浅谈MAN-B&W ME-B9主机启动故障排查

李延 中远海运船员管理有限公司广州分公司

1.故障现象

某轮主机型号为：MAN B&W 6S50ME-B9。在一次离港开航时，机舱跟往常一样进行备车。根据驾驶台指令，当进行冲车时，随着示功阀一股气量冲出也没有观察到异样之处。随后紧接着关闭示功阀进行启动测试，而在启动过程中，却能明显感觉到气量不足，由于气量不足，压缩空气没有在规定时间内将主机推动到发火转速以上，也就是在规定的启动时间内没有成功启动主机。这时主机启动超时和主机启动失败报警响起。为了不耽搁正常离港，当然也为了排除集控室部分出现故障的可能，立刻将集控室控制转到机旁应急控制，并立刻进行机旁应急启动测试，然而事与愿违，同样出现因没有达到发火转速而宣告启动失败。

2.ME-B9电喷机的特性

6S50ME-B9该机型是带慢转启动功能的半电喷机型，该型号最后字母B代表的意思为电控小缸径机型，说其为半电喷机型则是因为排气阀的开启是通过排气凸轮来控制的而不是动力油驱动。

在该机型中，主机的发火转速设置是在电子调速器相关的参数设置中，气油转换需要达到的条件为：当启动转速超过7RPM时，同时启动时间在正常情况下应小于8s，最大启动时间不能超过15s，具体可参考图1中红色方框标注。

图1 主机的发火转速设置参考

3.ME-B9电喷主机启动原理

3.1 船用主机常用启动原理

对于用30bar压缩空气启动的船用主机来说，在启动过程中我们需要关注的两点为：一是需要有足够量的压缩空气使主机在规定时间内达到发火转速，二是在启动过程中，不同的启动方式根据供油时机的不同又分为油气共进式启动和油气分进式启动两种方法。对于这两种启动方式根据字面意思来理解，与压缩空气同时进入气缸的一般称之为油气共进式启动方式；而对于先通过压缩空气驱动活塞，使主机达到发火转速后，再根据相关程序喷油的一般称之为油气分进式启动方式。对于这两种启动方式，同一机型采用不同的启动方法往往在程序控制时就会采用不同的启动方式。比如在遥控启动时的正常启动为油气分进式启动方式，而如果由于前两次（有的为前一次）的启动不成功，在下一次的重启动时就会采用加大启动油气的同时和采用油气共进式启动方式，以保证船用主机的启动成功率。也或者有的机型在倒车启动时，为了保证启动成功率也会采用重启动程序的加大启动油门的同时采用油气共进式启动方式。

3.2 该机型的启动过程

通过查阅相关资料，该机型（ME-B9）使用的启动方法为：首先通过30BAR压缩空气驱动活塞使主机达到发火转速(7RPM以上)，之后紧接着集控室电子调速器给主机信息交互单元（EICU的20号通道）一个SLOW转速相当的油门信号，而主机信息交换单元EICU的23号通道则为该信号的输出通道。主机信息交换单元EICU的66号通道和67号通道通过冗余的NETA和NETB网络信号线将该信号传递给各缸气缸控制单元CCU（主机信息交换单元EICU与气缸控制单元CCU之间组成网络的通道为66和67，比如EICU的66号通道与CCU的66号通道相连接组成NETA网络，为保证网络的可靠性采用冗余性设计，也就是EICU的67号通道同样与CCU的67号通道组成NETB网络通信），各缸气缸控制单元CCU根据曲轴角度编码器输入此时曲轴的位置（40-43号通道为TSA-A的常用曲轴角度编码器的输入通道，而44-47为备用曲轴角度编码器TSA-B的输入通道）信号转换成该缸的活塞位置信号，并在特定时间通过30号通道将燃油信号通过HCU转换成W4102-x号信号线输出燃油信号到达该缸的ELFI（ME-B机型不是FIVA）阀，动力油通过ELFI阀到达燃油升压泵，以推动燃油升压泵产生高压燃油，进而高压燃油通过该缸油头喷入气缸。因此在遥控启动时，该机型的启动方式属于典型的油气分进式启动。

3.3 油门控制方式

电喷主机与传统主机在启动过程中最大的区别是油门控制方式由之前的凸轮机械不可控启动方式改成由电信号驱动相关阀件再由动力油驱动的可控启动方式。前者在主机启动时，不仅要考虑发火转速，还要保证主机在有效转速的同时，燃油凸轮轴在短时间驱动高压油泵以产生足够的高压燃油通过油头喷入气缸。由于后者摆脱燃油凸轮使高压油泵产生高压因素的印象，所以说后者在启动性能上要远好于前者。

1）在传统主机中，遥控控制油门往往是通过控制调速器的伺服马达，再通过伺服马达控制油门；而机旁控制则是简单粗暴的旁通道调速器直接连接油门杆来控制主机。

2）而对于电喷机来说，驾控或集控时，油门信号的处理过程与上文中（该机型的启动方式）的步骤相同；在机旁控制时，油门信号是直接连接到气缸控制单元CCU1上的20号通道，当机旁压力开关被激活时，通过信号线PS-1118传递到气缸控制单元CCU1的23号通道，此时主机控制系统感应到现在的控制方式在机旁，并且机旁传递到气缸控制单元CCU1上的20号通道的油门信号开始起作用。

