MAN+B&W+主机FIVA+故障诊断分析[计算机类].doc

FIVA阀故障诊断分析什么是FIVA阀？FIVA阀是一种电液比例阀，是ME型柴油机的电喷系统中控制喷油定时和喷油量以及喷油压力，排气阀启闭的核心部件。其启闭动作由柴油机电控系统中的CCU通过分析曲轴转角传感器和转速传感器以及升压泵柱塞探头等反馈的信息后给出启闭指令进行控制。FIVA阀的基本介绍：FIVA阀由先导阀和主阀两部分组成。先导阀是比例电磁阀，控制主阀的启闭。先导阀采用音圈(指固定在动圈扬声器膜片上的一个线圈)驱动技术，其动态性能逼近电液伺服阀。喷油量的控制通过带宽控制FIVA阀的开启时间长短实现，喷油定时通过FIVA阀通电后的快速精确响应实现，比例作用用于控制FIVA阀开关的动态过程。排气阀的启闭是由CCU给出FIVA阀的控制信号来实现的。 L T FI P VA T L油路PFIVA阀内部剖析图 （如上图所示）FIVA阀的基本结构：通过FIVA阀内部剖析图我们可以看出。FIVA阀主要部件包括主阀芯，3个液压阀块以及电路反馈块.FIVA阀的工作过程：结合FIVA阀内部剖析图及Combined HPS, Common LPS & FIVA 管路示意图，我们可以看出，FIVA阀主阀芯右侧一直存在高压伺服油（油路P红色标识可以看出）;当CCU给出FIVA阀喷油开始指令时，先导阀工作在上位，处于比例控制状态，高压伺服油由P路进先导阀加压至主阀芯的左侧控制活塞处（因左侧控制活塞的面积大于右侧小活塞），推动阀芯上移（右移），工作在左位，高压伺服油P 路与FI路相通，给燃油增压泵增压实现燃油的喷射，于此同时，VA 路通右侧T路，排气阀开启油路泄油，实现喷油时排气阀处于关闭状态。当CCU给出FIVA阀喷油结束指令时，先导阀在复位弹簧及电磁线圈（控制作用逐渐减弱）的作用下，工作在中位，主阀芯下移（左移）至中位，从Combined HPS, Common LPS & FIVA 管路示意图可以看出，当主阀芯工作在中位时，排气阀路及燃油路伺服油都向低压公共系统泄油，此时喷油结束，排气阀处于关闭状态。当CCU给出FIVA阀排气阀开启指令时，先导阀工作在下位，主阀芯左侧控制活塞处高压伺服油经先导阀泄油（左侧L路），因FIVA阀主阀芯右侧一直存在高压伺服油，主阀芯下移（左移），工作在右位，高压伺服油P 路与VA路相通，给排气阀油路增压克服空气弹簧力实现排气阀的开启，于此同时，FI 路通左侧T路，燃油喷射油路泄油，实现排气阀开启时无燃油喷射。当CCU给出FIVA阀排气阀关闭指令时，先导阀在电磁线圈（控制作用逐渐增强）作用下，克服弹簧力，工作在中位，主阀芯上移（右移）至中位，主阀芯工作在中位时，排气阀路及燃油路伺服油都向低压公共系统泄油，此时排气阀在空气弹簧作用下处于关闭状态，无燃油喷射。上述过程是从宏观的角度解释，在实际动作过程中，CCU经过相关精确计算给出FIVA阀动态控制指令，主阀芯也并非是完全工作在全开全关的位置，而是根据CCU的控制指令工作在相应的工作段，来满足主机的适时要求。下面我通过FIVA阀动作示位图对上述工作过程进行汇总：FIVA Spool PositionsPA(PVA)Middle PositionPB（PFI）Command value5mA11 mA（控制排气阀油路段的控制电流）12 mA13mA20 mA（燃（控制燃油增压路段的控制电流）备注当控制电流为5毫安时，主阀芯去排气阀路的伺服油开度至最大（工作在最右位）当控制电流为12毫安时，主阀芯工作在中位，去排气阀路及燃油增压路伺服油处关闭状态（其中P至VA存在重叠面，P至FI临界重叠，即零度重叠面）当控制电流为20毫安时，主阀芯去燃油增压路的伺服油开度至最大（工作在最左位）主阀先导阀 Combined HPS, Common LPS & FIVA 管路示意图 （如上图所示）FIVA阀动作示位图（如上图所示）对于FIVA阀而言，它可以通过比例控制作用来实现燃油喷射量的精确调整，排气阀只能实现开关控制(见CCU功能示意图），因燃油喷射和排气阀的启闭在一个工作冲程中不可能同时进行，因此FIVA阀就可以完成其相应的功能。（见FIVA Fuel Injection-Valve Actuation 示意图）。FIVA Fuel Injection-Valve Actuation 示意图（如上图所示）CCU功能示意图(如上图所示)Fuel Injection System 示意图（如上图所示）Fuel Injection System（Suction Phase）示意图(如上图所示)Fuel Injection System（Injection Phase）示意图 (如上图所示)Exhaust valve System示意图（如上图所示）Actuator for Exhaust Valve示意图（如上图所示）FIVA Valves类型图（如上图所示）从FIVA Valves类型图上我们可以看出：CW-FIVA: Curtiss Wright FIVA Valves；MD-FIVA: MAN Diesel FIVA Valves；BR-FIVA: Bosch Rexroth FIVA Valves.在中海之冬轮上使用的是MD-FIVA，因此我们也就细说一下Cylinder Loop Test (MD-FIVA) 流程图：准备：1.将CCU设置在TEST模式(在MOP/ MAINTENANCE/SYSTEM VIEW I/O TEST/CCU/MODE中可设)； 2.确保伺服油及燃油压力； 3安排一名轮机员去机旁感觉燃油管及排气阀油管； 4.设定ch70至：10mA（在MOP/ MAINTENANCE/SYSTEM VIEW I/O TEST/CCU/70中可设）； 5. 设定ch70至：14mA（这将会导致燃油喷射）； TEST1:必须立即读取下面参数值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVA Pos；ch30：value （6 mA） Fuel plunger ch31： value （8 mA） Exhaust valve ch34：value （8 mA）机旁轮机员是否听到燃油管喷射声音及感觉到管子脉动。 6. 