0    引言

配備瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機的某船在大西洋定 速航行 時突然遭遇排氣閥故障，主機“slowdown”連鎖 保護也隨即被激活。  由于此時海況極差，不便漂航，因 此決定封缸運行，將船開往就近安全海域后停車處理， 更換排氣閥控制單元(VCU)后故障得以排除 。  另外 1 艘姊妹船在過去的半年時間里也接連發(fā)生過 3 次排氣 閥故障，雖然故障最終都得到成功解決，但每次故障的 發(fā)生無論是對船員的心理還是對船舶的正常運營，都 造成不同程度的影響。

不難看出 ，  近年來排氣閥故障在 RT-Flex 60C 機 型船舶中已呈現(xiàn)出普遍性和高發(fā)性的特點 ，  船舶輪機 管理人員必須對此高度重視。

1   工作原理

瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機排氣閥工作原理見圖 1。

排氣閥的工作介質為來自彈簧空氣總管的壓縮空 氣 (也稱彈簧空氣 )和來自伺服油共軌管的伺服液壓 油。來自主空氣瓶的壓縮空氣在減壓(6 ~ 6.5 bar)和干 燥后用于排氣閥的關閉 ，  一路主滑油經(jīng)伺服油泵泵壓         (100 ~ 200 bar)后用于排氣閥的開啟。壓縮空氣與排氣閥之間有 1 個單向閥連接 ，  此單向閥嵌在排氣閥外殼 內部 ， 可用內六角扳手拆除 ，   閥芯中間有 1 個節(jié)流小 孔，在排氣閥打開過程中用于泄氣泄油 。每個 VCU 包 含 1 個共軌電磁閥和 1 個滑閥 ，   由它們控制伺服油從 伺服油共軌經(jīng) VCU 活塞再到回油總管的進出，從而實 現(xiàn)對排氣閥的開閉。

瓦錫蘭 RT-Flex 60C 主機采用 WECS-9520 控制 系統(tǒng) ，  每個氣缸擁有各自獨立的 FCM-20 模塊處理本 缸的相關功能。排氣閥開啟角度由 FCM-20 模塊根據(jù) 曲軸角度、理論開啟角度和可變開啟角度 (VEO)計算 得到。當某缸 FCM-20 模塊給出開閥信號后，充當先導 閥作用的共軌電磁閥(兩位三通閥)將首先動作到開啟 位置，伺服液壓油得以流至滑閥(兩位三通閥)上部，并 使其動作到開啟位置 ，  共軌管里 的高壓伺服油進入 VCU 活塞下部，推動活塞向上快速壓縮，蓄壓管(連接 VCU 與排氣閥頂端的長管 )里的滑油形成高壓，繼而 作用在排氣閥上部的雙級活塞壓縮閥桿 ，  雙級活塞壓 縮閥桿向下運動將排氣閥打開。  當 FCM-20 給出關閥 信號時，共軌電磁閥將動作到關閉位置，滑閥在彈簧作 用力下也恢復到關閉位置 ，  切斷高壓伺服油的供給并 對 VCU 活塞下部泄壓，此時，壓縮空氣作用在空氣彈 簧活塞上的壓力足以將排氣閥關閉。

2    駕控臺監(jiān)控軟件

排氣閥閥桿的運動通過 2 個位置傳感器反饋給 WECS-9520 控制系統(tǒng) 。在集控室，可以通過 FlexView 軟件監(jiān)控排氣閥閥桿的行程 ( 由此信號可判斷氣閥是 否開關到位)以及排氣閥開啟和關閉所用的時間等，見 圖 2 ~ 5。

圖 2 和 3 所示的數(shù)據(jù)反映排氣閥閥桿的行程 。  圖 2 為 Open Position 傳感器測得的數(shù)據(jù) ，   圖示數(shù)據(jù)表示 排氣閥開啟的狀態(tài)。圖 3 為 Closed Position 傳感器測得 的數(shù)據(jù)，圖示數(shù)據(jù)表示排氣閥關閉的狀態(tài)。圖 4 所示數(shù) 據(jù)為排氣閥動作的時間 ，  從 FCM-20 模塊將開閥指令 發(fā)出到排氣閥開度達到 15%的這段時間稱為 Openning Deadtime；相反，從關閥指令發(fā)出到排氣閥達到 85%的 關閉狀態(tài)，這段時間稱為 Closing Deadtime。圖 5 為 On Time Open/Close 界面 ，  代表共軌電磁閥從一種狀態(tài)動 作到相反狀態(tài)所需時間，如果該時間大于 2.5 ms，說明 共軌電磁閥故障。

利用排氣閥曲線可以精確記錄下每個排氣閥在開 啟或者關閉過程中的趨勢圖 ，  點擊 FlexView 軟件左上 角 view 選項方可查看。不同氣缸的曲線可以放在一起 比較，以診斷工作不正常的排氣閥。圖 6 為故障發(fā)生時 保存下來的排氣閥曲線 ，  不難看出平直的曲線所代表 的故障排氣閥一直處于打開狀態(tài)。

3   故障診斷分析

3.1   故障現(xiàn)象

        (1)  故 障報警為 ME Exhaust valve 7#  failure，ME Exh. Valve Late/Not Closing(slowdown) ，主機被迫 降速 運行。

