淺談瓦錫蘭主機控制及其案例分析

劉長根

摘要：本文主要介紹瓦錫蘭主機控制系統(tǒng)的組成，各個組成部分的主要功能，以及在主機實際使用過程中的真實案例分析及故障處理。

關鍵詞： ?瓦錫蘭主機;控制系統(tǒng);速度控制;調(diào)速;WECS-7000

1引言

隨著船舶自動化程度的不斷提高，新建船舶的主要設備都配置了比較先進的自動控制系統(tǒng)，那么了解船舶的動力核心—主機及其控制系統(tǒng)則顯得尤為重要。中交上海航道局新海鳳輪的主機使用的是瓦錫蘭柴油機，此主機控制系統(tǒng)采用的是WECS-7000控制系統(tǒng)。WECS-7000是一套集柴油機監(jiān)測，控制和安全保護功能于一身的自動化控制系統(tǒng)。下面就簡單介紹一下WECS-7000控制系統(tǒng)的基本組成及其主要功能以及實際使用過程中的問題。

2瓦錫蘭主機控制系統(tǒng)WECS-7000的組成

瓦錫蘭主機控制系統(tǒng)WECS-7000主要由信號采集單元，處理單元，顯示單元，通訊單元及執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。主機上所有的傳感器都與主控模塊MCM700，數(shù)據(jù)采集模塊CCM-10和FE&TC Acquisition Moudle，繼電器模塊Relay Module，或者機側(cè)顯示屏Local Display Unit相連接。此控制系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接線都在中間接線箱Junction box內(nèi)連接。接線箱內(nèi)還裝有WECS系統(tǒng)的電源模塊和提供WECS系統(tǒng)輸入/輸出信號的電氣隔離模塊。具體各個部分的聯(lián)系如下圖：

WECS-7000系統(tǒng)中的模塊及主要功能如下：

主控模塊MCM700：主要負責執(zhí)行主機的安全保護;

數(shù)據(jù)采集模塊CCM-10：主要采集與主機氣缸有關的參數(shù);

數(shù)據(jù)采集模塊FE&TC Acquisition Moudle：主要采集與主機渦輪增壓器有關的參數(shù);

繼電器模塊Relay Module：主要功能包括主機轉(zhuǎn)速的安全備用，主機滑油壓力，主機高溫水溫度，主機高溫水壓力的顯示以及主機應急停車等;

通訊模塊CAN-Repeater：主要用于主機維護調(diào)試等的通訊;

機側(cè)顯示屏Local Display Unit：主要用于顯示主機的各項參數(shù)及安保報警記錄等;

機側(cè)控制板Local Contol Unit：主要用于主機機側(cè)啟動，停車，沖車及復位等;

系統(tǒng)對所有安裝在發(fā)動機上的傳感器信號都單獨地進行測量和處理。對于除了安全系統(tǒng)后備傳感器的其它傳感器信號，系統(tǒng)根據(jù)需要的精度采用適當?shù)乃俾蔬M行采樣。主控模塊（MCM700）作為控制系統(tǒng)的核心負責對這些傳感器信號（二進制）的狀態(tài)變化進行實時監(jiān)視。狀態(tài)變化是指傳感器數(shù)值超過預先設定的動作點，如報警，安全停車，降負荷請求，預供泵或備用泵起停控制等。所有相關的測量值或計算值都可以在機側(cè)顯示屏Local Display Unit上顯示或通過Modbus通訊至機艙報警和監(jiān)測系統(tǒng)AMS在集控室電腦中顯示。安全系統(tǒng)后備傳感器信號的狀態(tài)變化則由繼電器模塊（Relay Module） 監(jiān)測處理。這里狀態(tài)變化是指超過預先設定的安全停車值。安全停車信息也同樣傳送到主控模塊（MCM700），因此可以在機側(cè)顯示屏顯示。

3瓦錫蘭主機控制系統(tǒng)WECS-7000的功能

WECS-7000的主要功能包括：主機各項參數(shù)的監(jiān)控，主機正常啟停和運行中的轉(zhuǎn)速控制，以及應急情況下的減負荷及安保停車等。其中：主機正常遙控啟動時為了防止損壞主機或傷害主機周圍的操作員工，控制系統(tǒng)設置了許多閉鎖條件，如主機滑油壓力低，缸套高溫冷卻水溫度高，缸套高溫冷卻水壓力低，主軸承溫度高，盤車機合排，軸帶發(fā)電機軸承溫度高，推進離合器合排等;正常運行時也設置了一些安全保護，在主機出現(xiàn)危險情況時，可以使主機停下來，保護主機，如：主機主軸承溫度高，缸套溫度高，電氣超速，滑油低壓，高溫冷卻水溫度高，高溫冷卻水壓力低等。

4瓦錫蘭主機控制系統(tǒng)故障案例

只有在了解了主機控制系統(tǒng)的組成及功能原理之后，才可以在主機出現(xiàn)問題時有清晰的思路，判別故障的可能原因，對控制系統(tǒng)有針對性的檢查，從而找到故障點，比如：

4.1案例1：

新海鳳輪左主機正常運行時，左主機參數(shù)中滑油壓力，缸套溫度，氣缸排溫指示等重要參數(shù)全都顯示9999同時機艙報警監(jiān)測系統(tǒng)AMS報“左主機WECS故障報警”，致使主機監(jiān)控功能消失，嚴重時主機都不能啟動。通過對控制系統(tǒng)的分析及檢測回路的重點檢查，發(fā)現(xiàn)這些相關參數(shù)的檢測控制回路中到主控模塊的部分信號電壓偏低只有19V，比圖紙中的24V低很多，通過分段排查最后確認故障點為左主機機側(cè)控制箱重載連接器X3 Harting HAN 40D內(nèi)一根插針彎掉，與旁邊插針短路，致使控制系統(tǒng)部分電壓降低，控制系統(tǒng)死機報警所致，插針重新接復后控制電壓恢復正常，試驗至今左主機運行良好。

雖然只是一枚小小的插針，卻能影響我們整臺主機的使用，但是要找到問題的故障點卻需要我們對整個系統(tǒng)的構(gòu)成有個全面的認識，只有了解了主機的控制系統(tǒng)才能在遇到相關問題時有清晰的思路，從而分析問題，查找問題，解決問題。

4.2案例2：

新海鳳輪右主機正常運行時，機艙AMS警報監(jiān)測系統(tǒng)顯示左主機超速停車報警，左主機突然停車。

由于我們了解了主機調(diào)速過程是由轉(zhuǎn)速傳感器采集主機轉(zhuǎn)速信號，之后反饋給主機控制系統(tǒng)，由主機控制系統(tǒng)通過對主機設定轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速進行比對，從而調(diào)節(jié)調(diào)速器的執(zhí)行機構(gòu)進行主機調(diào)速。所以我們重點對以下幾個方面進行檢測：

1.輸入信號

— 所有輸入信號的標度比例是否正常

— 所有輸入是否都已很好屏蔽并且沒有電磁干擾

— 所有控制系統(tǒng)接線是否正確

— 輸入控制器的所有輸入信號是否正確對號