徐國立 蘇玉馬 趙志強(qiáng)

一、引言

某新造遠(yuǎn)洋8 000 TUE集裝箱船舶主機(jī)型號為MAN 9K98ME.C，為九缸二沖程燃油電噴柴油機(jī)，功率為56 070千瓦。船舶在航行當(dāng)中突然出現(xiàn)警報(bào)“Too low ECS insulation level”，當(dāng)時(shí)主機(jī)還在持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，各個(gè)參數(shù)也都在正常范圍內(nèi)，絕緣值時(shí)好時(shí)壞，無法定位故障點(diǎn)。這種弱電的低絕緣故障嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致MPC板燒毀甚至主機(jī)癱瘓，情況危急，并且查找故障會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。后經(jīng)MAN公司三次派遣售后工程師上船，與船上人員以及公司機(jī)務(wù)部門三方聯(lián)合勘察、研究終于解決了該故障，并且摸索出了一套快速有效的故障診斷方法。該方法對于MAN公司的電噴機(jī)弱電系統(tǒng)低絕緣的故障診斷排除具有指導(dǎo)和借鑒意義。

二、故障描述

輪機(jī)員看到警報(bào)后第一時(shí)間到達(dá)配電間查看控制系統(tǒng)POWER SUPPLY上的BENDER ISOMETER，發(fā)現(xiàn)絕緣值只有0.1 MΩ，如圖1所示。情況非常危急，表明很有可能是控制系統(tǒng)嚴(yán)重接地。輪機(jī)長到機(jī)艙后迅速查看集控室MOPA上面的絕緣值，發(fā)現(xiàn)EICUB絕緣值也是0.1MΩ，排除了BENDER顯示器故障的可能，確定了系統(tǒng)確實(shí)接地。隨后輪機(jī)員逐個(gè)檢查接線箱，但沒有發(fā)現(xiàn)問題所在，然后停車并將系統(tǒng)電源斷掉后重新啟動(dòng)，系統(tǒng)恢復(fù)正常。但是后續(xù)航行中又陸續(xù)出現(xiàn)類似情況。因?yàn)樾麓€處于保修期，經(jīng)MAN公司派售后工程師三次到港勘察終于解決了此問題，原因是電線磨破皮和PMI 傳感器低絕緣的問題，但是如何鎖定這些地方，卻需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。

圖1 BENDER METER低絕緣值

三、后續(xù)處理

（1）此種ECS低絕緣是MAN 公司電噴柴油機(jī)的常見問題（現(xiàn)階段新的機(jī)型已經(jīng)開始加裝絕緣變壓器以降低系統(tǒng)低絕緣風(fēng)險(xiǎn)）。該公司設(shè)計(jì)的偵測絕緣系統(tǒng)非常精密，電線振動(dòng)較大和電線破皮等諸多因素都會(huì)導(dǎo)致噪聲脈沖警報(bào)，即使是電線的大角度折彎都會(huì)引發(fā)大量的噪聲脈沖。所以廠家建議在絕緣沒有低到1 MΩ前（原廠設(shè)定警報(bào)值為1 MΩ，船級社LR第二章第21節(jié)也有明確規(guī)定，250伏以下的絕緣值要高于1 MΩ），需要對整個(gè)控制線路做一番規(guī)整工作，在電線跟鐵支架或者導(dǎo)向板接觸的地方襯橡皮，然后固定。固定線夾的地方如果松動(dòng)，振動(dòng)可能導(dǎo)致電線磨破，這種被磨破的電線即便沒有完全裸漏也會(huì)引發(fā)大量的噪聲脈沖，監(jiān)控系統(tǒng)的絕緣值會(huì)直線下降，引發(fā)后續(xù)警報(bào)和故障。因?yàn)楝F(xiàn)在的問題是低絕緣時(shí)不時(shí)地被觸發(fā)，工程師難以精準(zhǔn)地查找故障點(diǎn)，所以第一件事情就是做全面固定和包扎。

