ME-C型主機ECS絕緣噪聲警報排除方法探究

徐國立 蘇玉馬 趙志強

一、引言

某新造遠(yuǎn)洋8 000 TUE集裝箱船舶主機型號為MAN 9K98ME.C，為九缸二沖程燃油電噴柴油機，功率為56 070千瓦。船舶在航行當(dāng)中突然出現(xiàn)警報“Too low ECS insulation level”，當(dāng)時主機還在持續(xù)正常運轉(zhuǎn)中，各個參數(shù)也都在正常范圍內(nèi)，絕緣值時好時壞，無法定位故障點。這種弱電的低絕緣故障嚴(yán)重時可能導(dǎo)致MPC板燒毀甚至主機癱瘓，情況危急，并且查找故障會耗費大量時間。后經(jīng)MAN公司三次派遣售后工程師上船，與船上人員以及公司機務(wù)部門三方聯(lián)合勘察、研究終于解決了該故障，并且摸索出了一套快速有效的故障診斷方法。該方法對于MAN公司的電噴機弱電系統(tǒng)低絕緣的故障診斷排除具有指導(dǎo)和借鑒意義。

二、故障描述

輪機員看到警報后第一時間到達(dá)配電間查看控制系統(tǒng)POWER SUPPLY上的BENDER ISOMETER，發(fā)現(xiàn)絕緣值只有0.1 MΩ，如圖1所示。情況非常危急，表明很有可能是控制系統(tǒng)嚴(yán)重接地。輪機長到機艙后迅速查看集控室MOPA上面的絕緣值，發(fā)現(xiàn)EICUB絕緣值也是0.1MΩ，排除了BENDER顯示器故障的可能，確定了系統(tǒng)確實接地。隨后輪機員逐個檢查接線箱，但沒有發(fā)現(xiàn)問題所在，然后停車并將系統(tǒng)電源斷掉后重新啟動，系統(tǒng)恢復(fù)正常。但是后續(xù)航行中又陸續(xù)出現(xiàn)類似情況。因為新船還處于保修期，經(jīng)MAN公司派售后工程師三次到港勘察終于解決了此問題，原因是電線磨破皮和PMI 傳感器低絕緣的問題，但是如何鎖定這些地方，卻需要耗費大量的時間和精力。

圖1 BENDER METER低絕緣值

三、后續(xù)處理

（1）此種ECS低絕緣是MAN 公司電噴柴油機的常見問題（現(xiàn)階段新的機型已經(jīng)開始加裝絕緣變壓器以降低系統(tǒng)低絕緣風(fēng)險）。該公司設(shè)計的偵測絕緣系統(tǒng)非常精密，電線振動較大和電線破皮等諸多因素都會導(dǎo)致噪聲脈沖警報，即使是電線的大角度折彎都會引發(fā)大量的噪聲脈沖。所以廠家建議在絕緣沒有低到1 MΩ前（原廠設(shè)定警報值為1 MΩ，船級社LR第二章第21節(jié)也有明確規(guī)定，250伏以下的絕緣值要高于1 MΩ），需要對整個控制線路做一番規(guī)整工作，在電線跟鐵支架或者導(dǎo)向板接觸的地方襯橡皮，然后固定。固定線夾的地方如果松動，振動可能導(dǎo)致電線磨破，這種被磨破的電線即便沒有完全裸漏也會引發(fā)大量的噪聲脈沖，監(jiān)控系統(tǒng)的絕緣值會直線下降，引發(fā)后續(xù)警報和故障。因為現(xiàn)在的問題是低絕緣時不時地被觸發(fā)，工程師難以精準(zhǔn)地查找故障點，所以第一件事情就是做全面固定和包扎。

