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臺發電機組的原動機，韓國現代HFC 6508-84K作為發電機組。單臺發電柴油機最大持續功率810 kW，轉速750 r/min，原動機的穩定性和機組之間的并網操作依然存在異常突發情況，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。結合多年的工作經驗，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速器故障所產生的柴油機超速現象。如果超過最大許可轉速，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，由滑油機帶泵驅動。如果柴油機的轉速超過設定值時，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，導致調速器上的彈性拉桿被壓縮，轉動調速桿到停機位置，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發出3#發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場檢查，發現3#發電柴油機超速保護裝置并未動作。調出故障機組轉速運行表，發現該機轉速平穩并未超速。

2.1.2 故障分析

該型號柴油機電子超速轉速報警值是850 r/min，機械超速轉速報警值是860 r/min。柴油機用超速保護裝置來制止如調速器故障所導致的柴油機超速現象。如果超過最大許可轉速，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，由滑油機帶泵驅動。如果柴油機超過轉速，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，受壓縮空氣作用氣缸活塞向下動作，氣缸頂桿把調速桿頂到停車位置。與此同時，超速保護裝置上的行程開關動作，繼電器被接通，產生超速的報警信號，然后調速器內的停車電磁閥動作。

2.1.3 故障處置

經過故障分析可以發現，柴油機報警停車后，機械超速復位按鈕和Lambda氣缸都未動作，柴油機運行轉速表顯示轉速正常，證明該機并未超速?？凳啦﹫缶到y發出超速報警信息，說明超速保護裝置上的行程開關動作，繼電器被接通，產生了超速報警信號，然后調速器內的停車電磁閥動作，致使柴油機報警停車。崗位人員對超速保護裝置進行拆檢，發現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，導致電氣系統發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，再次發生2#發電柴油機機械超速報警并立刻停車。崗位人員發現此次柴油機報警停車的故障現象跟之前3#發電柴油機的一樣，根據之前的經驗，崗位人員直接拆檢超速保護裝置上的行程開關，發現行程開關兩相控制電路接地搭接在一起發生短路，繼電器誤動作，造成柴油機停車。

2.2 故障案例2

2.2.1 故障現象

某船在碼頭備航時，1#發電柴油機本地啟動失敗，具體現象表現為：在機旁啟動1#發電柴油機，柴油機在啟動后轉速達不到發火的轉速，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）柴油機燃油系統供油不正常。燃油系統管路閥件開關不正確、濾器臟堵、燃油中水分值高、系統進空氣。

（2）啟動空氣壓力低，轉速達不到柴油機發火要求。氣瓶壓力低，減壓閥故障。

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

（4）柴油機調速器故障。調速器由于頂蓋安裝不當或長時間不動車，調速器內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。調速器潤滑油被污染，機構出現卡滯現象。

（5）油門操縱機構出現故障。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氣缸有卡滯現象，保護裝置內部結構損傷、卡滯。

2.2.3 故障排查

（1）燃油系統無異常，壓力顯示正常，沒有發現明顯氣泡和雜質等。

（2）空氣減壓閥后壓力表顯示壓力正常，能夠滿足柴油機發火要求。

（3）氣動馬達裝置工作無異常聲音，運行無異常現象。

（4）調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，沒有卡滯現象。

（6）對柴油機進行盤車，檢查發現進、排氣閥上下運動正常。

（7）超速保護裝置初步外觀檢查正常，監控臺沒有報警，檢查Lambda氣缸，發現氣缸活塞頂桿作用在停車搖臂上，油門操縱總桿被頂到零位。拆開氣缸上部進氣管路，發現有壓力較強的空氣，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，發現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 經驗總結

（1）發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個故障點的產生可能會出現多個故障現象，應該從現象中尋找關聯共同節點，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 結束語

船舶遠洋航行時，保證足夠的發電柴油機在網運行，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，制定相應的維護保養制度，確保船舶海上航行時電力保障萬無一失。