瓦锡兰RT-flex主机排气阀故障排除实例

范怀谷*

（福建省海运集团有限责任公司，福建福州，350009）

瓦锡兰RT-flex主机排气阀故障排除实例

范怀谷*

（福建省海运集团有限责任公司，福建福州，350009）

介绍某轮 6 RT-flex48T-D电喷柴油机故障排除过程，通过对其原理的分析，故障发生时的处理措施，说明对此设备加深了解和加强管理的必要性，最后提出对排气阀故障预防的指导意见，对避免故障再次发生，保障主机安全运行有十分重要的意义。

伺服油；空气弹簧；双活塞机构；单向节流阀；VCU

引言

近几年，瓦锡兰RT-flex系列柴油机，以其优越的经济性、低排放和低转速时的稳定性受到了广大船东的青睐，被广泛应用于各种类型新造商船上。而新技术的发展，对轮机管理人员的技术也有新的要求，一起小的故障，如果对其工作原理不熟悉，查找方向不对，就会浪费人力物力，耽误船舶航行，造成不必要的经济损失。排气阀作为柴油机的重要运动部件，直接与高温高压的燃气接触，工作条件极为恶劣，也极易发生故障。了解其结构原理，累积一些排气阀管理经验，做好平时的维护保养，预防故障的发生和及时排除故障，对轮机管理人员来说非常有必要。

1 排气阀工作原理

图1 排气阀控制原理图

瓦锡兰RT-flex柴油机排气阀采用液压开阀和空气弹簧关阀，与传统液压排气阀有相似之处，但把传统的凸轮驱动改成了伺服油驱动，电子控制，其它小细节也有一定程度的改进。其工作原理如图1，当排气阀处于关闭状态时，伺服油4.11有一路通过排气阀控制单元VCU（Exhaust valve control unit）4.10的内部通道节流后到达VCU活塞上部，然后通过执行油管4.66到达排气阀双活塞机构Two-stage piston)4.69的上部空间，给系统补油再通过排气阀上方的节流通道到达双活塞机构的下方，通过空气弹簧活塞上方的出油口流出。这样，如果因拆装或其他原因系统残有空气的话就能及时排出，而且两处的节流孔孔径相同，不会在排气阀上部蓄压，使排气阀保持关闭状态。

当共轨电磁阀4.76得到FCM-20的开阀指令后，阀芯工作在下位有一路伺服油节流后通过电磁阀到达VCU的2位3通阀下部，推动阀芯上移，使较大量的伺服油到达VCU活塞下部，推动活塞上移，使原来蓄积在VCU活塞上部和管路油压迅速升高并往排气阀双活塞机构4.69上部移动，推动双活塞机构克服空气弹簧压力下移。双活塞机构外部为导向活塞（Piston guide）,内部为内活塞(Inside piston)。导向活塞行程不长，但在下行中可以关闭双活塞机构上下端的节流通道，使内活塞在急需下行过程中和气阀完全开启后压力得到保持。

当FCM-20给出关阀信号时，共轨电磁阀4.76阀芯工作在上位，VCU的2位3通阀下部压力随之泄掉，VCU活塞下移，使排气阀双活塞机构上部油压得到泄放，此时空气弹簧的压力足以把排气阀4.01关闭。

由于主机采取WECS-9520控制系统，各缸都拥有独立的FCM-20模块处理气缸的相关功能，排气阀开启和关闭的相关角度都是有FCM-20模块根据曲轴转角、理论开关阀角度和可变开关阀角度（VEO）通过计算得到。传感器4.70-1可以实时的监控排气阀所在位置，使FCM-20模块及时得到指令的执行结果，计算开关阀的时间和角度。

2 故障现象

某轮主机型号为6RT-flex-48T-D，额定功率8280KW，额定转速127RPM。某航次航行中转速95RPM，电脑上FlexView界面出现主机NO.5缸排气阀故障。主机各缸排气温度分别为：378℃ 384℃ 375℃ 374℃ 383℃ 383℃各缸扫气温度分别为50℃ 52℃ 49℃ 49℃ 50℃ 50℃当刚刚发生故障报警时各缸排气温度和扫气温度保持不变，每次报警持续不足1秒钟，就自动恢复正常，但出现频繁报警；如图2，每次警报出现到恢复时间都非常短，很难捕捉到真正报警时的气阀运行曲线有什么特别。报警时FCM 20模块上没有供油信号，NO.5两个缸油头同时不供油，大约在正常供油10次左右，就有1至2次不供油，之后又转为正常供油，如此反复。在这种情况下，若不减速，运行10分钟左右NO.5缸排温开始逐步下降，将至360℃，扫气温度将至48℃，主机增压器运转不平稳。主机转速降到85转运行时，主机运行正常，各参数正常。

图2 故障记录电脑截屏

3 故障分析和排除

由于电脑软件FlexView对整个主机运行有很好的监控作用，所以最先还是先检查电脑上的排气阀各参数和排气阀开关曲线图。发现No.5缸排气阀的开启电流、关闭电流、开启延时、关闭延时数值均和别的缸差别不大。再检查开启和关闭的曲线图，也没有看出明显的差别。也行是故障时间太短难以捕捉到故障时的正情况，也许处在临界点和正常值本来差别就不大，所以只能按故障出现的可能性逐个排查。

