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以案为鉴|主机油泵执行器故障的案例及其分析

一、检查概况及问题的提出
 
洋山港海事局3名船舶安全检查员对靠泊洋山港盛东码头的某大型国际集装箱船开展PSC检查,其中开具的一项涉及该轮主机油泵执行器的缺陷具有典型意义。
 
 
检查中发现该轮主机1号油泵执行器处于非正常状态。
 
 
同时,主机监控系统显示“Fuel Pump Actuator #1 Failure”
 
二、相关公约/法规条文及其分析
 
(一)公约/法规原文
 
SOLAS 2005修正案(MSC.194(80))第II-1章/R3.1:
 
In addition to the requirements contained else where in the present regulations, ships shall be designed, constructed and maintained in compliance with the structural, mechanical and electrical requirements of a classification society which is recognized by the Administration in accordance with the provisions of regulation XI-1/1, or with applicable national standards of the Administration which provide an equivalent level of safety.
 
LR Rules/Part5/Section 4 Electronically controlled engines/4.1.2:
 
These engines may be of the crosshead or trunk piston type. They generally have no direct camshaft driven fuel systems, but have common rail fuel/hydraulic arrangements and may have hydraulic actuating systems for the functioning of the exhaust systems.
 
(二) 分析
 
依据SOLAS 2005修正案第II-1章/R3.1条:除符合本公约其他要求外,船舶的设计、建造和维护保养还应符合主管机关按第XI-1/1 条的规定认可的船级社对结构和机电设备的要求,或应符合主管机关具有同等安全水平的适用的国家标准。船舶为电控主机,主机燃油系统未采用传统的凸轮轴驱动,而是采用电控液压驱动油泵动作,该执行器的作用是依靠主机负荷调整油泵油门齿条,调整油泵向燃油共轨系统的供油量。该轮每个执行器负责调整两台油泵的油门齿条,1号执行器负责1号和2号油泵(共有4个执行器负责8台油泵的油门齿条调节)的油门齿条调节,如下图:
 
 
如果1号执行器故障,则1号和2号油泵的油门无法调节,不能保证燃油共轨系统内的燃油量随主机的负荷而变化,不能保证共轨系统中有适量的燃油供给喷油器。为验证该执行器故障对主机的影响,安检员查阅了该轮的轮机日志,发现在低负荷情况下,船员可以手动调节油门齿条至固定开度,其他执行器根据设定的共轨系统设定压力以及主机的实际负荷能够调整对应的油门齿条开度,该执行器故障在低负荷情况下主机的运转影响不大。但是在主机负荷较高的时候,该执行器故障对于燃油共轨系统的正常运转产生影响比较明显。于是,根据实际情况,开具了17(开航前纠正)的处理意见,如下图:
 
 
为了弄清楚该执行器故障对主机燃油系统产生的实际影响,安检员查阅该轮主机说明书,如下图:
 
 
该执行器的作用为:
 
1、主机控制系统(ECS)控制油泵执行器,即时调节燃油泵油门齿条(油泵套筒),控制喷油量和燃油共轨内的压力。
 
2、油泵的过载保护功能。
 
该执行器在燃油共轨系统图中如下图:
 
 
该系统的运行逻辑为通过主机负荷,自动设定固定的燃油共轨压力(例如负荷为15%时,共轨系统压力设定为700Bar,负荷为59%时共轨系统压力自动设定值为600Bar)。通过主机控制系统(ECS)调节油泵齿条控制油泵供油量调节对共轨系统内压力进行调节,根据油门齿条刻度的反馈信号实时自动调整油门齿条位置,保持共轨系统内压力保持在设定值。此外,还可以根据负荷变化,对油泵保护,避免油泵处于过载状态。
 
该船1#执行器故障,将导致燃油共轨系统压力控制失去作用,虽然可以人工调节,但油泵的过载保护功能以及主机负荷自动调整功能失效。
 
三、缺陷的处理与纠正
 
该船立即联系公司和设备厂家,按照设备厂家指导,打开主机1号燃油泵执行机构侧盖发现里面有水。按照说明书的方法进行测试操作,对主机1号燃油泵执行机构进行断电,断开执行器控制信号,跨接电线打开电源并推动自动校准开关打开,发现执行器无法移动,自动校准失败,综合判定可能由于进水导致短路进而产生功能故障,已无法修复,只能整体更换备件,如下图:
 
 
第二天,厂家快递1个新的执行器送到船上并更换,故障解除,缺陷整改完毕,如下图:
 
 
故障原因分析,初步推测,该执行器的故障是由于内部进水造成的。该1#执行器的位于侧面,最可能的原因是机舱主机层清洁时用水枪冲洗,造成内部进水,电气短路导致。
 
四、案例引发的思考与建议
 
一、在检查期间,主机一般处于停车状态。安检员可以通过主机各种控制系统的指示来判定主机是否正常。例如本案例中的燃油共轨系统,可以通过主机的ECS系统状态显示来判定主机各个系统是否处于良好的工作状态。
 
二、燃油共轨系统的检查。燃油共轨系统不同于传统的高压油泵燃油系统,单个部件的故障不一定导致整个系统功能失效。本案例中,如果1#执行器和2#执行器故障,将导致4台油泵失去自动调节功能,燃油共轨系统中压力设定值将无法保证,5个缸的燃油喷射系统的自动功能失效,将对主机的自动运行产生较大的影响。但是如果只是1#执行器故障,2#执行器(3#、4#)高压油泵可以调节并保持共轨系统内的压力,在主机负荷在主机负荷不高的情况下,对主机的正常运转影响不大。只是1#和2#油泵的超载保护功能失效,安检员应对主机部件功能失效所产生的后果和影响作出判断。
 
三、对于机器设备的故障,需要查找根源和原因,需要初步判断是否是因为维修保养不当导致的。本案例的原因是内部进水导致的,属于偶然因素,与设备的维护保养关系不大。
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