D.MEI輪副機停車啟動故障原因分析

◎ 宓保敬 交通運輸部煙臺打撈局

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D.MEI輪副機停車啟動故障原因分析

◎ 宓保敬 交通運輸部煙臺打撈局

摘 要：介紹D.MEI輪在南海某半潛式鉆井平臺作業(yè)時發(fā)生全船失電故障的應急處理，結合該輪PMS系統(tǒng)及NO.1號副機的工作原理，查找分析副機自動停車、啟動故障的原因及，詳細描述故障的修復過程，從輪機管理的角度做出經(jīng)驗總結并提出工作建議。

關鍵詞：發(fā)電柴油機 電子調(diào)速器 執(zhí)行器 電磁線圈 絕緣

D.MEI輪是一艘ATHS多功能拖輪，具有DP2功能，AUTO-0，用于海上救助打撈、溢油監(jiān)測與回收、海上石油平臺供應、散液貨供應、半潛式鉆井平臺的拋起錨作業(yè)、遠洋拖帶、ROV支持船等。船舶電站包括兩臺發(fā)電柴油機（1號：caterpillar 3512 功率 1170KW；2號：caterpillar 3406B 功率320kw）、兩臺軸帶發(fā)電機（2?1940kw），電站具有PMS功能，通過隔離開關將主配電板分為三個區(qū)域，分別為主電網(wǎng)、AQUAMASTER 和powerpack等大負載電動機、艏推和艉推分區(qū)供電。并能根據(jù)負載情況進行發(fā)電柴油機的自動啟動、并車、卸載，柴發(fā)和軸發(fā)的并車、隔離等。

1.故障發(fā)生經(jīng)過和應急處理

2015年11月18日，D.MEI輪在南海某深水工地以DP狀態(tài)靠某半潛式鉆井平臺進行供油、水、散貨、甲板貨作業(yè)，PMS采用split mode2模式，即1號副機供主電網(wǎng)用電，左軸發(fā)供伸縮槳及power pack用電，右軸發(fā)供艏、艉側(cè)推用電，2號副機備用。

00∶32，1號副機突然無報警先兆自動停車，主電網(wǎng)斷電，右主機自動停車，四臺舵機停止，艏艉推AQUAMASTER停。短時間后，2號備用柴發(fā)自動啟動并入主電網(wǎng)。現(xiàn)場輪機長立即將發(fā)生的情況告知駕駛臺，采取應急措施，防止與平臺發(fā)生碰撞，駕駛臺立即與海洋石油981聯(lián)系得其允許后，停止供油水作業(yè)，拆掉管線，恢復舵機運轉(zhuǎn)，操縱左主機逐漸駛離平臺。短暫分析右主機是離合器潤滑油失壓壓保護停車（右主機離合器齒輪箱機帶滑油泵損壞，因備件未到，使用備用油泵，由主電網(wǎng)供電，斷電時，油泵失電停止運行，導致失壓保護），安排二管輪備車啟動右主機。右主機啟動成功并檢查無誤后，PMS轉(zhuǎn)至split mode1，即左軸發(fā)供主電網(wǎng)和powerpack等大功率負載、右軸發(fā)供艏艉側(cè)推。

2.故障排查和原因分析

在一號副機停車以后集控室控制面板報警欄內(nèi)SPEED SENSOR FA I LU R E、JAC K ET WAT E R PRESS，LOW以及停車欄內(nèi)LUB.OIL PRESS.LOW報警燈閃爍，狀態(tài)欄指示啟動故障。對該輔機進行打開道門進行盤車檢查無誤，燃油、滑油、啟動空氣和冷卻系統(tǒng)檢查正常，報警復位可以消除，對該副機在遙控和在機旁進行啟動實驗，觀察滑油、燃油、高溫水等參數(shù)均正常，但啟動均失敗。控制面板停車欄的報警指示為滑油低壓報警（滑油壓力正常值4.8bar，低壓報警值3.2bar，超低壓停車保護壓力2.5bar）。查修理記錄，該副機曾經(jīng)發(fā)生過滑油低壓停車壓力控制器誤動作而停車的現(xiàn)象，所以我們懷疑仍是其誤動作導致的停車。更換該壓力控制器并調(diào)整動作值后再次啟動成功，觀察機旁轉(zhuǎn)速、燃油、冷卻水以及滑油等壓力溫度參數(shù)均正常，電壓、頻率正常。空載運轉(zhuǎn)2分鐘左右再次發(fā)生停車，控制面板狀態(tài)報警情況與第一次一樣，（該副機在發(fā)生非正常停車時滑油低壓停車都會報警），故排除壓力控制器誤動作的原因。