（2）首先從缸頭層開始處理，發(fā)現(xiàn)缸頭層的接線共8處破皮，破損程度不一，但都沒有看到裸漏的線芯，如圖2所示。

圖2 線路振動磨損

這些磨損地方主要集中在兩個方面：一處為PMI接線和排氣閥傳感器接線沿缸頭向下和固定支架相交處，這些地方線路很多很密集，導(dǎo)致線路跟支架接觸，在柴油機運行時產(chǎn)生微動磨損，時間長了就導(dǎo)致絕緣低下；另外一處為排氣閥傳感器接線延伸到接近HCU J/B的位置處，這個位置固定比較松散，也在振動的情況下產(chǎn)生相對運動，從而引起磨損。對每一破損處進(jìn)行加墊橡皮包扎，然后用軋帶綁扎，從而使固定鐵架與電線隔離，同時橡皮也增加了振動緩沖，不容易產(chǎn)生磨損，如圖3所示。

圖3 線路包扎

（3）這項工作做完后，絕緣雖然稍有上升，但不是很明顯。船舶開航后，低絕緣警報仍然時有發(fā)生，但是在MOP的檢測顯示器可以明顯看出noise pulse counter 增長速度顯著下降，這說明振動產(chǎn)生的絕緣噪聲已經(jīng)得到了顯著抑制和緩解，而且沒有警報時絕緣比往常提高了許多，但是仍然時不時地會觸發(fā)絕緣基本為零的警報。

（4）多次與MAN公司郵件溝通后，接受了MAN公司的指導(dǎo)建議，會同公司機務(wù)部門綜合研究后形成以下檢測步驟。

MAN公司的常規(guī)檢測辦法：

控制系統(tǒng)的CCU：①主機停車狀態(tài)下檢測。②準(zhǔn)備工具。③斷開絕緣檢查表 Bender monitoring的電源。④測量24 V和接地線之間電壓值。⑤將CCU1上面的MPC板的電源插頭J1 拔下（這時第一缸將會停止工作）。⑥再次測量 24 V電壓值。⑦如果兩次測量的電壓值有明顯變化，說明這個MPC電路板低絕緣。⑧如果電壓值沒什么變化，那么說明問題不在CCU1的MPC板，繼續(xù)查找下一個CCU。⑨將CCU1恢復(fù)正常工作。⑩當(dāng)CCU1顯示處于正常狀態(tài)時，按照上述步驟檢查CCU2。

對于ACU/ECU/EICU，因為它們的控制電路板都是MPC板，所以絕緣檢查方法跟CCU的檢查方法是一樣的，但是需要注意的是要每次斷開一個MPC，這樣才能精準(zhǔn)地定位故障點。

當(dāng)故障點被精準(zhǔn)定位在某一個MPC板時，再按以下步驟檢測：①將故障MPC繼續(xù)投入正常運行狀態(tài)。②為了保證MPC的正常工作，不要將角度編碼器和網(wǎng)絡(luò)端口(40-47和65-66）斷開。③上述工作準(zhǔn)備就緒后，逐個斷開接線頭，測量24 V和對地絕緣值。④如果在上一步驟過程中發(fā)現(xiàn)電壓值有明顯變化，那么說明連接這個端口的線路或者傳感器是故障點。⑤在斷開電源接線柱時，需要注意當(dāng)斷開控制FIVA的接線柱時，這一缸將停止噴油，為了避免此缸長時間不工作，造成負(fù)荷不均，建議最后斷開此FIVA接線柱，先檢查其他線路。⑥當(dāng)完成故障診斷后，所有MPC板恢復(fù)正常工作。

對于CCU，檢測完成后將注油量恢復(fù)正常。

（5）以上測量方法都是理論方法，非常耗費時間。為了節(jié)省故障診斷的時間，提高效率，以下為匯集了諸多工程師和輪機長的心血并結(jié)合實船經(jīng)驗所總結(jié)出的方法，已用其成功排除了故障：

①打開監(jiān)視器MOP頁面EICU，查看NOISE PULSE COUNTER的數(shù)值，每個ACU/SCU/CCU/ECU都有噪聲脈沖數(shù)值，這些數(shù)值越高代表低絕緣的潛在問題越嚴(yán)重，而那些數(shù)值比較平均的表明缸絕緣相差不是很大，可以先忽略，這樣就篩選出了有問題的個別缸。

