船舶主机遥控启动故障分析与排除

船舶主机遥控启动故障分析与排除

孙大鹏

江苏大津重工有限公司

摘要：船舶主机的效率和性能对于确保船舶顺畅航行至关重要，遥控技术的引入，使得从船桥或其他位置对船舶主机的控制成为可能，为船舶操控带来革命性改变。尽管遥控技术带来诸多便利，一旦发生故障，处理起来往往也较为复杂。此外，由于遥控系统涉及到的是船舶的关键操作，任何故障都可能对船舶的航行安全造成直接的威胁。因此，本文将结合实际案例，讨论船舶主机遥控启动故障分析与排除方法。

关键词：船舶主机；遥控启动；故障；排除措施

前言：自动化和电子技术的应用虽然为船舶主机的操作和维护提供了极大的便利，但同时也带来了新的挑战。只有通过不断的技术培训、系统维护以及预防性的故障处理措施，才能确保遥控技术能够真正地提升船舶的运行安全与效率，而不是成为航行安全的潜在威胁。

一、船舶主机遥控启动故障现象解析

一艘载重7万吨的巴拿马运输船上 配备了MAN型号B&W 6S60MC(MARKIII)3.主机功率为8.826kW的二冲程柴油发动机，最大速度为94r/min MNCR。船用液压机调速电机（PGA-300）。当船只准备离开天津港时，服务器遇到了运行困难的问题。前期准备工作和冲车实际运行顺利进行后，关闭表示阀并尝试运行。操作模式转换为集中控制室。按住启动按钮时，主机转速可达20r/上下min(根据说明，发脾气需要16-20r/min之间的转速比)，服务器负载显示50%，说明运行成功。但是，当停机后再次尝试运行时，虽然速率仍然可以达到20r/min，但服务器负载表中的表针迅速从50%下降到0，导致启动失败。即使转换到驾驶台遥控器，情况也是如此。在机旁应急控制中，每次操作都能成功。通过多次尝试改变操作模式，发现服务器有时只能成功运行遥控操作，几乎不可能继续成功。值得注意的是，当船舶有速度时，根据集控室运行服务器，每次都能顺利运行。但是，在没有任何速度的情况下进行检查，恢复了上述怠速不稳定。虽然我看过服务器的说明，但我找不到与常见故障一致的描述。间歇性成功运行的服务器没有明显的规律性，特别难以检索故障的原因。

二、船舶主机遥控启动故障原因

在探索主机在充足的压缩空气支持下仍无法启动和正常发火的复杂问题时，一系列潜在原因浮现。它们包括但不限于以下几点：一种可能情形是排气阀的液压启闭系统失灵，这种情况下，排气阀未能在正确的时间闭合，引起气缸内部的燃气无法被完全封闭，从而当活塞接近其上止点时，缸内失败于引发必要的爆炸。如果主机未能达到必要的发火转速，其安保系统将介入，通过切断高压油泵的供油路径来阻止启动，这也是启动失败的一大原因。
另外，高压油泵没有油泵的情况也不容忽视[1]。造成这个问题的罪魁祸首有很多，包括但不限于齿条的堵塞、出油阀的损坏、喷油泵的故障，如堵塞和关闭位置或雾化特性差，以及燃油系统中的气体。飞轮旁测速探头的磨损或污染也是不发火的可能原因之一，主要是由于探头感应能力降低。外部温度标准，如缸套冷却水低温、滑油温度低温或环境低温，可能导致气体清扫温度低，未达到燃油点火温度，影响正常启动。调速器也可能出现问题。如果调速器中的连接组织间隙过大，可能会造成启动供油的缺陷。遥控系统和管道中的气动阀部件故障是主机无法启动和着火的潜在原因。在这种情况下，整个系统的故障直接影响了主机的正常启动过程。

