超实用：一次艰难的MAN B&W MEC电喷主机动力油系统内漏查找过程！
前言:MAN B&W6S50ME-C8 主机设置了 3 台机带液压油泵和两台电动液压油泵，保证在动力油供应方面有一定的冗余量！动力油系统中各类液压执行元件和相关阀件在主机长期运行后总会有一定量的磨损，从而导致主机动力油的内漏。导致主机运行过程中相关报警的频繁发生甚至因为液压油压力过低而自动停车的故障：比如机带泵斜盘角度过大而偏离设定值报警；极低港速下机带泵供油不足需要电动泵的伴行运转；停车马上再启动主机时动力油压不足报警甚至影响主机正常启动；备车时一台电动液压泵满足不了动力油压而需要 2 台电动液压泵同时运行等等故障现象！机动用车过程中频繁报警导致机舱值班人员忙于复位及应急处置，如果驾驶台主机面板警报导致引水员的关注则会带来投诉甚至取消进港及 PSC 检查的高度风险！本文以XX轮为例，分享对于液压动力油系统压力的分析处理过程经验。该轮主机的动力油系统根据维修记录，自 2013 年起就已经存在液压系统油压低的故障（交船不到 2 年），厂家服务工程师先后登轮做了过两次检查，都认为是系统内漏； 2016 年厂修时也全面检查过，但是都没有能找出内漏所在，因此也不能从根本上解决问题。2018 年 6 月份，笔者首次接任该轮轮机长后，对该主机液压系统压力低的情况进行重点观察，经过近三个月的观察与相关阀件的拆检、更换相关的部件后的结果比较与分析，困扰多年的问题终于得到基本的解决！一、故障现象以及分析处理据交班轮机长介绍：本轮主机在备车时单台电动油泵的压力不能满足机动用车要求，须启用二台；之前停车状态单台泵压力可以调节到正常压力值 220bar 左右，但是用车后压力迅速下降并导致停车。接班离港机动用车过程中观察及后续各港进行检查分析处理情况如下：1.故障表象
20180609 日上午备车开航离上海港对主机动力油系统工况观察如下：备车使用两台电动液压泵，此时动力油压力为218bar（图1）主机启动运行后；加速到 slow 即 45rpm 时，两台电动液压泵延时停止，此时三台机带泵斜盘开度分别为 50% 97% 97%；加速到 half 即 54rpm 时机带泵斜盘开度为 48%，88%，88%（正常情况下斜盘开度约为 50% 62% 62%左右）；加速到 full 即 90rpm 时机带泵斜盘开度为 50%，75%，75%（正常情况下斜盘开度约为 50% 63%63%左右）；
降速到 slow 即 45rpm 时机带泵斜盘开度为 50% 97% 97%（正常情况下斜盘开度约为 50% 64%64%左右）。此时在电动液压泵未启动运行的情况下主机 MOP 电脑发出 large curve from modelcurve 报警（图2），即提示此时主机机带泵斜盘开度已经偏离设定值上限而报警，然后一台电动泵投入运行！警报不消失！降速到 dead slow 即 35rpm 时，一台电动泵自动启动运行，机带泵斜盘开度为 78% 99% 99%（正常情况下斜盘开度约为50% 72% 72%左右）。停车后两台电动液压泵自动启动。（系统设定 209bar 自动启动备用电动泵，202bar 低压报警，报警后显示车未备妥，start block）2.故障分析根据交班轮机长介绍以及开航机动用车观察判断，我轮主机动力油系统已存在明显的内部泄漏。泄漏的部位可能包括动力油系统中各阀件如309 阀，310 阀，311 阀，315 阀，316 阀，两台液压电动的出口止回阀，三台机带泵出口与进口间的止回阀，6 只 FEVA阀等等，甚至于动力阀块内部通道都有可能存在一处或者多处渗漏！这就是为何2 年来， 虽然经过多次安排修理检查都没能找出泄漏之处的原因所在。要找出内漏的部件，须采取节点排除法，从简单到复杂的过程，因此必须制定一个行之有效的办法来。3.处理过程：（1）电动液压泵工况确认：20180617 对两台电动液压泵分别进行压力调节，分别调节调压阀 225 阀，发现就算调到底，单泵情况下系统压力都只能维持在200.5bar，即单泵运转工况下，无法调压到备车正常工作压力 220bar，而两台泵就能达到 222bar，说明系统存在严重内漏，流量损失！油泵应该是没有问题，可以排除磨损的可能；调压阀暂时恢复原位。（两台电动泵一起运行系统压力保持 222bar）
