关闭，切断去调速器的转速整定空气，同时通过操纵手柄下部的凸轮激活停车阀（64）动作，引导控制空气→快速泄放阀（58）→一路激活阀（38）→激活阀（25）→阀（128）→停车气缸（45）进气动作，带动油门总杆将高压油泵齿条拉到“0”位，停止供油；另一路通过单向节流阀（69）→车钟（70）前等待（为下一次换向做好准备）和激活阀（67），阀（67）被激活后，走下位，控制空气由减压阀（66）→通过阀（67）下位→阀（71）到调速器，给调速器预整定转速信号，为下一次起动做好准备，如图2所示。
2.2 换向（以正车换向为例）
受车钟控制，必须使操纵手柄放在停车位，才能进行换向操作。
当接到驾驶台正车换向车钟指令后，操作车钟手柄到正车位，车钟（70）被激活→阀（29）后分二路：一路到阀（55）前等待；另一路激活正车阀（10）后，再分二路：一路使高压油泵换向气缸（13）向正车换向，另一路完成空气分配器换向气缸（57）正车换向后→激活阀（55），此时等在阀（55）前的空气导通→阀（50）→到阀（37）前等待，完成车钟换向动作（凸轮轴转动时，按正车发火顺序完成所有高压油泵的换向）。
2.3 起动
操作操纵手柄至起动位置：起动阀（63）被激活，引导控制空气使阀（37）受控→双向止回阀（31）→激活阀（33）后：一路去激活起动空气分配器进气阀（26）；另一路去激活主起动阀的控制阀（27），起动控制空气作用使主起动阀打开，3MPa的起动空气按正车发火顺序进入气缸，起动主机。
操纵手柄在起动位置停留约1秒钟后，继续推动手柄至油门DEAD SLOW 位（越过起动位置）：操纵手柄下部的凸轮切断起动阀（63）供气、主起动阀在延迟1秒钟后关闭，切断停车阀（64）供气、停车气缸（45）放气后，高压油泵可以供油。此时调速器按减压阀（66）预整定转速信号压力输出油门刻度；同时调压阀（62）被激活，控制空气在阀（67）前等着。延时迟6秒钟后，阀（67）的控制空气释放后、走上位，调速器接受调压阀（62）转速整定信号，按操纵手柄设定的油门刻度输出对应的负荷，完成起动运转。
值得注意的是：高压油泵供油是在操纵手柄越过起动位置后：起动阀（63）停止向起动系统供气（主起动阀在延迟1秒钟后关闭是为了确保柴油机可靠启动）；同时停车阀（64）停止供气、停车气缸（45）空气释放后开始进行，以此来实现油气分进。
机旁应急操作：当调速器发生故障，通过应急操纵台转换手轮由集控室切换到应急操作位置，使调速器与调油轴脱开，而应急操纵台上的调油手柄与调油轴相连，通过机械连接直接控制高压油泵的供油。此外，阀（100）须从正常位置切换到应急位置状态。
3 技术分析
集控室起动主机时，能听到主启动阀打开、压缩空气进入气缸的声音，并从转速表上显示已过发火转速，约有70rpm；检查停车气缸（45）已正常释放，表明调油轴可以自由动作；再次起动时，发现调速器有输出，但很快就回到“0”位，因此怀疑是调速器故障、将油门拉回“0”位，使高压油泵供油为零，造成不能起动成功。机旁应急操纵是脱开调速器，直接操作与调油轴连接的调油手柄，使高压油泵向喷油器供油，完成起动运转。根据前面故障现象表述，分析集控室起动失败可能存在的几方面原因。
3.1 调速器放大伺服器的功能
放大伺服器是連接于调速器并帮助主机能快速起动，在起动空气向主机缸内供气时，该装置同时向调速器提供压力油，从而直接控制调速器动力油缸的输出。
当主起动阀打开时，约3MPa空气进入到放大伺服器活塞下部，推动活塞上移，将上部的油压过止回阀：一路进入调速器的压力油系统，使调速器动力活塞向燃油增大方向移动；另一路到速度整定油缸，使速度整定弹簧向下压，调速器齿轮泵的油就可流至调速器动力活塞。
主起动阀关闭后，放大器则通大气。当调速器油底壳的油被压至油腔时，活塞在弹簧力的作用下回到原位，此时放大器处于为下一次起动做好准备。从集控室转速表上显示已过发火转速，且起动时能观察到调速器有瞬时输出最大（约7、8格），表明放大伺服器动作正常。
3.2 减压阀（65）的功能
