0    引言

配備瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機(jī)的某船在大西洋定 速航行 時(shí)突然遭遇排氣閥故障，主機(jī)“slowdown”連鎖 保護(hù)也隨即被激活。  由于此時(shí)海況極差，不便漂航，因 此決定封缸運(yùn)行，將船開(kāi)往就近安全海域后停車處理， 更換排氣閥控制單元(VCU)后故障得以排除 。  另外 1 艘姊妹船在過(guò)去的半年時(shí)間里也接連發(fā)生過(guò) 3 次排氣 閥故障，雖然故障最終都得到成功解決，但每次故障的 發(fā)生無(wú)論是對(duì)船員的心理還是對(duì)船舶的正常運(yùn)營(yíng)，都 造成不同程度的影響。

不難看出 ，  近年來(lái)排氣閥故障在 RT-Flex 60C 機(jī) 型船舶中已呈現(xiàn)出普遍性和高發(fā)性的特點(diǎn) ，  船舶輪機(jī) 管理人員必須對(duì)此高度重視。

1   工作原理

瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機(jī)排氣閥工作原理見(jiàn)圖 1。

排氣閥的工作介質(zhì)為來(lái)自彈簧空氣總管的壓縮空 氣 (也稱彈簧空氣 )和來(lái)自伺服油共軌管的伺服液壓 油。來(lái)自主空氣瓶的壓縮空氣在減壓(6 ~ 6.5 bar)和干 燥后用于排氣閥的關(guān)閉 ，  一路主滑油經(jīng)伺服油泵泵壓         (100 ~ 200 bar)后用于排氣閥的開(kāi)啟。壓縮空氣與排氣閥之間有 1 個(gè)單向閥連接 ，  此單向閥嵌在排氣閥外殼 內(nèi)部 ， 可用內(nèi)六角扳手拆除 ，   閥芯中間有 1 個(gè)節(jié)流小 孔，在排氣閥打開(kāi)過(guò)程中用于泄氣泄油 。每個(gè) VCU 包 含 1 個(gè)共軌電磁閥和 1 個(gè)滑閥 ，   由它們控制伺服油從 伺服油共軌經(jīng) VCU 活塞再到回油總管的進(jìn)出，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)排氣閥的開(kāi)閉。

瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機(jī)采用 WECS-9520 控制 系統(tǒng) ，  每個(gè)氣缸擁有各自獨(dú)立的 FCM-20 模塊處理本 缸的相關(guān)功能。排氣閥開(kāi)啟角度由 FCM-20 模塊根據(jù) 曲軸角度、理論開(kāi)啟角度和可變開(kāi)啟角度 (VEO)計(jì)算 得到。當(dāng)某缸 FCM-20 模塊給出開(kāi)閥信號(hào)后，充當(dāng)先導(dǎo) 閥作用的共軌電磁閥(兩位三通閥)將首先動(dòng)作到開(kāi)啟 位置，伺服液壓油得以流至滑閥(兩位三通閥)上部，并 使其動(dòng)作到開(kāi)啟位置 ，  共軌管里 的高壓伺服油進(jìn)入 VCU 活塞下部，推動(dòng)活塞向上快速壓縮，蓄壓管(連接 VCU 與排氣閥頂端的長(zhǎng)管 )里的滑油形成高壓，繼而 作用在排氣閥上部的雙級(jí)活塞壓縮閥桿 ，  雙級(jí)活塞壓 縮閥桿向下運(yùn)動(dòng)將排氣閥打開(kāi)。  當(dāng) FCM-20 給出關(guān)閥 信號(hào)時(shí)，共軌電磁閥將動(dòng)作到關(guān)閉位置，滑閥在彈簧作 用力下也恢復(fù)到關(guān)閉位置 ，  切斷高壓伺服油的供給并 對(duì) VCU 活塞下部泄壓，此時(shí)，壓縮空氣作用在空氣彈 簧活塞上的壓力足以將排氣閥關(guān)閉。

2    駕控臺(tái)監(jiān)控軟件

排氣閥閥桿的運(yùn)動(dòng)通過(guò) 2 個(gè)位置傳感器反饋給 WECS-9520 控制系統(tǒng) 。在集控室，可以通過(guò) FlexView 軟件監(jiān)控排氣閥閥桿的行程 ( 由此信號(hào)可判斷氣閥是 否開(kāi)關(guān)到位)以及排氣閥開(kāi)啟和關(guān)閉所用的時(shí)間等，見(jiàn) 圖 2 ~ 5。

