某輪SULZER 7RT- flex 60C電噴主機,7缸,,每缸3只噴油器,采用的WECS- -9520電子控制系統(tǒng)(是早期WECS--9500系統(tǒng)軟件和硬件的優(yōu)化升級產(chǎn)品,下稱9520系統(tǒng)),人機界面可實時提供諸如燃油噴射曲線,、排氣閥運動曲線等主機運行參數(shù)的曲線和圖表,。 利用這些曲線和圖表診斷主機故障,快速且準確,對主機安全運轉(zhuǎn)大有裨益。 本文介紹利用燃油噴射曲線診斷燃油噴射故障一例,,祈指正,。 一、故 障 某輪某日錨地起錨進港,主機運行不久,當時主機轉(zhuǎn)速60r/min(2只噴油器工作),燃油指令(控制系統(tǒng)指令的油量占額定最大噴油量的百分比)22.3%,,排煙溫差報警,主機SLOW DOWN,警報系統(tǒng)顯示No.2 缸排溫比其他缸低約80C,其他六只缸正常,。 懷疑錨泊時更換的No.2缸的三只噴油器不良,停車,換回原來使用正常的三只噴油器,故障依舊,確認故障點不在噴油器,而在噴射控制單元(ICU),。
二,、燃油噴射工作原理 燃油噴射,由油量活塞左行提供燃油和壓力(右行為下次噴射做準備),受控于9520系統(tǒng)控制,通過各缸燃油噴射單元(ICU)實現(xiàn)(工作原理見圖1)。 燃油噴射控制,主要包括噴油量,、噴油定時,、工作噴油器選擇等三項。 (1)噴油量 燃油流向: 非噴射時,噴射控制閥下位工作,共軌燃油充滿油量活塞左側(cè)空間;噴射時,,噴射控制閥上位工作,,油量活塞右側(cè)的共軌燃油壓力推動油量活塞將左側(cè)空間的燃油通過噴油器噴入氣缸。 油量活塞的左行和右行,,動力是油量活塞兩側(cè)的燃油壓力差,,由噴射控制閥控制: 噴射控制閥下位工作,油量活塞左側(cè)是噴油器的啟閥壓力,油量活塞右側(cè)是燃油共軌壓力,雖然活塞左側(cè)受力面積大于活塞右側(cè),,但燃油共軌壓力(900bar) 高出噴油器啟閥壓力(375bar)更多,故活塞左行,燃油噴射;噴射控制閥上位工作,油量活塞左,、右兩側(cè)都是燃油共軌壓力,但活塞左側(cè)受力面積大于活塞右側(cè),油量活塞右行,燃油充入油量活塞左側(cè),為下次噴射做準備,。 (2)噴油定時 噴油定時,9520系統(tǒng)通過共軌電磁閥和噴射控制閥實現(xiàn): 共軌電磁閥開始上位工作(即噴油始點),控制噴射控制閥上位工作,油量活塞左行,,燃油噴射;共軌電磁閥結(jié)束上位工作(開始下位工作,停止噴油即噴油終點),噴射控制閥失去伺服油的控制動力并因復(fù)位彈簧恢復(fù)下位工作,油量活塞右行,共軌燃油充入油量活塞左側(cè)(準備下次噴射),。 噴油終點(即共軌電磁閥恢復(fù)下位工作,噴射控制閥也恢復(fù)下位工作)的信號,來自油量活塞左行達到設(shè)定位置的反饋(來自油量活塞桿右端的油量傳感器),。 即,,只要油量活塞左行達到設(shè)定位置,9520系統(tǒng)就會令: 共軌電磁閥下位工作,控制噴射控制閥也下位工作,油量活塞停止左行。 (3)工作噴油器選擇 工作噴油器選擇,也是WECS-9520電子控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的程序,,通過控制共軌電磁閥進而控制噴射控制閥的啟閉實現(xiàn): 大于15%~ 20%額定負荷(可調(diào)),三只噴油器同時工作;12%到15%或20%額定負荷(可調(diào)),兩只噴油器工作;小于12%額定負荷,一只噴油器工作,。 一只或者兩只噴油器工作時,三只噴油器定時循環(huán)切換交替使用(以均衡熱負荷、改善霧化燃燒減少油耗和煙霧排放),。 三,、燃油噴射曲線 (參見圖2) 燃油噴射曲線,橫坐標是時間,縱坐標是油量活塞位置,,顯示油量活塞位置隨時間變化,。 其中油量活塞的位移由油量信號傳感器探測并轉(zhuǎn)換為電流(mA)信號傳送到9520系統(tǒng)中心控制器,故油量活塞位置用油量信號傳感器輸出電流(mA)信號表示,。 每個缸每個噴油循環(huán)的燃油噴射曲線,自左至右可分為四段: 第1段,左端0ms起的水平直線段(油量活塞無位移,保持4.5mA),是噴油延遲時間(11.9ms,指9520系統(tǒng)核心控制器發(fā)出噴油指令但噴射控制閥仍保持下位,油量活塞尚無左移),。 