（2）首先從缸頭層開始處理，發(fā)現(xiàn)缸頭層的接線共8處破皮，破損程度不一，但都沒有看到裸漏的線芯，如圖2所示。

圖2 線路振動(dòng)磨損

這些磨損地方主要集中在兩個(gè)方面：一處為PMI接線和排氣閥傳感器接線沿缸頭向下和固定支架相交處，這些地方線路很多很密集，導(dǎo)致線路跟支架接觸，在柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生微動(dòng)磨損，時(shí)間長了就導(dǎo)致絕緣低下；另外一處為排氣閥傳感器接線延伸到接近HCU J/B的位置處，這個(gè)位置固定比較松散，也在振動(dòng)的情況下產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，從而引起磨損。對每一破損處進(jìn)行加墊橡皮包扎，然后用軋帶綁扎，從而使固定鐵架與電線隔離，同時(shí)橡皮也增加了振動(dòng)緩沖，不容易產(chǎn)生磨損，如圖3所示。

圖3 線路包扎

（3）這項(xiàng)工作做完后，絕緣雖然稍有上升，但不是很明顯。船舶開航后，低絕緣警報(bào)仍然時(shí)有發(fā)生，但是在MOP的檢測顯示器可以明顯看出noise pulse counter 增長速度顯著下降，這說明振動(dòng)產(chǎn)生的絕緣噪聲已經(jīng)得到了顯著抑制和緩解，而且沒有警報(bào)時(shí)絕緣比往常提高了許多，但是仍然時(shí)不時(shí)地會(huì)觸發(fā)絕緣基本為零的警報(bào)。

（4）多次與MAN公司郵件溝通后，接受了MAN公司的指導(dǎo)建議，會(huì)同公司機(jī)務(wù)部門綜合研究后形成以下檢測步驟。

MAN公司的常規(guī)檢測辦法：

控制系統(tǒng)的CCU：①主機(jī)停車狀態(tài)下檢測。②準(zhǔn)備工具。③斷開絕緣檢查表 Bender monitoring的電源。④測量24 V和接地線之間電壓值。⑤將CCU1上面的MPC板的電源插頭J1 拔下（這時(shí)第一缸將會(huì)停止工作）。⑥再次測量 24 V電壓值。⑦如果兩次測量的電壓值有明顯變化，說明這個(gè)MPC電路板低絕緣。⑧如果電壓值沒什么變化，那么說明問題不在CCU1的MPC板，繼續(xù)查找下一個(gè)CCU。⑨將CCU1恢復(fù)正常工作。⑩當(dāng)CCU1顯示處于正常狀態(tài)時(shí)，按照上述步驟檢查CCU2。

對于ACU/ECU/EICU，因?yàn)樗鼈兊目刂齐娐钒宥际荕PC板，所以絕緣檢查方法跟CCU的檢查方法是一樣的，但是需要注意的是要每次斷開一個(gè)MPC，這樣才能精準(zhǔn)地定位故障點(diǎn)。

當(dāng)故障點(diǎn)被精準(zhǔn)定位在某一個(gè)MPC板時(shí)，再按以下步驟檢測：①將故障MPC繼續(xù)投入正常運(yùn)行狀態(tài)。②為了保證MPC的正常工作，不要將角度編碼器和網(wǎng)絡(luò)端口(40-47和65-66）斷開。③上述工作準(zhǔn)備就緒后，逐個(gè)斷開接線頭，測量24 V和對地絕緣值。④如果在上一步驟過程中發(fā)現(xiàn)電壓值有明顯變化，那么說明連接這個(gè)端口的線路或者傳感器是故障點(diǎn)。⑤在斷開電源接線柱時(shí)，需要注意當(dāng)斷開控制FIVA的接線柱時(shí)，這一缸將停止噴油，為了避免此缸長時(shí)間不工作，造成負(fù)荷不均，建議最后斷開此FIVA接線柱，先檢查其他線路。⑥當(dāng)完成故障診斷后，所有MPC板恢復(fù)正常工作。

對于CCU，檢測完成后將注油量恢復(fù)正常。

（5）以上測量方法都是理論方法，非常耗費(fèi)時(shí)間。為了節(jié)省故障診斷的時(shí)間，提高效率，以下為匯集了諸多工程師和輪機(jī)長的心血并結(jié)合實(shí)船經(jīng)驗(yàn)所總結(jié)出的方法，已用其成功排除了故障：

①打開監(jiān)視器MOP頁面EICU，查看NOISE PULSE COUNTER的數(shù)值，每個(gè)ACU/SCU/CCU/ECU都有噪聲脈沖數(shù)值，這些數(shù)值越高代表低絕緣的潛在問題越嚴(yán)重，而那些數(shù)值比較平均的表明缸絕緣相差不是很大，可以先忽略，這樣就篩選出了有問題的個(gè)別缸。