单独启动 NO.1 电动液压泵，分别单独关闭各缸 FIVA 阀的 420 阀及气缸油动力油阀 560 阀（参见图3），观察系统压力变化如下：各缸 FIVA 阀及汽缸油动力油阀状态系统油压值NO.1 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开219barNO.2 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开231barNO.3 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开218barNO.4 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开231barNO.5 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开231barNO.6 缸 420 阀及 560 阀关，其他各缸 420 阀及 560 阀开231bar这一组数据说明可能两个问题，要么 NO.1,3 缸FIVA 阀的 420 阀或气缸油动力油阀 560 阀关闭不严实， 要么 NO.2,4,5,6 缸 FIVA 阀及气缸油动力油阀存在内部泄漏！从查漏的角度讲，需要对NO.2,4,5,6 缸 FIVA 阀进行验证性更换检查。同时也证明了第 1 步中所验证的结果，油泵没有问题。（2）压力建立时间检查：20180620 日使用 NO.2 电动液压泵进行相关检查。各缸 560 阀全部开，然后单独一个缸 420 阀开,其他各缸 420 阀关，检查建立压力及时间，从下表可以看出NO.2,4,5,6 缸开的情况下，系统建压时间明显偏长，可能存在比较大的泄漏，需要进一步进行检查。各缸 420 阀状态系统建立压力建立压力耗时1 缸 420 开，其他各缸 420 阀关221bar04.37’2 缸 420 开，其他各缸 420 阀关223bar05.62’3 缸 420 开，其他各缸 420 阀关221bar04.27’4 缸 420 开，其他各缸 420 阀关222bar05.23’5 缸 420 开，其他各缸 420 阀关221bar05.12’6 缸 420 开，其他各缸 420 阀关220bar05.17’各缸420 阀全部开，然后单独一个缸560 阀开,其他各缸560阀关，检查建立压力及时间，根据结果偏差不大说明气缸油阀问题不大。各缸 560 阀状态系统建立压力建立压力耗时1 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’54”2 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’44”3 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’54”4 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’51”5 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’52”6 缸 560 开，其他各缸 560 阀关203bar01’51”（3）三台机带泵进行校验机带泵号状态电流1 号机带泵正车港速全速5.9MA1 号机带泵倒车港速全速18.9MA2 号机带泵正车港速全速6.1MA2 号机带泵倒车港速全速19MA3 号机带泵正车港速全速5.9MA3 号机带泵倒车港速全速19MA机带泵校验，各泵工作正常。从以上的第 2 至第 4 步的检查结果，基本上可以认定，部分 FIVA 有泄漏，也是以前包括厂家的服务工程师都没有去想到的，毕竟根据厂家介绍FIVA 的使用寿命是 8 年，所以都把它给疏忽了，也就是因此耽误了问题的解决。再继续进一步核查其他的部件状况。（4）相关阀件检查打开 NO.6 缸曲拐箱道门，检查系统泄油阀 315 阀不漏油，打开 315 阀后有油泄出，说明 315 阀是完好的。拆检 310 阀和 311 阀，发现阀芯活动自如，阀弹簧完好，各密封令正常。阀芯及阀座接触面均未发现明显异常，虽然厂家工程师认为这两个阀的状态不能凭外观判断其密封性能的好坏，但是考虑到310 阀在系统压力达到 310bar 时才会开启，311 阀则在系统压力达到 315bar 或者在安保系统触发的情况下的时候才会开启。