機旁再次啟動觀察，達到發(fā)火轉(zhuǎn)速后，但副機并不發(fā)火，懷疑其可能是因為供油不足導致的停車。檢查燃油管路的各壓力正常，沒有阻塞現(xiàn)象發(fā)生。更換燃油粗細濾器后再次啟動，成功。一切參數(shù)正常，仔細觀察機旁燃油壓力4.5bar，且無任何波動。5分鐘左右，發(fā)電機再次停車，且在機旁發(fā)現(xiàn)是轉(zhuǎn)速出現(xiàn)下降后燃油壓力才開始下降，而不是燃油壓力波動后轉(zhuǎn)速下降，故可以排除燃油系統(tǒng)故障導致停車可能。在查找引起停車原因的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了該發(fā)電機每間隔一段時間就可以成功啟動，但運轉(zhuǎn)兩分鐘左右就自動停車，再次啟動時失敗的故障規(guī)律。

檢查調(diào)速器執(zhí)行器的動作情況，發(fā)現(xiàn)啟動失敗情況時執(zhí)行器輸出軸與油門桿動作無明顯加油動作。由于該發(fā)電機采用的為電子調(diào)速器（型號woodward 2301A），其通過調(diào)速器控制單元Speed Control輸出24V電壓到調(diào)速器執(zhí)行器進而調(diào)節(jié)油門大小，從而達到控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速的目的。分析在Speed Control輸入和輸出信號突然中斷的情況下，發(fā)電機也會停車。首先測量Speed Control電源輸入發(fā)現(xiàn)無論起或停其24V電壓均正常。然后測量Speed Control輸出，發(fā)現(xiàn)在停車和啟動發(fā)電機失敗時，Speed Control輸出沒有輸出電壓，但在運轉(zhuǎn)的兩分鐘和停車過程中其輸出電壓正常。為了對Speed Control輸出信號進一步測量，脫開調(diào)速器控制單元Speed Control和執(zhí)行器的接線，在控制面板按啟動按鈕，測量Speed Control輸出有電壓信號。經(jīng)過多次測量發(fā)現(xiàn)輸出信號一直存在且正常，說明調(diào)速器控制單元Speed Control正常。測量機旁控制箱內(nèi)接線排電壓信號也正常，排除線路故障，故障應該在調(diào)速器執(zhí)行器上。

拆下執(zhí)行器本體，測量執(zhí)行器線圈接線，阻值不穩(wěn)定，在24Ω-9000kΩ之間，說明內(nèi)部有接觸不良現(xiàn)象，對執(zhí)行器進行拆解檢查。拆檢發(fā)現(xiàn)執(zhí)行器吸油導管脫落，被齒輪卡住并擠壓電磁線圈導線。移開導油管看到接線鼻已經(jīng)破損且有銅線露出，接線鼻其塑料絕緣層已完全成為碎塊。故斷定接線鼻的破損導致絕緣低，并且在運行中由于震動原因使其間歇性的接地是造成這次事故的原因。將脫落的油管修整裝復，對該接線鼻進行更換，導線破損處絕緣處理，并檢查確認正常后，重新裝機試驗，測量絕緣正常，啟動運轉(zhuǎn)正常，再無停車現(xiàn)象發(fā)生，并入電網(wǎng)后連續(xù)運行10小時正常。

第二天靠平臺作業(yè)前進行設備檢查，備車啟動1號副機并準備并電時，該副機運轉(zhuǎn)兩分鐘后再次出現(xiàn)自動停車，故障停車后重新啟動時又失敗，其故障現(xiàn)象和調(diào)速器執(zhí)行器維修前相同。

