某型船用柴油機超速保護裝置典型故障分析

李小波，王 源，趙天翔，王文杰

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰 214431）

0 引言

某船使用MAN公司6L23/30H型柴油機作為5臺發(fā)電機組的原動機，韓國現(xiàn)代HFC 6508-84K作為發(fā)電機組。單臺發(fā)電柴油機最大持續(xù)功率810 kW，轉(zhuǎn)速750 r/min，原動機的穩(wěn)定性和機組之間的并網(wǎng)操作依然存在異常突發(fā)情況，如果當班人員處理不夠及時，容易導致船舶暫時失電，一定程度影響了船舶與人員安全。結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對此類型柴油機兩起典型的故障案例進行分析處理。

1 超速保護裝置工作原理

柴油機用超速保護裝置來制止如調(diào)速器故障所產(chǎn)生的柴油機超速現(xiàn)象。如果超過最大許可轉(zhuǎn)速，柴油機安裝的停機裝置開始動作。

機械超速保護裝置（圖1）安裝在滑油機帶泵罩蓋上，由滑油機帶泵驅(qū)動。如果柴油機的轉(zhuǎn)速超過設定值時，彈性飛塊就會向外移動，壓下臂，臂與定位銷相聯(lián)受彈簧作用。在臂壓下心軸的同時，空氣閥打開，壓縮空氣通過到達Lambda控制器處，緊接著Lambda控制器氣缸活塞向下運動，導致調(diào)速器上的彈性拉桿被壓縮，轉(zhuǎn)動調(diào)速桿到停機位置，柴油機停機。飛塊釋放時也會同步啟動另外一種超速保護模式，臂拉動按鈕觸發(fā)電子觸點，繼電器得電，通過柴油機控制箱啟動停車電磁閥。

圖1 超速裝置原理圖

另外還可以壓下按鈕，通過桿使彈性飛塊動作，可以使柴油機緊急手動停機。如果發(fā)生超速動作，在柴油機重新啟動之前必須使超速裝置復位?？梢酝ㄟ^按鈕使之復位。

2 故障案例

2.1 故障案例1

2.1.1 故障現(xiàn)象

某船在印度洋航行期間，崗位人員在集控室正常值班，突然康世博報警系統(tǒng)發(fā)出3#發(fā)電柴油機機械超速報警并立刻停車。崗位人員第一時間到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)3#發(fā)電柴油機超速保護裝置并未動作。調(diào)出故障機組轉(zhuǎn)速運行表，發(fā)現(xiàn)該機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)并未超速。

2.1.2 故障分析

該型號柴油機電子超速轉(zhuǎn)速報警值是850 r/min，機械超速轉(zhuǎn)速報警值是860 r/min。柴油機用超速保護裝置來制止如調(diào)速器故障所導致的柴油機超速現(xiàn)象。如果超過最大許可轉(zhuǎn)速，柴油機安裝的停機裝置開始動作。機械超速保護裝置安裝在機帶滑油泵罩蓋端，由滑油機帶泵驅(qū)動。如果柴油機超過轉(zhuǎn)速，機械超速保護裝置中的氣動閥就會被打開，使待命的壓縮空氣進入Lambda氣缸內(nèi)，受壓縮空氣作用氣缸活塞向下動作，氣缸頂桿把調(diào)速桿頂?shù)酵＼囄恢?。與此同時，超速保護裝置上的行程開關動作，繼電器被接通，產(chǎn)生超速的報警信號，然后調(diào)速器內(nèi)的停車電磁閥動作。

2.1.3 故障處置

經(jīng)過故障分析可以發(fā)現(xiàn)，柴油機報警停車后，機械超速復位按鈕和Lambda氣缸都未動作，柴油機運行轉(zhuǎn)速表顯示轉(zhuǎn)速正常，證明該機并未超速?？凳啦﹫缶到y(tǒng)發(fā)出超速報警信息，說明超速保護裝置上的行程開關動作，繼電器被接通，產(chǎn)生了超速報警信號，然后調(diào)速器內(nèi)的停車電磁閥動作，致使柴油機報警停車。崗位人員對超速保護裝置進行拆檢，發(fā)現(xiàn)行程開關接線頭有所松動并有毛刺。因此柴油機故障定位為行程開關接線頭松動，在機器的振動下互相短接，導致電氣系統(tǒng)發(fā)出錯誤的報警停車信號，造成3#柴油機停車。崗位人員立即處理接頭毛刺并將接頭緊固，再次啟車，該柴油機運行正常，故障被解決。