平时 310 阀和 311 阀都是常闭的，所以泄漏的可能性相对较小。而系统单向阀则有多道，好几道单向阀同时失效串油的可能性也较小，且经过检查，在机带泵运行的情况下，两台电动泵出口压力均为0，说明机带泵运行时动力油系统的损失没有通过电动泵出口止回阀串回低压油系统。而且电动泵工作和机带泵工作时系统动力油都损失大也说明未必是因为电动泵或者机带泵柱塞套筒偶件磨损加剧，所以还是主要考虑为系统内其他部件泄漏损耗。（5）主机中层道门内动力油管系的检查因为主机油泵和电动油泵运行时该空间是回泄油通道，是没有办法进行外观检查的，所以只能在没有机油压力也就是停泵状态下做静态检查，检查了所有动力油双壁管接头，除了 NO.6缸 FIVA阀下面法兰有两个螺栓有点松，其他未发现异常， 不过这仅仅是检查的外部连接部件，双壁管内管是否有泄漏不得而知，因为本主机没有安装双壁管泄漏监控。(6)综合以上检查结果分析，部分 FIVA阀件的内漏可能性最大（即 NO.2,4,5,6缸 FIVA 阀），船上利用随船备件可以更换验证；诸如双壁管系、液压阀块是否内漏，在必要的情况下可以请厂家技术人员检查鉴定确认。(7)20180811日靠土耳其 ALIAGA港，对有怀疑的 NO.5缸 FIVA 阀进行换新（该阀本身阀块端部密封令有渗漏）。有一个小插曲就是为省点事，FIVA阀的位置传感器还是使用原来的FIVA阀上的位置传感器而没有将配套的位置传感器换上，结果送电后，主机MOP显示警报：NETA notconnected toCCU5,NETB notconnectedto CCU5, CCU5 unavailable,Cyl.5 NO cylinder lubrication ,ELFI/FIVA feedbackfailure(CCU5)等，主机安保系统显示自动减速警报（slowdown from ESC-A, slowdownfrom ESC-B,CANCEL AVAILABLE 等），对CCU5进行标定检查无效，对CCU5 进行断电重启无效，备车动车后警报不能复位！决定更换 FIVA 阀位置传感器，换回新 FIVA阀配套的位置传感器后警报消失。仔细观察后发现原来两个 FIVA 阀的位置传感器连接的内部结构有差异不一样！可能是不同批次设计的原因！经验教训就是对于电控系统的任何部件更换后一定要确认所有相关报警都处于正常位置，如有异常及时处理甚至动车看是否警报能够复位，避免开航前备车时处于被动紧急状况！更换后启动 NO.1 电动液压泵，系统油压力为 226bar，而以前单泵运行时压力仅为 200bar，此时备车时一台电动液压泵即可满足动力油压要求，且在主机停车电动泵起来过程中不再有动力油低压报警及备用电动泵起动报警，说明更换该阀后对于动力油系统的内漏有所改善！(8) 20180811 日 NO.5缸 FIVA阀更换后，机动用车时自带泵斜盘开度：主机转速1 号泵2 号，3 号泵备注35RPM99%52%100%1 台电动泵伴行45RPM93%50%94%54RPM82%51%82%90RPM75%51%75%100RPM73%48%73%(9)20180817日 NO.2缸 FIVA阀更换，此次更换送电后，未有任何警报。机动用车时自带泵斜盘开度 ：主机转速1 号泵2 号，3 号泵备注35RPM99%48%99%1 台电动泵伴行45RPM88%50%88%54RPM80%49%80%90RPM72%50%72%100RPM71%49%71%（10） 20180822日 SALERNO港开航后，因需要停车进行生活污水出海阀的换新，于是同时对 NO.6缸 FIVA阀更换。因船存的最后一只FIVA阀，其上的先导阀不知何时被拆走使用，所以只更换了 FIVA阀主阀，先导阀还使用 NO.6缸原来的先导阀，（11）在意大利 SALERNO进港机动用车过程中观察，各港速下机带泵斜盘开度与更换之前未有明显变化，所以是否该缸的先导阀内部泄漏严重呢？将原先 NO.2 缸换下的FIVA 阀连同先导阀整体换回NO.6 缸继续航行（前述测试时原来NO.2 缸和NO.6 缸测试状况相同，所以两只原先的 FIVA 阀状况基本相同）。（12）20180904 日对主机蓄能器氮气压力进行检查调整，根据说明书的要求，由原来的100bar补充到 140bar，以增加其蓄能能力，降低主机在启动后马上停车再进行启动时的压力波动情况！