由于作業(yè)需要，無法返航維修，在隨后的停車檢查中發(fā)現(xiàn)線路電阻依然存在波動現(xiàn)象，拆下后對線路電阻進行測量，阻值為24～98Ω，變化波動比較大，查閱說明書得知執(zhí)行器線圈阻值正常為35Ω。用萬用表測量線路對地電阻，一端接線電阻為0，另一端24～98Ω，斷定仍然有一線路接地故懷疑是執(zhí)行器絕緣線圈老化進而導致的絕緣低。拆解執(zhí)行器進行檢查，外觀并無異常，分析認為是執(zhí)行器內(nèi)的電磁線圈內(nèi)部絕緣差導致電源信號丟失以致停車。返航后聯(lián)系專業(yè)修理商對執(zhí)行器電磁線圈進行更換且對調(diào)速器進行重新效驗，返船裝機后啟動運轉(zhuǎn)正常，執(zhí)行器絕緣測量正常，該副機自動停車、無法啟動的故障修復。

3.故障總結及預防

這次的故障是由調(diào)速器執(zhí)行器內(nèi)部的電磁線圈絕緣低引起，執(zhí)行器的潤滑油來自系統(tǒng)，電磁線圈在運行時浸在油中，潤滑油中的添加劑具有導電性，電磁線圈的低絕緣造成接地，給2301A一個假的停車信號，副機自動停車，停車后短時間內(nèi)執(zhí)行器內(nèi)電磁線圈仍然浸在油中，所以無法啟動。一旦執(zhí)行器內(nèi)的潤滑油回流至系統(tǒng)到低油位，電磁線圈絕緣恢復，一旦發(fā)出啟動信號，便可以啟動成功。這次副機停車故障引起的全船失電，雖然有其偶發(fā)性，但也能看出輪機管理中的一些缺陷和不足。

首先是UMAS報警處理不到位：近期集控室24V絕緣檢測顯示低絕緣，由于24v大都為控制用電，在航行中查找絕緣低的原因時考慮到影響船舶操縱安全，未能徹底查找，接地故障也未完全消除。正是由于對其他報警沒有及時的處理，在該副機執(zhí)行器線圈絕緣低情況時，覆蓋了該故障，從而掩蓋了本次故障的真實原因，使大家在故障的排查過程中走了不少彎路，浪費了許多的時間和精力。其次是設備修理不及時，右主機離合器齒輪箱油泵傳動齒輪損壞后，一直由備用潤滑油泵提供潤滑和液壓用油，即便是備件到船后由于工期原因也未裝復，船舶一直帶病作業(yè)，備用泵電源來自主電網(wǎng)，在失電時發(fā)生主機停車保護，引發(fā)艏艉推進器停止，動力不能滿足DP作業(yè)，引發(fā)險情。再次是維護保養(yǎng)不全面：由于調(diào)速器不到修理周期，船舶沒有專門的試驗臺，在定期的維護保養(yǎng)中，忽視了執(zhí)行器各內(nèi)部部件的檢查，未及時發(fā)現(xiàn)吸油管脫落、線路破損、絕緣低，以致發(fā)生停車停電和啟動故障。設備的維護保養(yǎng)是安全運行的重要保障，與安全息息相關，只有對設備及時進行定期以及科學的維護保養(yǎng)，才能及時的發(fā)現(xiàn)和消除隱患，避免設備故障的發(fā)生，變事后修理為事前預控。從而保證良好的設備狀態(tài)。

雖然本次的副機故障沒有造成重大機損和海損事故，但是這對在海上需要頻繁靠離平臺機動操作的AHTS多功能船舶來講，這種突發(fā)性的故障對船舶安全產(chǎn)生的危害更大，小故障就會導致機損、海損甚至人員傷亡事故。作為輪機管理人員在日常的管理中要保持高度責任心，從嚴管理，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，杜絕馬虎和敷衍。輪機值班人員在操作中每一個步驟都要認真、專業(yè)，以確保萬無一失，不允許出現(xiàn)“可能”、“應該”的模糊處理。都要有極強的安全意識和風險意識，對突發(fā)性的故障一定要沉著冷靜、采取合理的應對措施，以降低船舶損失和確保船舶安全。