MAN B&W型船用主机启动困难原因分析及处理

摘 要：阐述B&W型主机气动控制系统，在集控室控制时比较特殊的一例启动困难的故障、多角度分析其现象、原因及处理过程。

关键词：柴油机 集控室 单向节流阀 空气分配器

1.引言

某轮主机采用丹麦MAN B&W 柴油机生产的5L80GFCA型低速柴油机， 额定功率9261KW，常用转速76rpm，采用单脉冲涡轮增压器。遥控系统为5L80GA MANOEUVR SYSTEM P100 WITH BRIDGE CONTROL，已转为集控室控制操作。该轮几年前就发生柴油机倒车启动难发火的情况，尤其是在有航速情况下的倒车启动时，需要参与备车人员人力推动高压油泵齿条以在整个启动过程都在供油状态，才能启动，靠码头时需额外增加拖轮协助、并缓慢进港，曾发生在靠泊澳大利亚港口时，因倒车启动不发火而遭到引水员向AMSIA的投诉，引来PSC扩大检查。

1.故障时的启动现象

主机冲车正常后，关闭示功考克，将油门调节杆推至启动供油量位置：

①按下、松开集控室主机操纵台的启动按钮后，压缩空气进入汽缸的时间比较短，几乎是松开启动按钮的同时主机就不转了，当启动空气压力低于1.8Mpa时，还常常不能启动主机、转速表指针不动作。

②按住启动按钮，直到主机转速表指针超过12RPM的发火转速后，再松开启动按钮，其启动发火的成功率相对可靠一些。

当船舶在进出港时有一定航速下的启动情况及船上的应对方法：

①正车启动一般都能发火启动成功，有时要进行重复启动。

②倒车启动时，按下启动按钮、无论主机转速是否超过12rpm的发火转速，松开主机启动按钮后、转速迅即停止而不能发火。经常是参与备车人员在高压油泵处待命，在按下启动按钮时将各缸高压油泵的油量齿条尽量推到最大供油位置，直到主机发火运转后由调速器控制供油。

③消耗的启动空气压力下降0.25Mpa以上。当启动空气压力低于1.8 Mpa时，启动困难，必须等补够启动空气压力后才能再启动。

④每次启动时空气分配器泄放空气的时间比较长。

2.集控室控制时主机的启动原理

主机气动控制系统的气动控制元件繁多，各元件结构、作用不一样，要对控制系统可能易发生的故障进行预控和对已发生的故障进行排除，就必须要理解其控制原理和各控制元件的结构特点及其在控制系统的作用，才能有的放矢地尽早预订易损备件、及时找到故障点，排除故障隐患，保证船舶安全。

MAN B&W 5L80GFCA型主机的集控室启动控制原理如下：把主机油门调节杆调节至启动供油位置（如图 1）。

按下启动按钮，启动信号接通控制空气气源分三路同时控制启动信号到达二位阀6，下位接通，等候的控制空气进入到停车气缸7，拉动油门总杆使各缸高压油泵齿条至零位，停止供油。启动信号到达气控二位阀5，下位导通，控制空气经过单向节流阀4控制二位四通阀3，使其左位接通，控制空气进入主启动阀1的控制活塞左侧、打开主启动阀，启动空气一路进入到空气分配器和二位阀2，另一路进入到各缸的启动阀。启动信号经过单向节流阀9，一路对0.4L气瓶充气，另一路触发二位阀2、使下位接通，从启动总阀过来的启动空气进入并打开待启动气缸空气分配器的滑阀，启动空气进入到对应气缸的启动阀上部并打开启动阀，等候的启动空气进入主机气缸，启动主机。

松开启动按钮，启动信号消失，二位阀6上为通，进入停车气缸7的控制空气经二位阀6泄放，油门总杆脱离控制空气的控制转为油门调节杆控制，各缸高压油泵齿条立即恢复至设定的启动供油量的位置。二位阀5恢复至上位通，进入到二位四通阀3的控制空气经单向节流阀4延时泄放，二位四通阀经延时后右位接通，控制空气进入到主动总阀1的控制活塞右侧、关闭主启动阀，切断启动空气至主机各缸的启动阀和空气分配器的启动空气。进入到0.4L小气瓶9的启动信号空气经单向节流阀8延时泄放，二位阀2经延时后上位接通，切断从主启动阀来的启动空气，空气分配器滑阀在弹簧力作用下复位，切断进入启动阀的启动空气。