右端即噴油開始時間。 第2段,第1段右端(上行)至油量活塞位移達到峰值,。 這一段是噴油階段,,噴射控制閥轉(zhuǎn)換為上位工作,油量活塞位置從4.5mA左移至最大值。 該最大值按9520系統(tǒng)核心控制器發(fā)出的噴油指令(本故障時No.4缸是8.2mA),。 這一段的右端,噴射控制閥恢復(fù)下位工作,即噴油結(jié)束(27.0ms),。 這一段噴射控制閥上位工作(噴油開始至停止)持續(xù)時間是決定噴油量的主要因素。(油量活塞位移)達到峰值(設(shè)定值)后噴射控制閥立即轉(zhuǎn)為下位工作,。 第3段,第2段右端油量活塞從位移最大值(本故障時No.4缸是8.2 mA)恢復(fù)到左移前位置(4.5 mA),。 這一段,噴射控制閥恢復(fù)下位工作,共軌燃油充入油量活塞左側(cè)空間(左側(cè)面積大于右側(cè))。 第4段,第3段右端油量活塞位置4.5mA起的水平直線段,,噴射控制閥下位工作,油量活塞在止點,準備好接下一噴油循環(huán),。 四、利用燃油噴射曲線診斷故障 從WECS-9520 控制系統(tǒng)的人機界面上截取的No.2缸和No.4缸燃油噴射曲線見圖2,No.2缸是故障缸,No.4缸是工作正常的參照缸(其參數(shù)值可視為參數(shù)正常值),,相應(yīng)參數(shù)對比見表1,。 分析No.2缸(對照No.4缸)的燃油噴射曲線和表1,可知NO.2缸的燃油噴射曲線,,第1段和第4段正常,而第2段和第3段不正常,。 (1)第2段是噴油階段(噴射控制閥持續(xù)上位工作),噴油始點(11.9ms)正常;噴油終點只有19.6 ms,油量活塞已經(jīng)到達指令的最大位置,該嘖射的燃油已噴射完畢,,不再左移并開始右移,。 對照No.4缸數(shù)據(jù)27.0ms,噴油終點提前了7.4ms,也就是No.2缸在19.6ms時噴射控制閥轉(zhuǎn)為下位工作,此次噴油結(jié)束,。 油量活塞推動燃油噴射,可視為容積式泵,燃油噴射快(提前噴射完指令的燃油量),表明其背壓低,。 其背壓取決于噴油器漏泄噴油器調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力管路漏泄等。 發(fā)現(xiàn)故障后,曾“停車漂航,,換回原來使用正常的三只噴油器,故障依舊”,可排除噴油器漏泄的可能;調(diào)壓彈簧預(yù)緊力低.燃油霧化燃燒不良,排煙溫度必定升高,而故障現(xiàn)象是“No.2缸排溫比其他缸低約80℃,排除噴油器調(diào)壓彈簧預(yù)緊力低的可能,,故開始檢查噴油管路漏泄。 主機運轉(zhuǎn)中,,拆下三只高壓油管的檢漏內(nèi)六角悶頭,,發(fā)現(xiàn)一根高壓油管的檢漏孔有油漏出;停車拆檢該高壓油管,發(fā)現(xiàn)其鎖緊螺帽處泄漏,重新上緊后主機運行恢復(fù)正常,包括噴油曲線正常和排溫正常。 鎖緊螺帽處泄漏,,可能是更換噴油器時沒有上緊到要求值;而高壓油管有套管保護,若有漏泄從夾層泄放,外管檢查很難發(fā)現(xiàn);雖有泄漏報警,但該報警集合了ICU本身泄漏,、共軌接頭泄漏、高壓油管泄漏等原因,一時也難以定位,。 故,建議值班巡回檢查增加檢查高壓油管保護套管泄放的漏泄油,。 (2)第3段是油量活塞從位移最大值恢復(fù)到左移前位置,曲線多處波動表明油量活塞移動速度多變。 油量活塞移動速度多次變化的原因有二: 共軌燃油壓力波動,或油量活塞運動阻滯,。 其他缸沒有類似現(xiàn)象,可排除共軌燃油壓力波動,。 油量活塞運動阻滯,原因可能是油量活塞與油缸間有雜質(zhì),、油量活塞與油缸間隙過大或共軌燃油至油缸管路阻塞等,。 依目前經(jīng)驗,多是油量活塞與油缸間有雜質(zhì),故一般是解體清潔ICU,同時測量油量活塞與油缸間隙(若超標,整體更換),。 由此可見,利用9520系統(tǒng)在人機界面提供的相關(guān)曲線和參數(shù)診斷主機故障,事半功倍,。 本文原創(chuàng)作者系:
中波輪船股份公司 沈少力
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