ME-C型主机ECS绝缘噪声警报排除方法探究

徐国立 苏玉马 赵志强

一、引言

某新造远洋8 000 TUE集装箱船舶主机型号为MAN 9K98ME.C，为九缸二冲程燃油电喷柴油机，功率为56 070千瓦。船舶在航行当中突然出现警报“Too low ECS insulation level”，当时主机还在持续正常运转中，各个参数也都在正常范围内，绝缘值时好时坏，无法定位故障点。这种弱电的低绝缘故障严重时可能导致MPC板烧毁甚至主机瘫痪，情况危急，并且查找故障会耗费大量时间。后经MAN公司三次派遣售后工程师上船，与船上人员以及公司机务部门三方联合勘察、研究终于解决了该故障，并且摸索出了一套快速有效的故障诊断方法。该方法对于MAN公司的电喷机弱电系统低绝缘的故障诊断排除具有指导和借鉴意义。

二、故障描述

轮机员看到警报后第一时间到达配电间查看控制系统POWER SUPPLY上的BENDER ISOMETER，发现绝缘值只有0.1 MΩ，如图1所示。情况非常危急，表明很有可能是控制系统严重接地。轮机长到机舱后迅速查看集控室MOPA上面的绝缘值，发现EICUB绝缘值也是0.1MΩ，排除了BENDER显示器故障的可能，确定了系统确实接地。随后轮机员逐个检查接线箱，但没有发现问题所在，然后停车并将系统电源断掉后重新启动，系统恢复正常。但是后续航行中又陆续出现类似情况。因为新船还处于保修期，经MAN公司派售后工程师三次到港勘察终于解决了此问题，原因是电线磨破皮和PMI 传感器低绝缘的问题，但是如何锁定这些地方，却需要耗费大量的时间和精力。

图1 BENDER METER低绝缘值

三、后续处理

（1）此种ECS低绝缘是MAN 公司电喷柴油机的常见问题（现阶段新的机型已经开始加装绝缘变压器以降低系统低绝缘风险）。该公司设计的侦测绝缘系统非常精密，电线振动较大和电线破皮等诸多因素都会导致噪声脉冲警报，即使是电线的大角度折弯都会引发大量的噪声脉冲。所以厂家建议在绝缘没有低到1 MΩ前（原厂设定警报值为1 MΩ，船级社LR第二章第21节也有明确规定，250伏以下的绝缘值要高于1 MΩ），需要对整个控制线路做一番规整工作，在电线跟铁支架或者导向板接触的地方衬橡皮，然后固定。固定线夹的地方如果松动，振动可能导致电线磨破，这种被磨破的电线即便没有完全裸漏也会引发大量的噪声脉冲，监控系统的绝缘值会直线下降，引发后续警报和故障。因为现在的问题是低绝缘时不时地被触发，工程师难以精准地查找故障点，所以第一件事情就是做全面固定和包扎。

（2）首先从缸头层开始处理，发现缸头层的接线共8处破皮，破损程度不一，但都没有看到裸漏的线芯，如图2所示。

图2 线路振动磨损

这些磨损地方主要集中在两个方面：一处为PMI接线和排气阀传感器接线沿缸头向下和固定支架相交处，这些地方线路很多很密集，导致线路跟支架接触，在柴油机运行时产生微动磨损，时间长了就导致绝缘低下；另外一处为排气阀传感器接线延伸到接近HCU J/B的位置处，这个位置固定比较松散，也在振动的情况下产生相对运动，从而引起磨损。对每一破损处进行加垫橡皮包扎，然后用轧带绑扎，从而使固定铁架与电线隔离，同时橡皮也增加了振动缓冲，不容易产生磨损，如图3所示。

图3 线路包扎

（3）这项工作做完后，绝缘虽然稍有上升，但不是很明显。船舶开航后，低绝缘警报仍然时有发生，但是在MOP的检测显示器可以明显看出noise pulse counter 增长速度显著下降，这说明振动产生的绝缘噪声已经得到了显著抑制和缓解，而且没有警报时绝缘比往常提高了许多，但是仍然时不时地会触发绝缘基本为零的警报。

（4）多次与MAN公司邮件沟通后，接受了MAN公司的指导建议，会同公司机务部门综合研究后形成以下检测步骤。

MAN公司的常规检测办法：

控制系统的CCU：①主机停车状态下检测。②准备工具。③断开绝缘检查表 Bender monitoring的电源。④测量24 V和接地线之间电压值。⑤将CCU1上面的MPC板的电源插头J1 拔下（这时第一缸将会停止工作）。⑥再次测量 24 V电压值。⑦如果两次测量的电压值有明显变化，说明这个MPC电路板低绝缘。⑧如果电压值没什么变化，那么说明问题不在CCU1的MPC板，继续查找下一个CCU。⑨将CCU1恢复正常工作。⑩当CCU1显示处于正常状态时，按照上述步骤检查CCU2。