圖 2 和 3 所示的數(shù)據(jù)反映排氣閥閥桿的行程 。  圖 2 為 Open Position 傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù) ，   圖示數(shù)據(jù)表示 排氣閥開(kāi)啟的狀態(tài)。圖 3 為 Closed Position 傳感器測(cè)得 的數(shù)據(jù)，圖示數(shù)據(jù)表示排氣閥關(guān)閉的狀態(tài)。圖 4 所示數(shù) 據(jù)為排氣閥動(dòng)作的時(shí)間 ，  從 FCM-20 模塊將開(kāi)閥指令 發(fā)出到排氣閥開(kāi)度達(dá)到 15%的這段時(shí)間稱為 Openning Deadtime；相反，從關(guān)閥指令發(fā)出到排氣閥達(dá)到 85%的 關(guān)閉狀態(tài)，這段時(shí)間稱為 Closing Deadtime。圖 5 為 On Time Open/Close 界面 ，  代表共軌電磁閥從一種狀態(tài)動(dòng) 作到相反狀態(tài)所需時(shí)間，如果該時(shí)間大于 2.5 ms，說(shuō)明 共軌電磁閥故障。

利用排氣閥曲線可以精確記錄下每個(gè)排氣閥在開(kāi) 啟或者關(guān)閉過(guò)程中的趨勢(shì)圖 ，  點(diǎn)擊 FlexView 軟件左上 角 view 選項(xiàng)方可查看。不同氣缸的曲線可以放在一起 比較，以診斷工作不正常的排氣閥。圖 6 為故障發(fā)生時(shí) 保存下來(lái)的排氣閥曲線 ，  不難看出平直的曲線所代表 的故障排氣閥一直處于打開(kāi)狀態(tài)。

3   故障診斷分析

3.1   故障現(xiàn)象

        (1)  故 障報(bào)警為 ME Exhaust valve 7#  failure，ME Exh. Valve Late/Not Closing(slowdown) ，主機(jī)被迫 降速 運(yùn)行。

        (2)FlexView 軟件上 7#  缸 Open Position 界面顯示 為 6.4 mA/6.7 mA，與其他缸相近；Close Position 顯示為 6.5 mA/6.6 mA，而其他各缸都在 15 mA 附近。由此可推 測(cè)出排氣閥未能正常關(guān)閉。

        (3)當(dāng)主機(jī)停車后排氣閥偶爾能關(guān)閉，但關(guān)閉過(guò)程 緩慢；啟動(dòng)后又保持在開(kāi)啟位置。

3.2   故障分析及排除

由于是單缸排氣閥故障 ，  并且彈簧空氣壓力與伺 服油共軌壓力都在正常范圍內(nèi) ，   因此使用排除法在與 7# 缸相關(guān)的部件中尋找故障點(diǎn)。

        (1)檢查空氣彈簧單向閥是否堵塞。排氣閥不能關(guān) 閉，首先推測(cè)可能是空氣彈簧的單向閥出現(xiàn)問(wèn)題。空氣 彈簧單向閥堵塞使空氣不能進(jìn)入空氣彈簧活塞下部或 進(jìn)氣不足而導(dǎo)致排氣閥關(guān)閉困難 。在拆出單向閥清潔 并裝復(fù)后，用油頭間的壓縮空氣(6 bar)管接至排氣閥， 試驗(yàn)其開(kāi)關(guān)性能，此時(shí)，能清晰聽(tīng)見(jiàn)排氣閥與閥座的敲 擊聲，然而在啟動(dòng)主機(jī)后故障未見(jiàn)任何改觀。

        (2)檢查排氣閥閥桿是否積碳。主機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的 工作，就可能會(huì)在排氣閥閥桿結(jié)上油泥或者積碳，排氣 閥運(yùn)動(dòng)就會(huì)受阻，導(dǎo)致排氣閥關(guān)閉困難。準(zhǔn)備工具對(duì)故 障排氣閥進(jìn)行更換。然而在按下滑油泵停止按鈕的一 瞬間，F(xiàn)lexView 界面上 7#  缸 Close Position 數(shù)據(jù)從之前 的 6.0 mA 瞬時(shí)變到 14.9 mA，即排氣閥能迅速關(guān)閉，意 味著排氣閥閥桿的運(yùn)動(dòng)并未受阻 ，  排除排氣閥閥桿積 碳的可能性。  由于排氣閥的關(guān)閉發(fā)生在關(guān)閉滑油泵的 瞬間，因此推測(cè)故障可能出現(xiàn)在排氣閥的 VCU 單元上。

