LM2500燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)典型故障的分析及排除

許旭洲,楊叔華,許 光，徐百匯，梁前超

(1.4802工廠,海南 三亞 572018；2.海軍工程大學(xué)，湖北 武漢 430033;3.某裝備部，浙江 寧波 312022)

LM2500燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)典型故障的分析及排除

許旭洲1,楊叔華2,許 光3，徐百匯3，梁前超2

(1.4802工廠,海南 三亞 572018；2.海軍工程大學(xué)，湖北 武漢 430033;3.某裝備部，浙江 寧波 312022)

以聯(lián)合動(dòng)力裝置為研究對(duì)象，采用比對(duì)分析法對(duì)該動(dòng)力裝置監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分析并對(duì)其故障進(jìn)行排除。文章總結(jié)了燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中常見(jiàn)的幾種典型故障的成因并且給出了故障的排除方法。

聯(lián)合動(dòng)力裝置；模塊化；故障

1 燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

某船采用先進(jìn)的聯(lián)合動(dòng)力裝置(CODOG)作為推進(jìn)系統(tǒng)。CODOG從上至下分別由模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、遙控系統(tǒng)(RCS)、控制系統(tǒng)(ECS)組成，其中最核心的是ECS，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

本文以ECS-GT25為例分析監(jiān)控系統(tǒng)中常見(jiàn)的故障成因并分析故障排除方法，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的科學(xué)管理，從而提高設(shè)備的可靠性和維修性[1]。

圖1 ECS結(jié)構(gòu)示意圖

ECS-GT25由3部分組成：發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)(EEC)、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)(MCSG)以及振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(VMS)[2]，它們組成一個(gè)整體，檢測(cè)和控制燃?xì)廨啓C(jī)的工作運(yùn)行。ECS-GT25裝在一個(gè)箱體內(nèi)，它分成了上部的電子箱和下部的電源箱，電子箱和電源箱之間的連線通過(guò)濾孔連接。每個(gè)系統(tǒng)完成燃?xì)廨啓C(jī)閉環(huán)控制、監(jiān)視和開(kāi)環(huán)控制的相應(yīng)功能。ECS-GT25有自動(dòng)方式、手動(dòng)方式、輔助方式、機(jī)旁方式4種運(yùn)行方式。操作員在控制站選擇其中一種方式就能借助遙控系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)上的控制元件運(yùn)行ECS-GT25。

EEC的5大功能：功率控制、監(jiān)視、開(kāi)環(huán)控制、試驗(yàn)、超越。

試驗(yàn)功能的扭矩計(jì)算器試驗(yàn)可以在自動(dòng)和輔助方式下進(jìn)行。在完成測(cè)試功能之后，“COMPUTER TEST PASSED”信息出現(xiàn)。如果發(fā)現(xiàn)扭矩計(jì)算器里“COMPUTER TEST FAILURE”錯(cuò)誤信息出現(xiàn)，此時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)不能啟動(dòng)。燃油切斷閥試驗(yàn)可以在自動(dòng)、手動(dòng)和輔助方式下進(jìn)行。所選燃油切斷閥關(guān)閉，并且燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)說(shuō)明試驗(yàn)正常；如果燃油切斷閥不能關(guān)閉，也就是燃?xì)廨啓C(jī)不能停機(jī)，說(shuō)明燃油切斷閥控制系統(tǒng)可能損壞，故障的原因必須查出。燃油系統(tǒng)試驗(yàn)功能是在啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)之前進(jìn)行燃油系統(tǒng)功能試驗(yàn)[3-4]。燃油系統(tǒng)功能試驗(yàn)在輔助方式下進(jìn)行，在燃油系統(tǒng)試驗(yàn)工作中，燃油泵、主燃油控制器、燃油切斷閥元件和燃油供油溫度、燃油供油壓力、燃油流量和主燃油壓力等各項(xiàng)參數(shù)都被測(cè)試。點(diǎn)火試驗(yàn)這個(gè)功能是檢查點(diǎn)火裝置是否能點(diǎn)火。這個(gè)試驗(yàn)必須在輔助方式下進(jìn)行，點(diǎn)火裝置試驗(yàn)只要測(cè)試“點(diǎn)火接通”信號(hào)能否由ECS-GT25接收到。在點(diǎn)火試驗(yàn)中，燃油切斷閥不能工作。

超越功能是人為地防止燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)，包括戰(zhàn)斗超越、停機(jī)超越等。主要故障表現(xiàn)為：①點(diǎn)火失敗/火焰熄滅(在供油和點(diǎn)火40 s后動(dòng)力渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟冗_(dá)不到200 ℃)；②滑油供油壓力低(在啟動(dòng)后45 s內(nèi)達(dá)不到0.042 MPa)；③動(dòng)力渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟雀?溫度達(dá)890 ℃)。如果上述故障之一在停機(jī)狀態(tài)出現(xiàn)，不執(zhí)行停車(chē)，但進(jìn)行聲光報(bào)警。超越范圍還包括PLA命令信號(hào)丟失(PLA命令信號(hào)故障)、PLA系統(tǒng)失靈(PLA系統(tǒng)故障)、轉(zhuǎn)矩或速度限制條件(超扭，超速)。如果上述情況之一出現(xiàn)，在超越范圍內(nèi)，不執(zhí)行自動(dòng)拉回慢車(chē)，并且對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)超速、超扭不加以限制。