20180905日准备用船存的先导阀进行更换，以看其效果。换上后在主机MOP进行标定的时候却发现其不能被使用，再仔细检查比较，其中位机能与主机各在用的FIVA 阀先导阀上的中位机能原来是不一样的，再检查比较主机机带泵的比例阀， 最终确认船存的绿牌的阀都是主机机带泵的比例阀而不是FIVA 阀的先导阀！（虽然外观长得一模一样！这点提醒轮机电器人员注意区分），再在 MOP 进行标定，标定的方法在说明书上有非常详细的介绍，该缸恢复正常！二、 夯实基础回顾6S50ME-C8主机的液压系统以及主要部件的结构原理，要分析处理好液压系统故障的问题，首先需要熟悉系统相关阀件的结构原理与特性。因此在此介绍 ME 型柴油机上关键部件之一 FIVA 阀的结构与原理，熟悉了FIVA 阀的结构与原理与特性，就不难理解上述案例介绍的故障分析与处理的方法。如下图五是 6S50ME-C8 主机的液压系统简图。从系统图可以很明了的看出液压动力系统的各部件的组成位置以及工作原理。
图五 6S50ME-C8 主机的液压系统的简要图1. 重点介 FIVA阀的整体内部结构以及工作原理
图六 是 FIVA 阀的整体内部结构示意图。从图6中非常明了的看出液压控制油路的来龙去脉。FIVA 阀工作时，是在高压环境下，进行高频的往复动作，所以该阀的故障不可避免并且故障统计还是较高的，尽管厂家说该部件可靠性高，使用寿命长达 8 年。确实，该阀件在设计制造时，该阀对材质、精度、间隙等要求非常高。因此，在日常管理中，要了解 FIVA 阀的动作过程及控制原理，才能做到精心维护、保养，以确保 FIVA 阀的正常运行，减少故障，提高可靠性。从以上图5的液压系统图可以看出，柴油机每缸配套一只 FIVA 阀，它是一个带有电磁先导阀的电液式比例节流型换向阀，由导阀、主阀，位移传感器三部分组成。气缸控制单元（CCU）对该阀进行全程控制，主阀芯位移传感器把阀芯位移信号反馈至CCU，进行比较后，CCU 再输出新的信号以修正主阀芯的行程。每个FIVA 阀，控制该缸喷油及排气阀的动作。有三大功能：精准执行燃油喷射定时，并通过 FIVA阀，为燃油升压器驱动油缸提供液压动力。精准执行排气阀定时，在排气阀开启和维持开启的不同状态，通过FIVA 阀的控制，为排气阀驱动油缸提供不同的驱动动力。通过控制液压动力油的流量，来控制燃油喷射量的大小，以满足柴油机的速度负荷的要求。
先导阀是一个二位三通比例节流型换向电磁阀（如图八所示）。它接受来自于气缸控制单元（CCU）的电流信号（4-20mA），根据电磁线圈产生磁力的大小，与阀芯下端弹簧进行比较，并推动阀芯（滑阀）移动，使阀芯开度和方向发生变化，以控制进入主阀左控制室的流量和方向，最终达到控制主阀阀芯的位移和方向。先导阀输入电流>12mA 时，阀芯下移，工作在上位，P 口与 A 口相通，A口排出压力油至主阀左控制室。输入电流<12mA 时，阀芯上移，工作在下位，T 口与 A 口相通，A 口释放主阀左控制室压力油。主阀是一个三位五通比例节流型换向阀（如图六6所示）。主阀在中位时，燃油升压器驱动油缸和排气阀驱动油缸分别连通至回油油路，确保燃油升压器和排气阀驱动活塞复位。主阀右移，工作在左位，控制该缸喷油动作，包括对喷油定时及油门大小的控制。阀芯左移，工作在右位， 控制该缸开阀动作，包括对开阀定时及开阀力量的控制。由于左右二端所控制的目标不同，因此该阀设计成非对称结构，即控制喷油的右移行程大于控制开阀的左移行程。阀的“中位”仅指工作位置，并非实际上的中间位置。三、 工作感悟与经验分享在历时 3 个月，前后 16 个港口的机动用车观察、工况调节、运行检查、部件拆检并换新 2 个FIVA 阀后，本轮液压油系统已经基本恢复到说明书要求的状态，主机动力液压油系统已经不再像以往一样频繁警报，集控室感觉安静而踏实！长期以来，因为 FIVA 阀备件价格昂贵，结构复杂精密，船上很少敢去拆检，即使是内部泄漏，也很难去发现并消除它。因此，本轮液压油系统压力低的故障长期存在而不能发现与消除的原因也就不难理解了。本次在XX轮上能够勇敢地去查验并发现故障，最后消除故障，主要得益于本人日常对本机型液压系统原理及FIVA 的结构原理的深度了解，同时也与公司机务总管的支持密不可分。虽然过程耗费了大量精力，最终还是取得了较好的效果，感觉还是很有成就感的。本文作者为中远海运船员广州分公司 罗璋建轮机长张老轨 2020.5.18