        (2)FlexView 軟件上 7#  缸 Open Position 界面顯示 為 6.4 mA/6.7 mA，與其他缸相近；Close Position 顯示為 6.5 mA/6.6 mA，而其他各缸都在 15 mA 附近。由此可推 測出排氣閥未能正常關閉。

        (3)當主機停車后排氣閥偶爾能關閉，但關閉過程 緩慢；啟動后又保持在開啟位置。

3.2   故障分析及排除

由于是單缸排氣閥故障 ，  并且彈簧空氣壓力與伺 服油共軌壓力都在正常范圍內 ，   因此使用排除法在與 7# 缸相關的部件中尋找故障點。

        (1)檢查空氣彈簧單向閥是否堵塞。排氣閥不能關 閉，首先推測可能是空氣彈簧的單向閥出現(xiàn)問題。空氣 彈簧單向閥堵塞使空氣不能進入空氣彈簧活塞下部或 進氣不足而導致排氣閥關閉困難 。在拆出單向閥清潔 并裝復后，用油頭間的壓縮空氣(6 bar)管接至排氣閥， 試驗其開關性能，此時，能清晰聽見排氣閥與閥座的敲 擊聲，然而在啟動主機后故障未見任何改觀。

        (2)檢查排氣閥閥桿是否積碳。主機經(jīng)過長時間的 工作，就可能會在排氣閥閥桿結上油泥或者積碳，排氣 閥運動就會受阻，導致排氣閥關閉困難。準備工具對故 障排氣閥進行更換。然而在按下滑油泵停止按鈕的一 瞬間，F(xiàn)lexView 界面上 7#  缸 Close Position 數(shù)據(jù)從之前 的 6.0 mA 瞬時變到 14.9 mA，即排氣閥能迅速關閉，意 味著排氣閥閥桿的運動并未受阻 ，  排除排氣閥閥桿積 碳的可能性。  由于排氣閥的關閉發(fā)生在關閉滑油泵的 瞬間，因此推測故障可能出現(xiàn)在排氣閥的 VCU 單元上。

        (3)更換并檢查排氣閥的 VCU 單元。更換 7# 缸排 氣 閥 的 VCU 單元后再次啟動主機 ，  發(fā)現(xiàn)故障得以排 除，氣閥可以正常關閉。  由此可以確定，排氣閥不能正 常關閉是由于 VCU 單元出現(xiàn)故障 。對換下的 VCU 單 元進行拆卸 ，  檢查發(fā)現(xiàn)除蓄壓管補償油路上的 1 個節(jié) 流濾器松脫外，未見其他異常。結合說明書推斷得出：故障的發(fā)生很可能就是由于此節(jié)流濾器的松脫 ，  進入 蓄壓管的補償油的流量增大，壓力升高，使得關閥時彈 簧空氣需要克服的背壓增大，從而導致關閥困難。

此次故障的成功排除 ，  得益于在?；捅玫囊凰?間，觀察到 FlexView 界面上排氣閥狀態(tài)的變化，進而推 斷故障點可能出現(xiàn)在 VCU 單元上，避免耗時耗力更換 排氣閥。

3.3   排氣閥的日常保養(yǎng)維護工作

若遭遇排氣閥故障 ，  在確定彈簧空氣單向閥無問題的前提下，建議先停掉滑油泵，看排氣閥能否正常關 閉，再停掉彈簧空氣的供應，看排氣閥能否正常打開。如果開關都正常 ，  可以基本排除排氣閥本體故障的可 能性，轉而從伺服油路上找故障。  同時，也可以借助伺 服油服務泵在 FlexView 軟件上手動測試排氣閥的相關 性能 ，  測試時安排人員到對應排氣閥處用手握住蓄壓 管(也可側耳傾聽)，感知其脈動。若沒有脈動或脈動微 弱，可基本確定 VCU 存在故障。

另一方面 ，   良好的日常管理對避免排氣閥故障的 發(fā)生也起著積極的作用，建議做到以下幾點。

        ( 1) 每 天 及 時 放 殘 ，放掉空氣干燥器里的凝水 以及彈簧空氣總管里的殘油 ，  減小單 向 閥臟堵 的可 能性。

        (2)及時清洗主滑油自沖洗濾器和伺服油自沖濾器，確保滑油潔凈。

        (3)加強對滑油分油機的維護管理，控制分油溫度 在 90 ~ 95 ℃，提高分離效果。

        (4)定期對彈簧空氣單向閥、VCU 上濾器以及排氣 閥頂上濾器進行拆檢和清潔。

        (5)每天巡回檢查時應注意各缸蓄壓管溫度和脈 動有無異常。

        (6)多關注 FlexView 軟件上各參數(shù)變化，定期以截 屏方式將數(shù)據(jù)保存下來，以備日后對比，對變化明顯的 排氣閥要格外關注，并及時做出預案。

        (7)無論何時，在關彈簧空氣之前先?；捅?，開 滑油泵之前先確定彈簧空氣已經(jīng)開啟 ，  防止排氣閥卡 死在開啟狀態(tài)。