WECS監控系統在拖輪使用的常見故障

朱與俊

摘要：瓦錫蘭6L26A柴油機配WECS2000監控系統在航運船舶和工程礦山等場所使用較多，大多數作為發電機的原動機使用。而國內使用在拖輪上作為主機的并不多見。本文介紹了該系統在全回轉拖輪使用案例的結構和常見的故障及處理方法。

關鍵詞：全回轉拖輪;監控系統;主控單元（MCU）;繼電器模塊（RM）;速度轉換模塊（U174）

1 ?系統簡介

某鋼質全回轉港作拖輪，2001年制造，配備2臺1912KW瓦錫蘭6L26A主柴油機和2臺Aquamaster US3001全回轉舵槳系統。WECS2000控制系統是瓦錫蘭26系列中高速柴油機配置的控制和監測系統，主要由分控單元（DCU）、傳感器信號處理單元（SMU）、主控單元（MCU）、繼電器單元（RM）以及顯示單元（LDU）組成。其所有傳感器采集的模擬量通過DCU或SMU計算轉換成標準值進主控單元MCU通過預設的軟件進行計算與判斷，然后輸出對柴油機的監控報警和控制指令。系統結構如圖1，DCU和MCU實際裝機的數量取決于柴油機的氣缸數和參數的數量。

而繼電器單元（Relay Module，簡稱RM）在系統中與其它設備不同，是一個純硬件單元，沒有處理器和軟件。即作為主控單元自動停車指令的執行輸出，又擔任主控單元失效后的后備系統（開關量控制），并為主控單元提供電源，繼電器模塊實物RM如圖2所示。其主要功能包括：

①后備轉速測量、后備超速停車/應急停車;②為主控單元提供工作電源;③后備滑油壓力低報警/自動停車;④根據主控單元指令執行停車/自動停車;⑤主控單元工作監視;⑥常規/自動停車跨越;⑦自動停車復位;⑧常規啟動和停車;⑨故障報警;⑩發動機慢轉等。

2 ?使用中遇到的故障及其排除方法

故障一：繼電器模塊失敗報警

輪機員在備車檢查時發現左主機繼電器模塊“Relay Module failure”指示燈亮起。該指示燈亮起，說明繼電器模塊RM工作失敗，其原因有兩種可能，一是模塊內部原因，二是模塊外部原因。

①首先檢查和排除繼電器模塊內部原因：

檢查工作電源，24V正常，檢查模塊U1-U5（如圖2）各熔斷器指示燈正常;

拆下兩臺柴油機繼電器模塊總成互換裝復，發現原正常的右柴油機繼電器模塊裝在左機，仍然有該報警。由此可以初步判定模塊內部工作正常。

②檢查外部原因：

查圖紙和繼電器模塊工作原理發現，在停止和起動時，有些保護是閉鎖的，比如滑油壓力低壓停車。試起動該柴油機，穩定運轉后該模塊狀態顯示多了一條“Lube oil switch failure”指示燈亮起。由此推斷可能是滑油壓力繼電器PSZ201.2或該線路出現故障。原理圖如圖3和圖4。

根據圖3顯示，滑油壓力繼電器PSZ201.1和PSZ201.2（與模擬量控制一樣，這兩個繼電器分別用于600RPM上下兩個轉速分區，在故障三中有描述）通過兩個接線箱ATB1和ATB2后與繼電器模塊直連。

拔出繼電器模塊上（圖2）R1-R6端頭標識的排線插頭，其中R5-R6是接在壓力開關PSZ201.2上的。用萬用表測量插線組上的R5-R6兩腳電阻，不通。而該壓力開關上并聯了一個10KΩ檢測電阻，如圖4所示，未檢測到PSZ201.2的檢測10KΩ電阻，說明該繼電器接線存在斷路或檢測電阻燒毀。更換10KΩ電阻后兩個故障燈都消失，故障解決。

故障二：DCU、SMU等模塊和器件故障

DCU和SMU的硬件主板是一樣的，備件也通用，不同的是每個位置的地址分配和內置軟件，備件互為通用。在2015年至2018年期間發生過4次該類故障。發生故障時，通過它自身的復位按鈕和處于MCU的復位按鈕都不能恢復。最后的解決都是通過板卡重新加載程序或更換新控制板后重新加載程序解決。

故障三：U174模塊故障

WECS2000在本船的控制中，報警值和自動保護停車分為兩個區間，既主機轉速以600rpm為界，分為兩個區間，例如滑油壓力報警和滑油壓力停車分別為2.0bar、3.0bar和1.5bar、2.5bar。其識別單元為速度轉換模塊U174，如圖3。

故障發生主要在主機轉速越過600rpm且速率較快時會發生：轉速傳感器故障、滑油壓差報警、滑油壓力低報警，甚至多次導致滑油壓力低停車。這對隨時處于機動航行的港作拖輪來說，是非常大的安全隱患。

根據多年的故障記錄和處理，故障原因有以下幾個方面：一是U174單元本身失效或轉速區域切換不靈敏。二是U174調試不準確，可以通過主機運行中根據轉速和該單元內置指示燈來判斷和并根據指示燈來調試，也可以用模擬脈沖設備給模擬信號調試。三是滑油壓力在主機600rpm時離報警值太近，這需要提高滑油壓力來避開。本船滑油壓力調壓閥已經調整到最大，600rpm時額定溫度下滑油壓力在3.3bar左右，非常接近報警值。在2019年11月廠修期間，將廠家沒有明確黏溫指數的某牌號潤滑油換成有明確黏溫指數為95的SAE40，取得明顯的效果，試車時在轉速600rpm時額定溫度下滑油壓力達到了4.2bar。使用至今，未發生轉速區域切換時滑油低壓報警和停車故障。

故障四：外部原因引起主機起動閉鎖

在本船WECS2000中，外部傳感器接入的是螺旋槳輸入軸的轉速信號（如圖1中，外部傳感器位置接入）。曾發生幾次備車時，主機起動被閉鎖，LDU顯示外部條件不滿足。經查，都是拖輪作業間隙和廠修時岸電電壓不穩（欠壓）或系統電源長期關閉導致舵槳控制系統模塊數據丟失，未將有效信號傳送到MCU。經過對舵槳控制模塊重新加載程序后故障解決。之后將情況反饋給舵槳設備供應商，并建議EPROM換成EEPROM，改進后使用多年未發生該類故障。

3 ?總結

該系統在港作拖輪使用保有量不多，在本船輪機部多年的管理過程中，LDU、RM內部、TEU402等模塊都發生過故障。需要特別注意的是對系統防潮和防塵，潮濕的環境或雨水會導致機旁顯示器LDU損壞，這也是該系統維護中需要支出比較大的備件成本。潮氣也會導致系統絕緣低，RM中一些報警指示紅燈會半亮，甚至誤動作停車，這需要及時找到原因并排除。經過多年的摸索和改善，該輪主機監控系統逐漸趨于穩定。

參考文獻：

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