对于ACU/ECU/EICU，因为它们的控制电路板都是MPC板，所以绝缘检查方法跟CCU的检查方法是一样的，但是需要注意的是要每次断开一个MPC，这样才能精准地定位故障点。

当故障点被精准定位在某一个MPC板时，再按以下步骤检测：①将故障MPC继续投入正常运行状态。②为了保证MPC的正常工作，不要将角度编码器和网络端口(40-47和65-66）断开。③上述工作准备就绪后，逐个断开接线头，测量24 V和对地绝缘值。④如果在上一步骤过程中发现电压值有明显变化，那么说明连接这个端口的线路或者传感器是故障点。⑤在断开电源接线柱时，需要注意当断开控制FIVA的接线柱时，这一缸将停止喷油，为了避免此缸长时间不工作，造成负荷不均，建议最后断开此FIVA接线柱，先检查其他线路。⑥当完成故障诊断后，所有MPC板恢复正常工作。

对于CCU，检测完成后将注油量恢复正常。

（5）以上测量方法都是理论方法，非常耗费时间。为了节省故障诊断的时间，提高效率，以下为汇集了诸多工程师和轮机长的心血并结合实船经验所总结出的方法，已用其成功排除了故障：

①打开监视器MOP页面EICU，查看NOISE PULSE COUNTER的数值，每个ACU/SCU/CCU/ECU都有噪声脉冲数值，这些数值越高代表低绝缘的潜在问题越严重，而那些数值比较平均的表明缸绝缘相差不是很大，可以先忽略，这样就筛选出了有问题的个别缸。

②针对这些特定的缸采取以上办法测量，逐步找到低绝缘的线路或者传感器。

③结合诸多案例和实船经验以及厂家的建议，我们发现低绝缘故障很大程度上出现在 SCU（排烟旁通控制系统）及 PMI DAU（在线示功系统）。

④测量前将 Bender monitoring relay（BENDER ISOMETER）插头拔掉（指示ECS绝缘值的系统），因为当有MPC在检测过程中时，随着断电和复电动作，该系统会不断地发出脉冲进行download检测，容易引起绝缘失效，如图4所示。

⑤用万用表的直流电压挡位测量Power plug（J1）之电压值（测量0 V与接地线，或24 V与接地线之DC电压值），若电压值介于10～16伏（+ or-）则系统绝缘正常，若电压值小于5伏或大于20伏则系统绝缘不正常，可能有接地问题。

⑥船舶航行中如果出现控制系统ECS Low Insulation 警报时可进行测量，依据以上判断， 到任何一个可能接地的控制箱（EICU，ECU，ACU，SCU，PMI DAU，CCU）测量 Power plug（J1）之 DC 电压值（0 V与接地线，或 24 V与接地线），如果绝缘低，测量电压值应该小于5伏或大于20伏（停车进行检测以防止不必要的风险）。

图4 拔掉Bender relay

⑦之后将 Power plug（J1）拔出（该控制箱断电），再继续步骤⑤的测量。如果电压值介于10～16伏（+ or -），表示绝缘恢复正常，说明该控制箱可能接地。若测量结果依然小于5伏或大于20伏，代表该控制箱正常，将 Power plug 接回后继续下一个控制箱的测量，直到找到接地的控制箱为止。

⑧对已经找到接地控制箱的MPC板进行更进一步测量，每个MPC板上面有很多传感器和电磁阀，根据步骤对这些传感器或者电磁阀一步步进行检测，细化绝缘点：

a.将 Power plug（J1）复原。

b.不间断地测量 0 V与接地，或 24 V与接地之DC电压值，同时按顺序逐个拔出控制箱的plug，直到电压值恢复正常（电压值介于 10～16伏，+ or-），确认该 plug 是接地源。

⑨船上实际测量结果如表1所示，最终发现主机第一缸 PMI 传感器接地。

四、结语

上述测量工作需要在主机停机时进行。因为ACU控制辅助鼓风机（Auxiliary blower）运转和HPS机带泵运行，如果主机运转中断电会造成鼓风机停止和机带泵的异常动作；航行中 CCU断电，会造成主机 SLOW DOWN，同时FIVA阀和汽缸注油器都会停止工作，对汽缸造成伤害（即使是短时间的测量也有很大的风险）。

表1 实际测量结果

经过多次的实验，总结出快速检测电喷主机弱电系统低绝缘故障的有效方法，对于MPC板各个接线柱正常电压的范围都做了界定。在船舶正常航行中出现低绝缘的问题时，只需要短期停车按照这个步骤一个缸几分钟就可以测试完毕，大大缩短了故障排除时间，保证了船期，也让一线轮机员大大减轻了在电路知识薄弱情况下面对此类故障的心理压力。