起动期间，提供至调速器的预设定转速整定信号压力（调节到1.6～2.0Pa）。经停车后，阀（67）走下位，0.7MPa的控制空气经减压阀（65）减压后通过阀（67）下位→阀（71）到调速器，给调速器预整定转速信号，为起动做好准备。该轮减压阀（65）调节压力为1.7Pa（有压力表指示），满足起动要求。起动时，当操纵手柄越过起动位置后，停车阀（61）动作、走下位，延迟6秒后，阀（67）的控制空气经节流止回阀（69）→快速泄放阀（58）→停车阀（64）放大气，阀（67）走上位，切断减压阀（65）向调速器供气。起动时，观察到调速器输出轴有瞬时输出最大约七八格，达到起动转速后，且在3格左右位置有几秒钟的停留，表明减压阀（65）给调速器的预设定转速整定信号正常。
3.3 调压阀（62）的功能
完成起动过程后，根据转速指令要求调节至调速器的转速整定信号。阀（67）走上位时，控制空气经调压阀（62）调节（操纵手柄在油门位置区域）→阀（67）提供给调速器整定转速信号压力。
起动成功完成：减压阀（65）和调压阀（62）需完成无缝交接，且在减压阀（65）停止供气的同时，调压阀（62）继续提供调速器整定转速信号。若调压阀（62）不能及时向调速器提供整定转速信号，调速器速度控制油缸无压力油输出，动力油缸失压，迫使调油轴回“0”，高压油泵停止向喷油器供油，起动失败。从调速器旁观察到的情况来看，似乎和调压阀（62）不能及时供气的现象相同。那么，为什么调压阀（62）在操作时不能及时供气？我们先来分析一下该阀的结构和动作原理，如图3所示。
当操纵手柄越过起动位置，到达油门DEAD SLOW位置，通过手柄下部的凸轮将阀的柱塞下压、打开先导阀，控制空气从进口端进入柱塞内腔，经开启的先导阀进入排出阀辅助腔，通向出口端（此时先导阀下口和排出阀座是关闭状态），向调速器送出转速整定信号，通过改变操纵手柄—油门位置，且改变阀的出口压力，使调速器得到不同的转速整定压力信号，来改变高压油泵的齿条刻度，从而达到控制不同的主机转速。
当操纵手柄置停车位时：柱塞在先导阀弹簧作用下上行，先导阀关闭、切断进气；排出阀座在下部弹簧作用下向上移动，直至和先导阀下阀体接触，先导阀弹簧和下部弹簧重新达到平衡，先导阀上、下阀头均处于关闭状态，为下次起动做好准备。一旦先导阀下口和排出阀座不能闭合，即弹簧不能及时复位，进入排出阀辅助腔的空气就会从开启的排出阀排放大气，调节阀（62）出口气压减小、甚至无气压，调速器就会因失去转速整定信号而输出回“0”，高压油泵停止供油，造成起动失败的现象。
因机旁应急操作是直接控制调油轴，与调压阀（62）无关，所以起动正常。
4 结论与处理
主机航行中调节阀（62）一直处于工作状态，排出阀座下部弹簧长期受压、变形，弹簧弹性下降，致使初次停车时，排出阀座不能及时得到复位，且受压时间越长，复位时间就越长。因此，该故障原因是：在经过长期航行运转后，第一次停车时，调节阀（62）排出阀座因弹簧弹性下降不能及时复位，致使起动过程中，该阀再次动作时，控制空气从开启的排出阀排向大气，调速器得不到转速整定空气信号、调速器输出回零，造成起动失败。又因倒车起动负荷要比正車负荷大，所以该故障的初期往往以倒车起动失败为多。
找出了发生故障的原因，我们就可以对症下药，问题就容易解决了。在集控室起动主机，应急时可以采取：当听到空气进入缸内后，在转速尚未完全降下时，通过快速加大油门（调节阀（62）调节出口压力大于调速器整定转速压力和泄漏量之和），主机转速能迅速上升，达到稳定转速，起动成功。在有备件的条件下，须及时安排更换修理，消除故障隐患。
从故障现象的反馈，以及对操纵系统的仔细分析后，我们来重新输理一下故障发生的真实景象：起动操作过程中，主起动阀能打开，表明主起动的控制阀件动作正常，换向阀件动作正常；停车气缸（45）空气能释放，表明停车阀（64）以及相关控制阀件动作正常；调速器有输出，表明放大伺服器动作正常；集控室转速表有瞬时60～70RPM显示，表明减压阀（65）动作正常、调速器输出正常，燃油系统供油正常（已压缩、做功），延时约6秒后，转速表显示归零，表明调节阀（62）未能及时向调速器提供转速整定气压信号，造成起动失败。因此，主机操纵系统发生故障，反馈信息的准确性非常重要。除了船舶管理人员、操作人员对主机操纵系统有较深的熟悉、掌握之外，必要时可安排二三人对系统关键部件的动作情况进行观察，并将观察到的动作情况准确地、不加任何主观判断地进行描述，以便能快速确定故障方向，使故障及时得到解决，确保主机操作系统的安全、及时、可靠。