②針對這些特定的缸采取以上辦法測量，逐步找到低絕緣的線路或者傳感器。

③結(jié)合諸多案例和實(shí)船經(jīng)驗(yàn)以及廠家的建議，我們發(fā)現(xiàn)低絕緣故障很大程度上出現(xiàn)在 SCU（排煙旁通控制系統(tǒng)）及 PMI DAU（在線示功系統(tǒng)）。

④測量前將 Bender monitoring relay（BENDER ISOMETER）插頭拔掉（指示ECS絕緣值的系統(tǒng)），因?yàn)楫?dāng)有MPC在檢測過程中時(shí)，隨著斷電和復(fù)電動(dòng)作，該系統(tǒng)會(huì)不斷地發(fā)出脈沖進(jìn)行download檢測，容易引起絕緣失效，如圖4所示。

⑤用萬用表的直流電壓擋位測量Power plug（J1）之電壓值（測量0 V與接地線，或24 V與接地線之DC電壓值），若電壓值介于10～16伏（+ or-）則系統(tǒng)絕緣正常，若電壓值小于5伏或大于20伏則系統(tǒng)絕緣不正常，可能有接地問題。

⑥船舶航行中如果出現(xiàn)控制系統(tǒng)ECS Low Insulation 警報(bào)時(shí)可進(jìn)行測量，依據(jù)以上判斷， 到任何一個(gè)可能接地的控制箱（EICU，ECU，ACU，SCU，PMI DAU，CCU）測量 Power plug（J1）之 DC 電壓值（0 V與接地線，或 24 V與接地線），如果絕緣低，測量電壓值應(yīng)該小于5伏或大于20伏（停車進(jìn)行檢測以防止不必要的風(fēng)險(xiǎn)）。

圖4 拔掉Bender relay

⑦之后將 Power plug（J1）拔出（該控制箱斷電），再繼續(xù)步驟⑤的測量。如果電壓值介于10～16伏（+ or -），表示絕緣恢復(fù)正常，說明該控制箱可能接地。若測量結(jié)果依然小于5伏或大于20伏，代表該控制箱正常，將 Power plug 接回后繼續(xù)下一個(gè)控制箱的測量，直到找到接地的控制箱為止。

⑧對已經(jīng)找到接地控制箱的MPC板進(jìn)行更進(jìn)一步測量，每個(gè)MPC板上面有很多傳感器和電磁閥，根據(jù)步驟對這些傳感器或者電磁閥一步步進(jìn)行檢測，細(xì)化絕緣點(diǎn)：

a.將 Power plug（J1）復(fù)原。

b.不間斷地測量 0 V與接地，或 24 V與接地之DC電壓值，同時(shí)按順序逐個(gè)拔出控制箱的plug，直到電壓值恢復(fù)正常（電壓值介于 10～16伏，+ or-），確認(rèn)該 plug 是接地源。

⑨船上實(shí)際測量結(jié)果如表1所示，最終發(fā)現(xiàn)主機(jī)第一缸 PMI 傳感器接地。

四、結(jié)語

上述測量工作需要在主機(jī)停機(jī)時(shí)進(jìn)行。因?yàn)锳CU控制輔助鼓風(fēng)機(jī)（Auxiliary blower）運(yùn)轉(zhuǎn)和HPS機(jī)帶泵運(yùn)行，如果主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中斷電會(huì)造成鼓風(fēng)機(jī)停止和機(jī)帶泵的異常動(dòng)作；航行中 CCU斷電，會(huì)造成主機(jī) SLOW DOWN，同時(shí)FIVA閥和汽缸注油器都會(huì)停止工作，對汽缸造成傷害（即使是短時(shí)間的測量也有很大的風(fēng)險(xiǎn)）。

表1 實(shí)際測量結(jié)果

經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出快速檢測電噴主機(jī)弱電系統(tǒng)低絕緣故障的有效方法，對于MPC板各個(gè)接線柱正常電壓的范圍都做了界定。在船舶正常航行中出現(xiàn)低絕緣的問題時(shí)，只需要短期停車按照這個(gè)步驟一個(gè)缸幾分鐘就可以測試完畢，大大縮短了故障排除時(shí)間，保證了船期，也讓一線輪機(jī)員大大減輕了在電路知識薄弱情況下面對此類故障的心理壓力。