在之后的某個航次，該船正常航行時，再次發(fā)生2#發(fā)電柴油機機械超速報警并立刻停車。崗位人員發(fā)現(xiàn)此次柴油機報警停車的故障現(xiàn)象跟之前3#發(fā)電柴油機的一樣，根據(jù)之前的經(jīng)驗，崗位人員直接拆檢超速保護裝置上的行程開關，發(fā)現(xiàn)行程開關兩相控制電路接地搭接在一起發(fā)生短路，繼電器誤動作，造成柴油機停車。

2.2 故障案例2

2.2.1 故障現(xiàn)象

某船在碼頭備航時，1#發(fā)電柴油機本地啟動失敗，具體現(xiàn)象表現(xiàn)為：在機旁啟動1#發(fā)電柴油機，柴油機在啟動后轉(zhuǎn)速達不到發(fā)火的轉(zhuǎn)速，機器啟動失敗，簡單目視檢查一遍再次啟動，依舊無法啟動。

2.2.2 故障分析

造成柴油機無法正常啟動的原因主要有以下7個方面：

（1）柴油機燃油系統(tǒng)供油不正常。燃油系統(tǒng)管路閥件開關不正確、濾器臟堵、燃油中水分值高、系統(tǒng)進空氣。

（2）啟動空氣壓力低，轉(zhuǎn)速達不到柴油機發(fā)火要求。氣瓶壓力低，減壓閥故障。

（3）柴油機啟動馬達轉(zhuǎn)動無力。氣動馬達內(nèi)的渦輪、軸封故障，閥件、法蘭漏氣嚴重或卡死。

（4）柴油機調(diào)速器故障。調(diào)速器由于頂蓋安裝不當或長時間不動車，調(diào)速器內(nèi)部停車桿或停車電磁閥中頂桿不活絡，卡死在停車的位置。齒輪油泵的出口單向閥漏油或者驅(qū)動軸斷裂，無法建立正常的工作油壓，啟動時搖臂沒有動作。調(diào)速器潤滑油被污染，機構出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

（5）油門操縱機構出現(xiàn)故障。噴油正時不正確，噴油提前角過遲或過早；高壓油泵齒條卡滯；柱塞偶件磨損嚴重，燃油大量泄漏，柱塞泵油壓力過低。

（6）進、排氣閥卡滯或者咬死。

（7）柴油機超速保護裝置故障。氣動閥、Lambda氣缸有卡滯現(xiàn)象，保護裝置內(nèi)部結(jié)構損傷、卡滯。

2.2.3 故障排查

（1）燃油系統(tǒng)無異常，壓力顯示正常，沒有發(fā)現(xiàn)明顯氣泡和雜質(zhì)等。

（2）空氣減壓閥后壓力表顯示壓力正常，能夠滿足柴油機發(fā)火要求。

（3）氣動馬達裝置工作無異常聲音，運行無異常現(xiàn)象。

（4）調(diào)速器初步外觀檢查正常，機構能靈活運動。

（5）各缸高壓油泵齒條靈活，沒有卡滯現(xiàn)象。

（6）對柴油機進行盤車，檢查發(fā)現(xiàn)進、排氣閥上下運動正常。

（7）超速保護裝置初步外觀檢查正常，監(jiān)控臺沒有報警，檢查Lambda氣缸，發(fā)現(xiàn)氣缸活塞頂桿作用在停車搖臂上，油門操縱總桿被頂?shù)搅阄?。拆開氣缸上部進氣管路，發(fā)現(xiàn)有壓力較強的空氣，Lambda氣缸的活塞頂桿能夠自由復位。因此初步判斷為柴油機機械超速保護裝置故障。

檢查機械超速保護裝置，發(fā)現(xiàn)裝置位于停車位置并且手動復位失效，證明壓縮空氣作用在氣缸上，啟動失敗的故障定位為柴油機保護裝置氣動閥故障。對1#發(fā)電柴油機機械超速保護裝置的氣動閥開關進行更換，故障解除，啟動正常。

2.2.4 經(jīng)驗總結(jié)

（1）發(fā)生柴油機應急停車后，首先要對柴油機進行盤車，防止故障擴大化，然后再組織力量對故障進行定位、檢修。

（2）1個故障點的產(chǎn)生可能會出現(xiàn)多個故障現(xiàn)象，應該從現(xiàn)象中尋找關聯(lián)共同節(jié)點，這樣就能快速定位故障點。

（3）定期對機械超速保護裝置進行檢查，空車運行手動釋放，檢查保護裝置工作是否正常。

3 結(jié)束語

船舶遠洋航行時，保證足夠的發(fā)電柴油機在網(wǎng)運行，防止柴油機組故障停車，導致船舶失電。電力的保障非常重要，這就要求值班人員在設備發(fā)生故障時要有過硬的應急處置能力，平時要加強對設備的維護保養(yǎng)，制定相應的維護保養(yǎng)制度，確保船舶海上航行時電力保障萬無一失。