设定ch70至：10mA（这将会导致排气阀打开）；TEST2:必须立即读取下面参数值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVA Pos；ch30： value （17 mA） Fuel plunger ch31： value （8 mA） Exhaust valve ch34： value（8 mA）机旁轮机员是否听到排气阀管驱动声音及感觉到管子脉动。FIVA Pos;ch30参数值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，则检查Fuel plunger (ch31) test( 1 or 2)即燃油喷射是否失败； Exhaust valve (ch34) test (1 or 2) 即排气阀开启是否失败； 如果是,则：FIVA 或 液压系统失效； 如果不是，则检查FIVA,FIVA传感器，传感器接线或者MPC（ch30）是否失效，继续“Sensor Chain Test”.如果正常则接着看Fuel plunger ch31参数值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，则看是不是只是燃油 如果是，则：燃油柱塞失效； 喷射失败 如果不是，则检查Exhaust valve (ch34) test (1 or 2)是否失败或排气阀开启是否失败； 如果是，则FIVA 或 液压系统失效； 如果不是，则检查燃油柱塞传感器，传感器接线或者MPC（ch31）是否失效，继续“Sensor Chain Test”. 如果正常则接着看Exhaust valve ch34参数值在TEST1&TEST2是否正常;如果不正常，则排气开启是否失败 如果是，则，排气阀自身故障，检查其他现象； 如果不是，则检查排气阀位置传感器，传感器接线或者MPC（ch34）是否失效，继续“Sensor Chain Test”.如果正常，则测试不能检测故障。Cylinder Loop Test (CW-FIVA)流程图（如上图所示）该图供参考使用Cylinder Loop Test (MD-FIVA) 流程图（如上图所示）Amplifier Test(CW-FIVA)流程图（如上图所示）该图供参考使用从上述过程我们可以看出，有些故障有可能是传感器,MPC板，电缆线故障，下面在细说一下Sensor Chain Test流程图：1.彻底检查电缆 2.临时连接一个备用传感器（不安装备用传感器）3.警报是否仍然存在？ 如果是，则再次连接原来的传感器 在MPC板上，转换插头至另一通道，即ch30,31,34转换至电缆认可的通道 警报是否转换通道 如果是，则电缆故障； 如果不是，则警报是否仍然在以前的通道如果是则MPC内部通道故障。如果不是，则非持续故障。如果不是，则连接原来的传感器至电缆认可的另一个通道，即ch30,31,34的传感器转换至另一个通道 警报是否存在在新的通道 如果是，则传感器故障。 如果不是，则非持续故障。 对于非持续故障，我们进行进一步的诊断；非持续故障 移动传感器至cylinder+1,MPC板至cylinder+2 持续正常的操作，直至相同的警报再一次出现 警报在原来的缸上 如果是，则电缆线故障； 如果不是，则警报在cylinder+1上（原来的传感器）？ 如果是，则传感器故障； 如果不是，则警报在cylinder+2上（原来的MPC板）？ 如果是，则MPC内部通道故障； 如果不是，则是不相关的错误。Sensor Chain Test流程图（如上图所示）NOTE: (本文摘自MAN公司培训教材u盘/ME Engine Course/ Instruction_Manuals/ Vol 1 50-108 ME/Page 476 倒数第三行)In the case that the control signal for the ELFI or FIVA valve is missing (pressurized or non-pressurised system), the control spring will position the valve so that the hydraulic piston oil from the space below is connected to tank. This is the fail-safe position, where the main spool in the FIVA is moved to the position Cfi to T, Cva to P.翻译：一旦ELFI 或 FIVA 阀控制信号丢失（增压或非增压系统），控制弹簧将ELFI或FIVA阀放置失效安全位置，因此下端的液压活塞油泄放至柜，在FIVA中的主阀芯放置在:Cfi联通至T泄油,即燃油喷射路关闭；Cva联通至P,即排气阀路伺服油开启增压。MPC内部接线图（如上图所示）警报列表（见上图所示）就上面的叙述，我们就本船的实例来说明一下：在2015年2月27日凌晨4点06分主机NO.8 缸来了 Exh. Close Pos Changed (SlowDown)-CCU8_03023210及Exhaust Valve Stroke Low(SlowDown)-CCU8_03023209警报，引发主机SLOWDOWN，随后船舶行至开阔水域抛锚后，对其CCU 进行了断电复位，进行循环测试（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中进行,如下图所示），发现排气阀驱动油管及燃油管皆无动作，参照上面Cylinder Loop Test (MD-FIVA) 流程图所述，即FIVA阀或液压系统失效，我们在更换FIVA阀后，主机恢复正常。对于换下的FIVA阀，因无技术支持，无法对其拆解，也就无法对其进行更深的探讨。不过我们可以从故障报警时引发SLOWDOWN 时MOP自动记录下的HCU EVENTS 可以得知一些信息，见图NO.8CYL 故障报警时HCU记录：从该图中我们可以看出，排气阀的关闭时间被拉长，也就是我们的FIVA阀在控制信号丢失时，致使我们的FIVA阀主阀芯工作在安全位置，排气阀的伺服油油路一直供油，排气阀的驱动油油路关闭，排气阀会在节流孔的泄油下延长了其关闭的时间。