由于主启动阀的关闭和空气分配器滑阀的复位均在松开启动按钮后经过延时才动作复位，而停车气缸是没有经过延时就立即复位。因此，按下启动按钮的过程，主机气缸只进气而没有供油，松开启动按后，主机气缸还在延时进气、高压油泵立即恢复供油，松开启动按钮后是一种“油气并进”的过程，来达到启动发火。

根据说明书的规定，4和8这两个单向节流阀的延时放气是有时间要求的，阀4延时1秒，阀8延时6秒，延时时间也要相互协调，延时时间长了消耗启动空气量大，主机启动粗暴，时间短了主机就会发生只启动不能供油发火的启动故障，因此在这两个阀的调节螺钉上均有标定，警示勿轻易调节。

3.原因分析及故障处理过程

从故障时的启动现象和正常启动现象比较，倒车启动困难时有以下明显的异常现象。①需要推动高压油泵齿条使主机在整个启动过程中，高压油泵均处在供油状态，而且也发火困难。②消耗的启动空气量过大，空气分配器泄放的时间较长。③常常发生松开启动按钮后主机转速迅即回归零。④启动空气压力低于1.8Mpa时，易发生不能启动主机。⑤再结合集控室启动控制原理进行分析，主机的启动环节正常，故障出现在发火环节上。

针对上述故障的现象对相关部件进行观察、检查、分析。

①主机高压油泵的供应量齿条动作检查，按下启动按钮时，齿条立即被拉到“零位”。松开启动按钮后，齿条回复到设定的启动油量位置，不发火时再立即到达最大供油量位置。高压油泵的动作是正常的，不发火的原因就可能是高压油泵供油滞后或喷油器故障。

判断高压油泵供油是否滞后可以观察柱塞偶件是否内漏，拆检出油阀是否有故障，检查喷油定时，喷油器是否故障，简单的方法就是测取手拉示功图进行分析，判断是否有发火滞后现象。从测取的示功图分析，主机发火无滞后现象。各缸的示功图对比，其压缩压力，爆发压力也一致。可以排除高压油泵的问题。

②主启动阀的动作过程检查，按下启动按钮时主启动阀能够立即打开，松开启动按钮后也立即关闭，主启动阀关闭时无任何的延时过程。二位四通阀3无外漏，主气动阀的控制阀也无外漏，说明单向节流阀4的故障性大，延时泄放空气功能失效。拆检该阀发现单向阀的阀芯橡胶已经碳化，并且方向装反，相当直通、无单向功能，更换阀芯，恢复单向功能。节流阀阀芯拆检，无异常。

③拆检单向节流阀8，发现内部有较多的油泥，单向阀芯卡在开位，不能复位，也相当于打开的截止阀，无单向作用，延时放气的作用也失效，清洁后，恢复正常。

④检查空气分配器各滑阀活动情况，均能推动无卡阻，复位也正常。表面的检查正常不足以证明部件内部就不存在故障。拆出空气分配器各滑阀检查，发现阀座和滑阀均有不同情度的磨损，部分滑阀与阀座的间隙超出1mm，滑阀均存在严重的内漏，这就是为什么启动空气压力低于1.8Mpa时不能启动主机的原因。正是由于内漏过大，启动空气压力降低时无法打开滑阀，使从启动总阀来的启动空气不能有效地利用，即使4和8两个单向阀完好、延时进入汽缸的启动空气也少，低于1.8Mpa的启动空气均从空气分配器的泄放管排出。更换分配器的滑阀后，启动主机发火启动正常，在载货航速4.6节时进行倒车启动试验正如正常启动现象一样，在启动空气压力低于1.2Mpa时，启动主机正常。

4.结束语

通过上述启动过程存在的故障分析和解决故障的过程，我们可以看出在启动过程中的发火环节上的“油气并进”时间太短，单向节流阀4和8的延时泄放失效，空气分配器滑阀的磨损等是造成启动困难的主要原因，而且这三个部件出现故障都不是突然的，是一个缓慢增进的过程。因此，在柴油机启动控制系统的管理中要注重观察启动过程的每一个细分环节、在哪一个环节出现异常时，能够及时作出分析，判断故障在哪个控制元件。理解清楚控制系统中每个控制元件的结构、作用，以免出现拆检了，也看不出是否有故障存在。

参考文献：

MAN B&W 5L80GFCA型主机说明书.