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救助案例
 
 
瓦锡兰LT7000-CPPB主离合器控制系统故障分析

 

 

摘 要目前,越来越多的8000KW类型船舶投入到救捞系统的待命船舶序列,而该类型船舶的主推进装置控制系统皆采用芬兰瓦锡兰公司研发的Lipstronic 7000 CPP Basic系统(简称LT7000-CPPB)。本文通过对该系统主离合器控制系统发生故障无法合排的原因进行分析并如何解决,以及在某些紧急情况下的离合器应急操作进行了说明。为类似船舶离合器发生故障时提供参考,确保船舶航行安全。

 

关键词:LT7000-CPPB 离合器 控制系统 闭锁 故障 应急操作

 

1 系统原理

某轮为2011年出厂的新型8000KW救助船舶,双机双桨可变螺距(CPP),主动力推进装置及其控制系统皆由芬兰瓦锡兰公司生产的。液压式主离合器型号为KMS9000主推进装置控制系统型号为Lipstronic 7000 CPP Basic系统(简称LT7000-CPPB,该控制系统主要包括操控台上的按键和指示灯,主推进装置控制单元(PCU)内的信号输入/输出模块(PLC),以及主离合器电磁阀线圈。当在驾驶台或集控室操控台上按下“合排”(Clutch In)或“脱排”(Clutch Out)键时,脉冲信号输入到PCU内的PLC模块,PLC输出信号传至主离合器电磁阀线圈,使电磁阀的“合排”或“脱排”线圈通电,液压油进入或流出主离合器,使主离合器合排或脱排。如果主离合器闭锁(Clutch Blocked)(如图1中红框所示)离合器将无法合排。正常的主离合器闭锁信号为“螺距角不在0位”和“传动轴刹车装置未脱开”(如果有刹车装置),根据实际情况和要求,有些船舶还包括“主离合器滑油压力低”、主机转速不在合排范围”等闭锁信号。本船的主离合器闭锁信号为“螺距角不在0位”和“离合器滑油压力低”。(注意:其它该类型船舶主离合器闭锁信号可能还有主机转速不在合排范围”)

2 系统故障及分析:

2.1 故障描述

某日,我轮准备训练时,按照正常备车程序启动右主机后,发现集控室操纵台上“主离合器闭锁”Clutch Blocked指示灯亮,集中报警系统无任何相关报警。然而,按“合排” Clutch In键,主离合器无法合排。为了不影响训练,我们先启动了左主机,以便驾驶台操作训练。

2.2故障分析:

根据本船的主离合器闭锁信号“螺距角不在0位”和“离合器滑油压力低”。首先我们检查了机旁、集控室、驾驶台等位置的螺距表都显示在0位上,OD-BOX上螺距指针也在0位上。又检查了机旁、集控室位置的主离合器滑油压力均为25bar,在正常范围内。似乎一切产生“闭锁”的原因都不存在。

接着,我们分别打开集控室内的左、右主推进装置控制单元(PCU)。左、右主机都在运行,主离合器都脱排,左主机无闭锁故障,而右主机闭锁故障的情况下,比较PCU内部的信号输入与输出模块PLC。经对比发现左、右PCU内的信号输入模块E10.5(PLC-P5)、信号输出模块E10.6(PLC-P6) E10.7(PLC-P7)上的输入与输出信号有所不同。如表1所示:

模块

信号点

PCU  (无闭锁)

PCU (闭锁)

信号代表的意思(查说明书得知)

E10.5(PLC-P5)输入信号

X0C

X0E

     

X0CPTO离合器油压低自动脱排X0E:主离合器油压低降负荷请求

E10.6(PLC-P6) 输出信号

Y0C

Y0C:主离合器闭锁指示

E10.7(PLC-P7) 输出信号

Y1D

Y1F

     

     

Y1DFI-FI离合器自动脱排

Y1FFI-FI离合器闭锁

1

通过表1比较可以得知:右PCU内的模块E10.5(PLC-P5) 输入信号X0E(主离合器油压低降负荷请求),模块E10.6(PLC-P6) 输出信号Y0C(主离合器闭锁),导致离合器无法合排。基本上可以确定该故障是由“主离合器滑油低”引起的。

为了进一步确定该故障,我们进行了如下试验:左主机在运行,但离合器脱排,螺距角在0位(无闭锁)和不在0位(闭锁)时,对PCU内部的信号输入与输出模块PLC进行比较。比较结果如图2所示:

模块

信号点

PCU  (无闭锁)

PCU (闭锁)

信号代表的意思(查说明书得知)

E10.6(PLC-P6) 输出信号

Y0C

Y0C:主离合器闭锁指示

E10.7(PLC-P7) 输出信号

Y10 Y11

Y10:螺距角前进

Y11:螺距角后退

2

通过表1和表2得知:虽然二者都有模块E10.6(PLC-P6) 输出信号Y0C(主离合器闭锁),但是如果是由于“螺距角不在0位”引起离合器闭锁,模块E10.5(PLC-P5)是不会有X0E(主离合器油压低降负荷请求)信号输入的。可以确定该故障是由“主离合器滑油压力低”引起的。由于机旁压力表和集控室油压表(通过压力变送器传递)均正常,而主离合器滑油压低是由压力开关(SO7)控制的,我们怀疑是由压力开关(SO7)故障引起的。当我们拔下压力开关(SO7)后,闭锁故障消失(压力开关(SO7)接通时,主离合器闭锁),可以确定是该压力开关损坏引起的故障。