警报记录显示每次故障(Cylinder Fail)出现之前，都先出现一个信息(Message)，内容为排气阀关闭过早(ME Exh.Valve Early Closing)，所以还是从这方面开始查找原因。根据说明书提示先检查空气压力，此时为6.5Bar，符合说明书要求。接着停车检查排气阀控制单元VCU上的节流孔是否堵塞，然后是检查排气阀4.10是否存在机械故障。都得到否认后再检查系统是否有漏油，松开检测点4.17，并没有发现漏油。于是就怀疑控制系统FCM-20存在故障了。先是将各接头重新上紧，发现没有效果后再停车更换整改FCM-20模块。

重新起动主机，发现故障仍然没有被消除，于是船上人员开始对外咨询专业人士，在专业人士的提醒下，拆下空气弹簧的单向节流阀4.06，发现里面有较多的机油流出，很显然节流孔已被堵住，单向节流阀只取到了单向阀的作用。至此原因被查出，由于单向节流阀4.06的节流孔脏堵，空气弹簧里面的残油不能及时排出，加上空气弹簧活塞存在一定的泄漏，使里面的残油累积，占据了一定的体积空间。当活塞下行对空气进行压缩时，由于压缩终了空气可用的体积减小，压缩比增大，也使得压缩终了压力增大，在启阀油压得到泄放时，过高的空气压力就会使空气弹簧活塞迅速上升，从而使气阀关闭时间过早。

4 管理总结和故障预防

（1）加强轮机管理人员对新机型的熟悉很有必要。从本次故障处理过程中可以看出对设备有一个系统的了解很有必要，传统的液压排气阀很多空气弹簧进口都设计成单向阀，希望不漏气最好，而新机型既然有不同的设计，就要及时搞懂厂家的设计意图。其他各处也做了很多改进，特别要明白各节流孔的作用，经常性的对这些节流孔进行清洁疏通。

（2）值班人员巡查时要检查残油收集装置7.18是否能自动放残，如有脏堵要及时手动放残。注意各缸蓄压管4.66的温度变化和脉动是否有异常。多关注FlexView软件上排气阀曲线及各参数变化，定期以截屏方式保存下来，以备日后对比。对参数明显变化的排气阀要格外关注，及时作出预案。

（3）保持润滑油的清洁，加强润滑油的净化。进入排气阀的伺服油经过净油机，机油滤器，伺服油滤器等多重净化，就是为了保证油的清洁。伺服油中的颗粒会引起排气阀及控制机构元件的磨损和卡阻。所以要加强管理，滤器要经常清洗，旁通滤器不可使用过久。定期化验油质，监控滑油状况。

（4）经常利用停车时间检查阀杆动作情况。停车后关闭机油泵，切断空气弹簧总气路，然后在漏油收集器7.18处手动打开放残阀，在FlexView软件观察电流变化，就知道是否完全开启。等各缸都完全开启后再关闭放残阀，重新供应空气弹簧空气，看是否能完全关闭。这样就能同时检查气阀是否活络和单向节流阀4.06工作是否正常。

（5）在节能减排的情况下尽量缩短排气阀的解体保养时间，避免机械卡阻。检修时注意各润滑油通道是否正常，各参数是否符合要求。

5 结束语

轮机管理人员由于对电喷主机的部件结构、工作原理、日常操作以及维护保养不够熟悉或缺乏足够经验，发现不了故障征兆，不能正确分析故障现象，处理故障时走弯路，导致备件资源极大浪费，也置船舶安全于极大风险之中，这样的事故案例比比皆是。本文通过排气阀故障排除的案例抛砖引玉，希望轮机管理人员加强自身业务学习，也希望管船公司加强人员培训，使其熟悉新设备、新技术，提高对机器设备的操控能力，节省船舶营运成本，保证船舶航行安全。

[1]Wartsila RT-Flex48T-D Operating Manual[M]. Wartsila Switzerland Ltd.2012.

[2]RT-Flex Engines Training Course[M].HHM Diesel Training Center.2012

[3]周明顺.船舶柴油机[M].大连:大连海事大学出版社,2009.

[4]张波.瓦锡兰RT-Flex 60C主机排气阀故障1例[J].航海技术,2015(03):57-59.

[5]孙长飞,潘汝良,李勇.瓦锡兰RT-flex柴油机异常降速故障分析一例[J].航海技术,2014(06):51-52..

Wartsila RT-flex Host Exhaust Valve Troubleshooting Example

FAN Huaigu*
(Fujian Province Shipping Group Co.,Ltd.,Fujian Fuzhou,350009,China)

This paper introduces the process of trouble shooting of Wartsila 6RT-flex48T-D diesel engine.Through the analysis of its working principle and the treatment measures when failures occur,explains the essentiality for good understanding and strength management of this equipment.Finally it gives the ideas for fault prevention and trouble shooting.It has a very important significance to avoid the failure occurrence and ensure engine safety running.

Servo oil; Air spring; Two-stage piston; Non-return valve with throttle; VCU

U672

A

1672-9129(2017)04-0070-03

范怀谷.瓦锡兰RT-flex主机排气阀故障排除实例[J].数码设计,2017,6(4):70-72.

Cite：FAN Huaigu.Wartsila RT-flex Host Exhaust Valve Troubleshooting Example[J].Peak Data Science,2017,6(4):70-72.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.018

2017-01-15；

2017-02-10。

范怀谷（1978-），福建，福建省海运集团有限责任公司，轮机长。E-mail:fanshipping@163.com