某型船用柴油机超速保护装置典型故障分析

李小波，王 源，赵天翔，王文杰

（中国卫星海上测控部，江苏江阴 214431）

0 引言

某船使用MAN公司6L23/30H型柴油机作为5台发电机组的原动机，韩国现代HFC 6508-84K作为发电机组。单台发电柴油机最大持续功率810 kW，转速750 r/min，原动机的稳定性和机组之间的并网操作依然存在异常突发情况，如果当班人员处理不够及时，容易导致船舶暂时失电，一定程度影响了船舶与人员安全。结合多年的工作经验，对此类型柴油机两起典型的故障案例进行分析处理。

1 超速保护装置工作原理

柴油机用超速保护装置来制止如调速器故障所产生的柴油机超速现象。如果超过最大许可转速，柴油机安装的停机装置开始动作。

机械超速保护装置（图1）安装在滑油机带泵罩盖上，由滑油机带泵驱动。如果柴油机的转速超过设定值时，弹性飞块就会向外移动，压下臂，臂与定位销相联受弹簧作用。在臂压下心轴的同时，空气阀打开，压缩空气通过到达Lambda控制器处，紧接着Lambda控制器气缸活塞向下运动，导致调速器上的弹性拉杆被压缩，转动调速杆到停机位置，柴油机停机。飞块释放时也会同步启动另外一种超速保护模式，臂拉动按钮触发电子触点，继电器得电，通过柴油机控制箱启动停车电磁阀。

图1 超速装置原理图

另外还可以压下按钮，通过杆使弹性飞块动作，可以使柴油机紧急手动停机。如果发生超速动作，在柴油机重新启动之前必须使超速装置复位。可以通过按钮使之复位。

2 故障案例

2.1 故障案例1

2.1.1 故障现象

某船在印度洋航行期间，岗位人员在集控室正常值班，突然康世博报警系统发出3#发电柴油机机械超速报警并立刻停车。岗位人员第一时间到现场检查，发现3#发电柴油机超速保护装置并未动作。调出故障机组转速运行表，发现该机转速平稳并未超速。

2.1.2 故障分析

该型号柴油机电子超速转速报警值是850 r/min，机械超速转速报警值是860 r/min。柴油机用超速保护装置来制止如调速器故障所导致的柴油机超速现象。如果超过最大许可转速，柴油机安装的停机装置开始动作。机械超速保护装置安装在机带滑油泵罩盖端，由滑油机带泵驱动。如果柴油机超过转速，机械超速保护装置中的气动阀就会被打开，使待命的压缩空气进入Lambda气缸内，受压缩空气作用气缸活塞向下动作，气缸顶杆把调速杆顶到停车位置。与此同时，超速保护装置上的行程开关动作，继电器被接通，产生超速的报警信号，然后调速器内的停车电磁阀动作。

2.1.3 故障处置

经过故障分析可以发现，柴油机报警停车后，机械超速复位按钮和Lambda气缸都未动作，柴油机运行转速表显示转速正常，证明该机并未超速。康世博报警系统发出超速报警信息，说明超速保护装置上的行程开关动作，继电器被接通，产生了超速报警信号，然后调速器内的停车电磁阀动作，致使柴油机报警停车。岗位人员对超速保护装置进行拆检，发现行程开关接线头有所松动并有毛刺。因此柴油机故障定位为行程开关接线头松动，在机器的振动下互相短接，导致电气系统发出错误的报警停车信号，造成3#柴油机停车。岗位人员立即处理接头毛刺并将接头紧固，再次启车，该柴油机运行正常，故障被解决。

在之后的某个航次，该船正常航行时，再次发生2#发电柴油机机械超速报警并立刻停车。岗位人员发现此次柴油机报警停车的故障现象跟之前3#发电柴油机的一样，根据之前的经验，岗位人员直接拆检超速保护装置上的行程开关，发现行程开关两相控制电路接地搭接在一起发生短路，继电器误动作，造成柴油机停车。

2.2 故障案例2

2.2.1 故障现象

某船在码头备航时，1#发电柴油机本地启动失败，具体现象表现为：在机旁启动1#发电柴油机，柴油机在启动后转速达不到发火的转速，机器启动失败，简单目视检查一遍再次启动，依旧无法启动。

2.2.2 故障分析

造成柴油机无法正常启动的原因主要有以下7个方面：

（1）柴油机燃油系统供油不正常。燃油系统管路阀件开关不正确、滤器脏堵、燃油中水分值高、系统进空气。

（2）启动空气压力低，转速达不到柴油机发火要求。气瓶压力低，减压阀故障。

（3）柴油机启动马达转动无力。气动马达内的涡轮、轴封故障，阀件、法兰漏气严重或卡死。

（4）柴油机调速器故障。调速器由于顶盖安装不当或长时间不动车，调速器内部停车杆或停车电磁阀中顶杆不活络，卡死在停车的位置。齿轮油泵的出口单向阀漏油或者驱动轴断裂，无法建立正常的工作油压，启动时摇臂没有动作。调速器润滑油被污染，机构出现卡滞现象。

（5）油门操纵机构出现故障。喷油正时不正确，喷油提前角过迟或过早；高压油泵齿条卡滞；柱塞偶件磨损严重，燃油大量泄漏，柱塞泵油压力过低。

（6）进、排气阀卡滞或者咬死。

（7）柴油机超速保护装置故障。气动阀、Lambda气缸有卡滞现象，保护装置内部结构损伤、卡滞。

2.2.3 故障排查

（1）燃油系统无异常，压力显示正常，没有发现明显气泡和杂质等。

（2）空气减压阀后压力表显示压力正常，能够满足柴油机发火要求。

（3）气动马达装置工作无异常声音，运行无异常现象。

（4）调速器初步外观检查正常，机构能灵活运动。

（5）各缸高压油泵齿条灵活，没有卡滞现象。

（6）对柴油机进行盘车，检查发现进、排气阀上下运动正常。

（7）超速保护装置初步外观检查正常，监控台没有报警，检查Lambda气缸，发现气缸活塞顶杆作用在停车摇臂上，油门操纵总杆被顶到零位。拆开气缸上部进气管路，发现有压力较强的空气，Lambda气缸的活塞顶杆能够自由复位。因此初步判断为柴油机机械超速保护装置故障。

检查机械超速保护装置，发现装置位于停车位置并且手动复位失效，证明压缩空气作用在气缸上，启动失败的故障定位为柴油机保护装置气动阀故障。对1#发电柴油机机械超速保护装置的气动阀开关进行更换，故障解除，启动正常。

2.2.4 经验总结

（1）发生柴油机应急停车后，首先要对柴油机进行盘车，防止故障扩大化，然后再组织力量对故障进行定位、检修。

（2）1个故障点的产生可能会出现多个故障现象，应该从现象中寻找关联共同节点，这样就能快速定位故障点。

（3）定期对机械超速保护装置进行检查，空车运行手动释放，检查保护装置工作是否正常。

3 结束语

船舶远洋航行时，保证足够的发电柴油机在网运行，防止柴油机组故障停车，导致船舶失电。电力的保障非常重要，这就要求值班人员在设备发生故障时要有过硬的应急处置能力，平时要加强对设备的维护保养，制定相应的维护保养制度，确保船舶海上航行时电力保障万无一失。