3 解决方法

用随船备件更换压力开关(SO7),并把开关动作值调到规定的设定值(18bar)后,闭锁故障消失,主离合器正常合排。

该压力开关是Danfoss的产品,压力调整范围为5-40 bar,由于出厂时的设定值与实际规定的设定值不一致,需要重新调整。调整方法有两种:第一种方法是通过外接专用液压泵进行调整;第二种方法是在无专用液压泵的情况下进行调整。下面分别介绍这两种调整的方法:

方法一:通过外接专用液压泵进行调整,步骤如下:

1、关闭进油阀①(如图2),切断与齿轮油系统的连接。

2、把压力开关的闷头螺丝②(如图2)松开,将液压软管一端接②的位置,另一端接装用液压油泵。

3、旋开压力调整螺丝的盖子④(如图2),准备好内六角扳手。

4、拔掉压力开关上的电线插头⑤(如图2),准备好万用表测量触点的通断情况。

5、开始逐渐地泵油到规定的设定值(18bar),并锁住油压。

6、慢慢的旋转压力调整螺丝,直至压力开关上的触点通断情况发生变化。

7、按照上述步骤再次校核一遍。把各部件复位,调整完成。

方法二:当船上无专用的液压泵时,在停机的情况下,也可以用如下步骤进行调整:

1、  启动齿轮箱滑油备用泵。

2、  观察机旁的压力表③(如图2)的油压达到正常值(25 bar),关闭进油阀①(如图2),并停止齿轮箱滑油备用泵。

3、  旋开压力调整螺丝的盖子④(如图2),准备好内六角扳手。

4、  拔掉压力开关上的电线插头⑤(如图2),准备好万用表测量触点的通断情况。

5、  稍微的打开进油阀①(如图2),观察机旁的压力表③(如图2)的油压降到规定的设定值(18bar),并关闭进油阀①(如图2)。

6、  慢慢的旋转压力调整螺丝,直至压力开关上的触点通断情况发生变化。

7、  按照上述步骤再次校核一遍。把各部件复位,调整完成。

4 应急操作

当在发生压力开关损坏,而船上又没有该备件时,可以先拔掉压力开关上的电线插头⑤(如图2),使压力开关(SO7)处于断开的位置,主离合器闭锁故障就可以消失了。万一压力开关破损,并有严重漏油现象时,可以关闭进油阀①(如图2),并拔掉压力开关上的电线插头,主离合器闭锁故障也可排除。在此种情况下,机旁的油压表和集控室内的油压表都不显示,并没有油压低报警,此时就要密切关注主离合器的脱、合排情况,以免发生意外。

当主离合器控制系统出现故障时,可以通过手动方式来操控阀门对离合器进行脱/合排,操作步骤如下:

1、将电磁阀上的电气连接口都断开。

2、将螺距角操作到 “0位。

3、检查主机转速是否在离合器啮合允许的范围之内。(本船没有该限制)

4、如图3所示,先用螺丝刀或类似工具顶住,同时用螺丝刀或类似工具③对电磁阀②进行操作。同时把①和电磁阀②右侧往里顶,经过约13秒后,松开①位置的按钮,实现软合排。用③顶电磁阀左侧时,离合器松开。

当离合器控制油压出现故障时,可以通过用应急螺丝压紧离合盘的方式使离合器合排。操作步骤如下:

1、拆下固定在离合器壳体上的应急螺丝。

2、打开齿轮箱上离合器壳体盖子。

3、用应急螺丝替换离合器油缸里的闷头螺丝。

4、陆续地旋转螺丝,避免离合器活塞粘在油缸上。

5、将螺丝旋紧到规定扭矩。重复旋紧动作两次。

6、装上离合器盖子,并将拆下的闷头螺丝装入应急螺丝用的孔里。

7、将螺距角操作到 “0位。

8、按照正常程序启动主机。

9、要注意观察离合器温度,因为离合器有可能产生滑失现象,尤其是在高负荷运转的情况下。经过大约一小时的运转后,需要检查应急螺栓的扭矩。如果有必要的话,还需要定期复查。

在进行应急操作时,某些保护齿轮的功能可能会失效。请务必当心,以避免在不符合齿轮要求的条件下进行操作。要密切监控临界温度和压力,以免发生意外。

5 结束语

船舶离合器是船舶主机输出动力的关键设备,一旦发生故障,船舶将失去动力影响船舶航行。本文通过对离合器控制系统的工作原理和产生闭锁故障的原因进行了分析,并对比了各种闭锁原因时PCU内的PLC模块的输入与输出信号,找出并排除了故障,以及阐述各种紧急情况下采取的对应方法和措施。这对该类型船舶离合器控制系统发生故障时,有一定的参考意义。但需要指出的是每条船舶的设备和系统都会不一样,作为轮机人员应该熟悉和掌握其工作原理和状况,才能及时的解决故障。

AbstractAt present, more 8000KW type ships put into Salvaging & Rescue’s standby ship sequences, main propulsion control system adopt Lipstronic 7000 CPP Basic System which one Wärtsilä company developed (referred to as LT7000-CPPB). Sometimes, main clutch control system has some trouble, and the main clutch cannot engage. In this paper ,we analyse the trouble and find out the reason to solve it, and describe some cases to tell the crew how to deal it in some emergency situations. Similar ships when clutch fails to follow so as to ensure the safe navigation of ships.

KEYWORDS: LT7000-CPPB Clutch Control system Interlock Trouble Emergency operation

 

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