②針對這些特定的缸采取以上辦法測量，逐步找到低絕緣的線路或者傳感器。

③結(jié)合諸多案例和實船經(jīng)驗以及廠家的建議，我們發(fā)現(xiàn)低絕緣故障很大程度上出現(xiàn)在 SCU（排煙旁通控制系統(tǒng)）及 PMI DAU（在線示功系統(tǒng)）。

④測量前將 Bender monitoring relay（BENDER ISOMETER）插頭拔掉（指示ECS絕緣值的系統(tǒng)），因為當(dāng)有MPC在檢測過程中時，隨著斷電和復(fù)電動作，該系統(tǒng)會不斷地發(fā)出脈沖進(jìn)行download檢測，容易引起絕緣失效，如圖4所示。

⑤用萬用表的直流電壓擋位測量Power plug（J1）之電壓值（測量0 V與接地線，或24 V與接地線之DC電壓值），若電壓值介于10～16伏（+ or-）則系統(tǒng)絕緣正常，若電壓值小于5伏或大于20伏則系統(tǒng)絕緣不正常，可能有接地問題。

⑥船舶航行中如果出現(xiàn)控制系統(tǒng)ECS Low Insulation 警報時可進(jìn)行測量，依據(jù)以上判斷， 到任何一個可能接地的控制箱（EICU，ECU，ACU，SCU，PMI DAU，CCU）測量 Power plug（J1）之 DC 電壓值（0 V與接地線，或 24 V與接地線），如果絕緣低，測量電壓值應(yīng)該小于5伏或大于20伏（停車進(jìn)行檢測以防止不必要的風(fēng)險）。

圖4 拔掉Bender relay

⑦之后將 Power plug（J1）拔出（該控制箱斷電），再繼續(xù)步驟⑤的測量。如果電壓值介于10～16伏（+ or -），表示絕緣恢復(fù)正常，說明該控制箱可能接地。若測量結(jié)果依然小于5伏或大于20伏，代表該控制箱正常，將 Power plug 接回后繼續(xù)下一個控制箱的測量，直到找到接地的控制箱為止。

⑧對已經(jīng)找到接地控制箱的MPC板進(jìn)行更進(jìn)一步測量，每個MPC板上面有很多傳感器和電磁閥，根據(jù)步驟對這些傳感器或者電磁閥一步步進(jìn)行檢測，細(xì)化絕緣點：

a.將 Power plug（J1）復(fù)原。

b.不間斷地測量 0 V與接地，或 24 V與接地之DC電壓值，同時按順序逐個拔出控制箱的plug，直到電壓值恢復(fù)正常（電壓值介于 10～16伏，+ or-），確認(rèn)該 plug 是接地源。

⑨船上實際測量結(jié)果如表1所示，最終發(fā)現(xiàn)主機第一缸 PMI 傳感器接地。

四、結(jié)語

上述測量工作需要在主機停機時進(jìn)行。因為ACU控制輔助鼓風(fēng)機（Auxiliary blower）運轉(zhuǎn)和HPS機帶泵運行，如果主機運轉(zhuǎn)中斷電會造成鼓風(fēng)機停止和機帶泵的異常動作；航行中 CCU斷電，會造成主機 SLOW DOWN，同時FIVA閥和汽缸注油器都會停止工作，對汽缸造成傷害（即使是短時間的測量也有很大的風(fēng)險）。

表1 實際測量結(jié)果

經(jīng)過多次的實驗，總結(jié)出快速檢測電噴主機弱電系統(tǒng)低絕緣故障的有效方法，對于MPC板各個接線柱正常電壓的范圍都做了界定。在船舶正常航行中出現(xiàn)低絕緣的問題時，只需要短期停車按照這個步驟一個缸幾分鐘就可以測試完畢，大大縮短了故障排除時間，保證了船期，也讓一線輪機員大大減輕了在電路知識薄弱情況下面對此類故障的心理壓力。