        (3)更換并檢查排氣閥的 VCU 單元。更換 7# 缸排 氣 閥 的 VCU 單元后再次啟動(dòng)主機(jī) ，  發(fā)現(xiàn)故障得以排 除，氣閥可以正常關(guān)閉。  由此可以確定，排氣閥不能正 常關(guān)閉是由于 VCU 單元出現(xiàn)故障 。對(duì)換下的 VCU 單 元進(jìn)行拆卸 ，  檢查發(fā)現(xiàn)除蓄壓管補(bǔ)償油路上的 1 個(gè)節(jié) 流濾器松脫外，未見(jiàn)其他異常。結(jié)合說(shuō)明書(shū)推斷得出：故障的發(fā)生很可能就是由于此節(jié)流濾器的松脫 ，  進(jìn)入 蓄壓管的補(bǔ)償油的流量增大，壓力升高，使得關(guān)閥時(shí)彈 簧空氣需要克服的背壓增大，從而導(dǎo)致關(guān)閥困難。

此次故障的成功排除 ，  得益于在?；捅玫囊凰?間，觀察到 FlexView 界面上排氣閥狀態(tài)的變化，進(jìn)而推 斷故障點(diǎn)可能出現(xiàn)在 VCU 單元上，避免耗時(shí)耗力更換 排氣閥。

3.3   排氣閥的日常保養(yǎng)維護(hù)工作

若遭遇排氣閥故障 ，  在確定彈簧空氣單向閥無(wú)問(wèn)題的前提下，建議先停掉滑油泵，看排氣閥能否正常關(guān) 閉，再停掉彈簧空氣的供應(yīng)，看排氣閥能否正常打開(kāi)。如果開(kāi)關(guān)都正常 ，  可以基本排除排氣閥本體故障的可 能性，轉(zhuǎn)而從伺服油路上找故障。  同時(shí)，也可以借助伺 服油服務(wù)泵在 FlexView 軟件上手動(dòng)測(cè)試排氣閥的相關(guān) 性能 ，  測(cè)試時(shí)安排人員到對(duì)應(yīng)排氣閥處用手握住蓄壓 管(也可側(cè)耳傾聽(tīng))，感知其脈動(dòng)。若沒(méi)有脈動(dòng)或脈動(dòng)微 弱，可基本確定 VCU 存在故障。

另一方面 ，   良好的日常管理對(duì)避免排氣閥故障的 發(fā)生也起著積極的作用，建議做到以下幾點(diǎn)。

        ( 1) 每 天 及 時(shí) 放 殘 ，放掉空氣干燥器里的凝水 以及彈簧空氣總管里的殘油 ，  減小單 向 閥臟堵 的可 能性。

        (2)及時(shí)清洗主滑油自沖洗濾器和伺服油自沖濾器，確?；蜐崈?。

        (3)加強(qiáng)對(duì)滑油分油機(jī)的維護(hù)管理，控制分油溫度 在 90 ~ 95 ℃，提高分離效果。

        (4)定期對(duì)彈簧空氣單向閥、VCU 上濾器以及排氣 閥頂上濾器進(jìn)行拆檢和清潔。

        (5)每天巡回檢查時(shí)應(yīng)注意各缸蓄壓管溫度和脈 動(dòng)有無(wú)異常。

        (6)多關(guān)注 FlexView 軟件上各參數(shù)變化，定期以截 屏方式將數(shù)據(jù)保存下來(lái)，以備日后對(duì)比，對(duì)變化明顯的 排氣閥要格外關(guān)注，并及時(shí)做出預(yù)案。

        (7)無(wú)論何時(shí)，在關(guān)彈簧空氣之前先?；捅?，開(kāi) 滑油泵之前先確定彈簧空氣已經(jīng)開(kāi)啟 ，  防止排氣閥卡 死在開(kāi)啟狀態(tài)。