2 監(jiān)控系統(tǒng)中常見(jiàn)故障成因分析和故障排除方法

監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)生的故障多種多樣，常見(jiàn)故障也有幾百種，表1所示為其中的幾種有代表性的故障。發(fā)生故障后為了準(zhǔn)確定位、快速查找，應(yīng)該根據(jù)故障現(xiàn)象由表及里、由外到內(nèi)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐一解決問(wèn)題，否則會(huì)引起其他故障的發(fā)生[4-5]。以下舉例說(shuō)明幾個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象、故障成因分析及故障排除方法等，以供使用、管理人員參考。

表1 控制系統(tǒng)MCS的MWK型監(jiān)測(cè)報(bào)警組件故障代碼

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)故障1

CODOG啟動(dòng)備便,但右燃?xì)廨啓C(jī)不能啟動(dòng)。準(zhǔn)備用右燃?xì)廨啓C(jī)工作，遙控方式為“GT MODE”，這時(shí)等離子顯示屏報(bào)警為“右ECS-GT25沒(méi)有備便”“系統(tǒng)功能限制”，集控室燃?xì)廨啓C(jī)的2塊UG-I30面板無(wú)法正常顯示，只有“LAMP”燈能亮。

故障成因分析：以前曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)同樣的情況，當(dāng)時(shí)將遙控系統(tǒng)的燈驅(qū)動(dòng)器板LV1-01更換后，2塊UG-I30面板恢復(fù)正常顯示，但這次根本與此無(wú)關(guān)。分析原因是右遙控系統(tǒng)的MPU10-01板和右ECS-GT25的SSK12-01板狀態(tài)指示燈不正常。將ECS-GT25復(fù)位，2塊UG-I30顯示正常，但無(wú)論將ECS-GT25電子柜和遙控系統(tǒng)、中央站怎樣復(fù)位，都不能將“ECS-GT25不能備便”故障消失，但系統(tǒng)連鎖能正常完成，啟動(dòng)備便。經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)右ECS-GT25的一根電纜接地，所以SSK12-01板顯示不正常，導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法正常傳到集控室，致使UG-I30不能正常顯示。啟動(dòng)備便后，忽略“ECS-GT25不能備便”故障，強(qiáng)行啟動(dòng)右燃?xì)廨啓C(jī)，到達(dá)慢車(chē)轉(zhuǎn)速后，立即按下“動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速信號(hào)丟失超越”按鈕，燃?xì)廨啓C(jī)能正常使用，沒(méi)有任何影響。啟動(dòng)完成后，“ECS-GT25不能備便”報(bào)警消失，但燃?xì)廨啓C(jī)一停機(jī)，這個(gè)故障又出現(xiàn)，于是可以初步確認(rèn)，在停泊狀態(tài)下將遙控方式選為“GT MODE”，而大軸沒(méi)有脫開(kāi)，遙控系統(tǒng)就認(rèn)為非法，發(fā)出“ECS-GT25不能備便”報(bào)警。

故障排除方法：在停泊狀態(tài)下如果將遙控方式選為“GT MODE”而大軸沒(méi)有脫開(kāi)，遙控系統(tǒng)發(fā)出“ECS-GT25不能備便”報(bào)警。這時(shí)應(yīng)該立刻脫開(kāi)大軸，檢查ECS-GT25的電纜接地情況，“ECS-GT25不能備便”故障消失后，正常啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)故障2

燃?xì)廨啓C(jī)UG-I30組件故障。啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)UG-I30組件的A22許多功能不能實(shí)現(xiàn)，如燃油增壓泵不能自動(dòng)啟動(dòng)、箱裝體擋板無(wú)法自動(dòng)打開(kāi)、冷卻風(fēng)扇不能自動(dòng)啟動(dòng)及其他的一些燈指示不對(duì)，A25的燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)必需的內(nèi)部聯(lián)鎖沒(méi)完成，燃?xì)廨啓C(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)，控制方式轉(zhuǎn)為手動(dòng)方式、機(jī)旁方式也不能啟動(dòng)。查找有關(guān)資料[3]，只要ECS-GT25正常工作，在遙控或監(jiān)控系統(tǒng)故障時(shí)可以用機(jī)旁方式啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，證明ECS-GT25是正常的，UG-I30組件對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)起著決定性的作用。