我们在结合图NO.8 CYL FIVA 阀功能测试时的HCU记录，从该图中我们可以看出，FIVA SET POINT及FIVA Controller Ch70有控制信号给出，但其它的执行没有相续体现，从这两个图中我们可以看出NO.8 CCU没有问题，问题很大程度在FIVA 阀，从后来的换完FIVA阀，主机恢复正常，也说明了这一点。当然结合上面的种种迹象及服务工程师来的邮件中也可以看出，故障出现在FIVA阀的先导阀上的机率较大。在2015年2月28日早上8点39分40秒本船来了Exhaust Valve Stroke Low(SlowDown)-CCU2_03023209警报，随即恢复正常，也没有引发主机SlowDown，见MOP当时自动记录下的NO.2 CYL 故障报警时HCU记录，我们在比较一下NO.2 CYL 正常时的HCU记录,从中不难发现，排气阀在关闭的过程中，Exhaust valve position Ch34探头反馈路有一段跳帧，后来电机员检查，系排气阀位置反馈探头连接至NO.2CCU处的电缆线磨损所致，进过包裹绑扎后，恢复正常。MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU（如上图所示）NO.8 CYL FIVA 阀功能测试时的HCU记录（如上图所示）燃油喷射一结束，排气阀立即打开，说明控制信号丢失的突发性排气阀关闭时间被拉长NO.8CYL 故障报警时HCU记录（如上图所示）NO.2 CYL 正常时的HCU记录（如上图所示）跳帧NO.2 CYL 故障报警时HCU记录（如上图所示）上述就是个人对FIVA阀的一些见解，因水平有限，如有阐述不当之处，望请谅解！谢谢！服务工程师回复的邮件：it is presumed that Control valve (Pilot valve) on the FIVA Valve had some problem.Therefore, we would like to supply a Control valve unit to the vessel for replacing with the old one fitted on the original FIVA Valve removed from No.8 unit.We also intend to supply a FIVA Valve to the vessel as additional spare.In this connection, please kindly advise us the forwarding address for the above parts in LA.We would like to supply them to the vessel while the vessel is in Long Beach port.Meanwhile, as another possible cause,there is a possibility that CCU-8 had temporary problem for controlling FIVA Valve on the unit.From the vessels information, we understand that crew carried out Function test for the unit,but condition was not improved.But, in case same trouble condition is observed on FIVA Valve in the future,please try to reset of CCU for the unit first by turn-off the power supply to the CCU,before replacing FIVA Valve.Power supply to each CCU can be cut by turn-off the breakers on Power supply unit A & B in ECR.This reset has to be made when M/E is stopped.Regarding No.2 unit,there is a possibility that Exhaust valve on the unit has problem in spring air sealing condition.Therefore, we would like to ask ships staff to check the exhaust valve spring air sealing condition by checking exhaust valve spindle drop-down time, as shown in attached abstract of M/E instruction manual(Vol.2 Maintenance / 908 Exhaust valve).This checking (for drop-down time) to be done after stopping LO pump on hull-side,otherwise exhaust valve spindle is dropped by normal LO pressureand actual time for drop-down condition cannot be measured.Also, please check spring air tightness condition with following the procedure shown in 2nd page of attached manual.Please kindly inform us about all checking results.We hope your kind understanding and cooperation to the above,and awaiting the parts forwarding address information and checking results.31网络软硬件