三、船舶主机遥控启动故障排除措施

故障处理过程往往伴随着对原因的逐一调查，建议从最简单的逐步过渡到更复杂的问题。一旦遇到复杂的故障，从直接易操作、简单易行的方案入手通常是唯一的选择。例如，在机器旁边的紧急启动能够顺利进行的情况下，第一个过程是使用航行从港口到安全海域的时间点，仔细检查排气阀是否关闭并打开标记。如果指示装置运行良好，则可以首先清除可能的故障现象。如果主机偶尔能够在主控室顺利启动，并且每次尝试在机器旁边启动都能顺利进行，特别是每次运行时，主机可以达到20转/分钟左右的速度（根据指南，正常生气速度约为16-20转/分钟），也可以消除第二个潜在故障原因。通过深入考虑，由于设备每次运行都能成功，检查维护记录后发现主机喷油器和柴油泵不得超过维护周期，手动操作油门踏板蜗杆没有意识到重大问题，主机可以注意液压油管稳定单脉冲。此外，油滤清器的预设值在正常范围内，过滤装置轴承端盖内的自动排气阀未释放，汽柴油增压泵和循环泵的压力波动不剧烈。从每个喷油器的排气管来看，没有检测到汽体的释放，这表明汽体[2]没有储存在供油系统中。本质上，如果出现主油道问题，每次机旁运行都不容易成功，所以很少考虑第三个可能的原因。

依据手册的指导，首先对测速探头进行了检查，发现其上积聚了一些杂物。仔细清理后，又测量探头与飞轮之间的距离，确认这一距离符合手册上的要求范围。为谨慎起见，还将这一距离适度调整得更小一些，并重新进行了启动测试。惊喜地发现，接下来的几次启动均顺利进行，让人误以为问题已经得到解决。心存侥幸，即刻打算向公司汇报这一故障排除的好消息。然而，为确保汇报信息的准确无误，决定再次执行测试。不幸的是，这一次，故障再次出现，如同问题最初被发现时一样，这使得第四种可能性被一一排除。此外，鉴于船只停靠的港口位于较冷的北方地区，尽管当地温度较低，依然对其可能导致的间歇性启动困难持开放态度进行了考量。于是，进行了一系列温度调整测试：提高了主机缸套的冷却水温以及滑油的温度。这样做的结果是，启动成功的几率确实有所提升。随后，在前往新加坡加油期间，又借着较高的外部温度进行了进一步的测试，但未见明显改善，也就是说，温度因素对此次故障并无直接影响，这样一来，第五个假设的原因也被剔除了。

经过加油作业完成后，船只依照安全操作程序，在机旁操纵下顺利航向了安全水域。此时，操作模式切换至控制室启动，开始依靠遥控进行加减速操作。值得一提的是，在这次故障调查之前，船只在大洋出航时一直由集控室控制，只在进出港时切换到机旁控制。当安全到达下一个港口，在有限的装卸时间内，由于安全规定的限制，港口严禁工程师在码头启动主机。对扫气箱和扫气主管进行了全面定期的检查和清除。根据主机活塞和气缸套的检查，一切正常。同时，回顾过去吊缸的维修记录，没有发现发动机活塞断裂或气缸套损坏。此后，研究转向了调速电机的潜在问题。检查调速电机的液位和成品油，更换新车机油[3]。现场检查发现，每次试运行时，调速电机都有响应姿势，空气压力表也有读数。不过在启动失败的情况下，调速器的动作会立即回归零位。这引发了工程师对调速器输出摇臂可能出现松动打滑，或者加油机构连接处松动导致实际供油量不足的怀疑，这样的情况足以导致发动机无法正常启动。经过外部检查，虽然手动测试发现间隙并不大，但考虑到调速器的重要性，工程师决定不立即进行拆解检查。直到船只回到国内的港口，才派出两位专业的调速器工程师对设备进行全面拆解和检查。尽管测量所有相关间隙后结果显示一切正常，工程师还是决定更换了新的BUSH，并将调速器送往工厂进行了进一步的调试。同时，考虑到经验中曾有升压器内部问题导致启动故障的案例，工程师对升压器也进行了彻底的检查。升压器的角色取决于利用空气动力学促进内部结构活塞杆的早期运行，导致压力油，并帮助调速电机滑动柴油泵蜗杆提供的油部分，以扩大运行供油，加速发动机启动的整个过程。虽然在检查过程中没有发现其他问题，但调速电机重新安装和测试后，结果表明调速电机不是故障的原因。