故障成因分析：MCS-4系統(tǒng)中的燃?xì)廨啓C(jī)監(jiān)控有2個(gè)智能監(jiān)測(cè)報(bào)警UG-I30組件，它們的結(jié)構(gòu)完全一樣，都包括3塊印刷電路板，分別為微處理器板MPU9-01、燈驅(qū)動(dòng)板MWK1-01和外設(shè)接口板MWP1-01。在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)其中的A22對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)的影響非常大，當(dāng)A22故障，燃?xì)廨啓C(jī)無(wú)論采用自動(dòng)、手動(dòng)還是機(jī)旁方式都不能啟動(dòng)。采用成因排除法，依據(jù)以下幾點(diǎn)。①在系統(tǒng)處于通電的狀態(tài)下，單獨(dú)斷開(kāi)UG-I30組件中的A22，然后通電，ECS-GT25死機(jī)，而單獨(dú)斷開(kāi)A25，ECS-GT25正常。②斷開(kāi)A22，不通電，用機(jī)旁方式完成燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部聯(lián)鎖，再把控制權(quán)轉(zhuǎn)到集控室，系統(tǒng)復(fù)位，這時(shí)A25指示“啟動(dòng)備便”，表明燃?xì)廨啓C(jī)可以啟動(dòng)。啟動(dòng)燃油增壓泵，這時(shí)進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)，無(wú)論采用自動(dòng)、手動(dòng)還是機(jī)旁方式，只要“啟動(dòng)機(jī)接通”“剎軸器脫開(kāi)”“系統(tǒng)復(fù)位”燈亮，說(shuō)明啟動(dòng)程序不執(zhí)行，啟動(dòng)失敗。③在②的狀態(tài)進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的盤(pán)車(chē)、噴油、點(diǎn)火等試驗(yàn)，均正常，證明系統(tǒng)可以正常工作。

故障排除方法：智能監(jiān)測(cè)報(bào)警UG-I30組件A22更換、檢查A25組件指示“啟動(dòng)備便”。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)故障3

CODOG啟動(dòng)備便,但右燃?xì)廨啓C(jī)MWK組件報(bào)警。準(zhǔn)備用右燃?xì)廨啓C(jī)工作，遙控方式“GT MODE”，這時(shí)MWK組件顯示屏報(bào)警為“160”“162”(見(jiàn)表1)，集控室燃?xì)廨啓C(jī)的2塊MWK面板顯示故障燈亮。

故障成因分析：在燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測(cè)回路中，MCS監(jiān)視下列值：動(dòng)力渦輪和燃?xì)獍l(fā)生器的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行壓力和溫度、啟動(dòng)機(jī)和燃?xì)獍l(fā)生器的點(diǎn)火。EEC通過(guò)傳感器信號(hào)獲取這些值，并且將它們調(diào)制后作進(jìn)一步的處理。輸入/輸出處理器獲取來(lái)自限制開(kāi)關(guān)和監(jiān)視器的二進(jìn)制信號(hào)、溫度壓力和位移傳感器的模擬信號(hào)、轉(zhuǎn)速傳感器的頻率。EEC含有一個(gè)轉(zhuǎn)矩計(jì)算器，它按照實(shí)際認(rèn)可的值計(jì)算轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)速、動(dòng)力渦輪進(jìn)口燃?xì)鈮毫?。這個(gè)轉(zhuǎn)矩被監(jiān)視，并且作為一個(gè)控制參數(shù)流入控制過(guò)程。MWK監(jiān)測(cè)組件的功用有如下幾點(diǎn)。①自動(dòng)測(cè)量和控制、顯示運(yùn)行參數(shù)P、T、位移、液位、靜態(tài)性能等；②顯示運(yùn)行參數(shù)的差值、極限值；③聲光報(bào)警及應(yīng)答。燃?xì)廨啓C(jī)MWK組件報(bào)警，表示燃?xì)廨啓C(jī)的預(yù)警參數(shù)超出了門(mén)限值。MWK組件顯示屏報(bào)警為“160”“162”(見(jiàn)表1)，可查得故障代碼報(bào)警為“160”“162”表示燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力渦輪的排出口熱電偶的接點(diǎn)溫度錯(cuò)誤和補(bǔ)償錯(cuò)誤。

故障排除方法：在停機(jī)狀態(tài)下檢查燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力渦輪的排出口熱電偶的接地電纜，如果接地情況良好，應(yīng)該更換熱電偶，故障消失后，正常啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

CODOG的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，故障的原因也是多種多樣[6]，這就要求維修和管理人員非常熟悉設(shè)備和管制系統(tǒng)，具備較豐富的電子控制系統(tǒng)知識(shí)，采取必要的科學(xué)手段。本文分析了幾個(gè)典型故障，從故障現(xiàn)象、成因和故障排除方法3個(gè)方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，以達(dá)到舉一反三的目的，實(shí)行裝備的科學(xué)管理以提高其使用的可靠性和維修性。

[1] 顧卓明.輪機(jī)維護(hù)與修理[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 張潔.LM2500燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力渦輪超速停機(jī)故障分析[J].中國(guó)修船,2015.28(1):14-15.

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[5]劉永葆,賀星.現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)新技術(shù)導(dǎo)論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2014.

[6]焦樹(shù)建.燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)裝置[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

Taking the combined diesel and gas turbine power plant as object,it is analyzed with the modulariztion and comparison,especially for the failure process.Reasons for the failures and the methods to eliminate them are obtained.

combined diesel or gas turbine power plant;modularization;failure

許旭洲(1964-)，男，廣東潮陽(yáng)人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶修理保障工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.05.011

2016-06-02