3）在机旁应急启动主机的过程中，不管是传统机还是电喷机，都需要先将油门放到一定位置再启动主机。所以，在机旁控制时，主机的启动方式都是油气共进式。

3.4 气路图简要分析

图2中，黄色方框标注部分为机旁应急启动气路控制图；红色方框标注部分为遥控控制的正倒车换向，启动和停车四个电磁阀系统控制图；右上角蓝色方框标注部分为带慢转启动的主启动阀气路控制图。

图2 气路控制图

1）当主机在停车时，84号停车电磁阀得电左位通，160号3个压力传感器感应到压力（大于4bar），为保证停车安全采用3冗余式设计，并通过1101-1，2，3传递到各缸CCU的36号通道，当该通道被激活时代表此时主机处于停车状态。

2）当主机在启动过程中，主机首先判断换向需求，通过87号正车和89号倒车电磁阀来实现。当换向成功后，90号启动电磁阀得电左位通，此时的控制空气来自50号梭阀，经B3接口到达启动电磁阀的A接口，然后通过91号梭阀以及32号单向节流阀到达33号的5号接口，33号阀此时左位通。当盘车机脱开的情况下，控制空气经过115号阀和33号阀分别到达：27号阀的14号接口，27号阀左位通。此时控制空气经27号阀的1号接口到达4号接口，压缩空气到达慢转启动空气阀的驱动腔，此时慢转启动空气阀被打开。当慢转电磁阀28在不得电的情况下右位通，控制空气经28号阀的P2接口到达A接口，此时主启动空气阀被打开；②26号阀的12号接口，26号阀此时右位通.当主机在启动过程中，117号阀12号接口由于没有控制空气左位通。此时控制空气通过空气分配器分别将各缸的气缸启动阀打开，30bar主启动空气通过气缸启动阀进入气缸，主机被空气驱动。

4.故障分析

从故障情况来看，该轮经过集控室以及机旁应急启动测试，发现均不能正常启动，现象都是由于无法达到发火转速和启动超时而启动失败。换句话说，主机经过油气分进和油气共进两种启动方式都没启动成功，此时可以推测主机不能启动成功的原因应该是气路而不是油路。因为首先要解决的问题是需要主机在启动过程中，在特定的时间内将主机转速达到发火转速以上。该问题在没有解决的情况下我们先不用去考虑油方面的问题。所以经过集控室测试和机旁测试，基本可以排除上图红色方框和黄色方框出现问题的可能性，因为假如是这两者其中之一出现的故障，当更换不同的启动方式测试时就至少会有不同的现象或者主机启动成功的情况。

通过对该机型气路启动过程的简要分析，能引起主机达不到启动转速的原因大致可以归纳为以下几种情况：

（1）控制空气阀误关闭，造成控制空气压力不足或者没有压力；此时由于控制空气压力不足而无法正常打开主启动阀，慢转启动阀而造成主机进气量不足而无法到达发火转速；

（2）在气路控制各阀件之间由于漏气量大而造成的局部压力不足，致使一些控制阀无法转换到位；

（3）27号阀由于卡阻而无法左位通或者转换不到位造成无法正常打开慢转启动阀及主启动阀；

（4）28号阀的电磁阀由于线路故障而一直得电或者因为卡阻而一直处于左位通，主机此时只能慢转启动，由于供气量不足而无法在规定时间达到发火转速；

（5）主启动阀气缸或主启动阀由于缺乏常规保养，在通过控制空气的情况下，而无法正常打开主启动阀；

（6）换向气缸换向不到位，此时当90号启动电磁阀即使得电左位通也不会有控制空气经过，26号阀左位通也不会有控制空气到达空气分配器，气缸启动阀也不会被打开；同时27号阀右位通，慢转启动阀和主启动阀也都不会被打开。所以如果是这种情况的话，当主机启动时是应该是没有任何反应的，这与实际情况不符。

5.故障排查与解决

通过对控制空气各阀件的检查，发现控制空气各阀件开关正常并且控制空气压力正常，也没发现有大量漏气的情况。所以故障分析的①和②种情况被排除；

接下来的检查重点放到主启动阀和慢转启动阀处，通过再次在集控室启动测试发现，主启动阀在启动过程中确实没有被打开。而造成主启动阀无法打开的原因就有故障分析中的第3、4、5种情况。由于该故障的突发性，所以暂时可以先排除第5种情况。并且在再次启动测试中也发现，没有听到27号阀在启动过程中，该阀左位通时该有的泄气声音。随即对27号阀解体发现该阀的3号放气滤网被油漆堵住而无法正常放气。如图3所示。

图3 主启动阀和慢转启动阀

通过上文的气动控制图蓝色方框可以发现，启动时要想打开主启动阀和慢转启动阀，一方面需要从启动阀左侧开启汽缸进气外，另一方面还需要右侧的关闭气缸泄气，才能达到彻底打开主启动阀和慢转启动阀的目的。而主启动阀和慢转启动阀的关闭气缸泄气都是经27号阀上的泄气口实现的，当泄气口滤网堵塞后，导致关闭气缸无法正常泄气，从而造成主启动阀在启动过程中无法被正常打开，由于没有足够的启动空气而无法达到发火转速。在冲车过程中，由于观察不仔细，以为有气出来就是正常，接着进行启动测试才发现有问题。最后当27号阀修复完毕再次启动测试时，主机此时顺利启动成功。

本案例故障的快速解决，充分说明扎实理论基础的重要性，同时也说明对轮机相关人员培训的必要性，以减少人为因素的影响。