由于船舶经常停靠在中国的装卸和搬运港口，公司决定在下一个港口派遣一名技术专业的主机遥控系统技术工程师进行全面检查。值得注意的是，根据船舶记录，船舶在一年前开始了加工厂的维护，在此期间，绝大多数气动阀构件都进行了维护。即便如此，当试图模拟运行服务器时，情况并没有明显改善，仍然无法正常启动，故障问题与以往完全一致[4]。在工程师的现场操作下，对部分气动元件进行了维护和维护。但由于阀门专门从事主运行阀的实际操作，之前的检查表明，设备边缘的操作可以自始至终成功进行。经过一系列测试，一名技术工程师决定拆卸高压升压器的空气管道。根据经验分析，他觉得供气似乎不够。技术工程师在运行过程中发现27号阀漏汽，进一步沿管道检查。主机运转时，闸阀只会受到刺激，而主机运转时的噪音，加上机舱内的其它噪音，促使以前无法发现这种情况。只有在27号阀立即接近赛场时，才会出现漏汽问题。并迅速对27号阀进行了检修，结果发现其附件No.2 SPOOL（VALVE STEM）里的No.8 SEALING偏磨，裂纹严重。更换所有SPOOL构件并重新安装闸阀后，逐步进行运行检查，修复服务器启动电路。经过多次测试，所有操作都取得了圆满成功，这意味着已经处理了一年的船舶遥控启动问题。

根据主机操作指南的指导和现场管道的布局，控制室启动主机的过程如下：按下启动键，激活电磁阀90，允许停留在电磁阀上的控制空气对流。该操纵气体首先通过阀门90，然后根据阀门36，最后应用于阀门31上方，将阀门引向上位打开。此时，阀门31控制下的操纵气体继续流动，直至达到主气动控制阀27，促进阀门27开启。通过这个阀门，部分气体流入调速器的升压器，使调速器的液压系统产生高压油，从而保证充足的启动供油。通过对比可以知道，如果27号阀泄漏，流入升压器的控制气量将直接减少，导致具体启动供油不足，导致主机无法启动。特别是在船舶具有航速的情况下，只有当偶然碰到某个缸的燃油雾化情况良好时，才能成功启动；反之，如果遇到某缸的高压油泵出现轻微卡阻或喷油器状态不佳，主机则可能无法启动。
机旁紧急控制时，会绕过调速电机控制，运行时的供气量和供油量明显超过遥控启动，因此每次运行都能成功。回顾故障问题，重要环节取决于27号阀的漏气。进一步分析发现，当主机遥控启动正常时，两个气缸的排气压力仍低于其他气缸10℃，但每个气缸的排气压力均衡，主机高速运行时速度稳定。检查主机的工作状态记录，每个气缸的压缩压力与暴发工作压力之间的误差保持在正常范围内，这表明一个或多个气缸的汽油和柴油供应可能存在一些问题。在空间允许的范围内，技术工程师逐一修理和更换喷油器的零件和柴油泵，然后主机不再无法运行[5]。采取空气系统填充措施后，发现27号阀的密封圈损坏甚至破裂，这也是主机遥控启动常见故障的主要原因。根据维修记录，系统重新安装后半年多阀门出现问题，说明空气系统的清洁度可能不够。然后技术工程师清除空气瓶，更换控制空气中的油气分离过滤器。同时，还检查了空气压缩机的进气口滤网，更换了油气分离，并计划维护空气压缩机的进排气阀，以确保空气系统的有效清洁。

结语：尽管造成主机遥控启动困难的只是一个阀门的漏气问题，但是解决这一故障却耗费了船上轮机人员和公司机务部接近一年的时间。这个过程不仅占用了大量人力资源，同时也消耗了可观的经济成本。因此，对于机械设备的管理，除了遵循说明书上规定的维护保养计划外，更应该基于实际运行情况进行灵活调整。可以看出，对于轮机设备的管理和维护，并非一成不变的套路，而是需要根据实际情况进行灵活调整。同时，轮机人员也应不断提升自己的专业水平和技术能力，以便更好地应对各种挑战，保障航海的顺利进行。
参考文献：

[1]林博闻,马晓凤,庄义彬.港口船舶尾气排放量及泊位调度优化研究[J].中国航海,2024,47(01):88-96.

[2]杨增理,马兆雄.内河船舶主机能耗在线监测及油耗建模分析[J].中国水运,2024,(02):87-89.

[3]蓝煊财.船舶主机数字调速系统故障实例[J].中国船检,2024,(01):87-89.

[4]赵泽楷,郑齐清.“双碳”背景下的船舶主机能效数据分析[J].中国修船,2023,36(06):36-42+47.

[5]刘太民,郑齐清.船舶主机遥控启动故障分析与排除[J].天津航海,2017,(03):17-19.