XXX船ME主机的LDCL一直没有使用,由于刚上船,也不知道没有去使用的具体原因,咨询了已在船几个月的机舱同事,都不知道原因,交班报告里也没有叙述。在跟轮机长商量过后,决定尝试对LDCL进行故障排除。
LDCL 的用途是什么?
燃油中的硫在发动机燃烧过程中与氧气结合形成二氧化硫(SO2)。然后,SO2进一步与氧气反应生成三氧化硫(SO3)。
当 SO3 遇到清除空气中的水分(水蒸气)时,会形成硫酸(H2SO4)。
在主机内部,硫酸的露点约为150°C至200°C。当船舶低转速或主机低负荷运行时,缸套温度会下降。如果温度低于硫酸的露点,酸就会在缸套上凝结,造成冷腐蚀。
冷腐蚀会缩短缸套和活塞环的寿命,增加气缸油的消耗,从而引发许多问题。
为了防止这种情况发生,必须在低转速时保持较高的缸套水温。LDCL系统会根据主机负荷控制和调节缸套水温,以保护主机。
图1 LDCL原理(MAN B&W柴油机主机手册)
在图1中,红线 (TLDVT) 表示主机缸套水温度。您可以看到,在主机负荷达到 50% 之前,缸套水水温一直保持在 120°C 左右。通常情况下,主机缸套水出口温度稳定在 85°C 左右。入口温度 (Tin) 根据主机负荷进行调整。缸套水在缸套内部反复循环,使温度保持在 120°C 左右。
图 2 LDCL 系统未运行
在图2中,正常的缸套水进出口温度以蓝色显示。图中可以看到由CWCU MPC控制的三通阀。该阀用于调节缸套温度(TLDVT)。根据图2,三通阀从3B打开至1AB。此时,LDCL循环泵停止运行。
图3 LDCL系统运行
在图3中,CWCU已将三通阀移至2A至1AB位置。此时,缸套水循环回缸套内部,以提高缸套温度。为了保持缸套内的水流,LDCL循环泵正在运行。三通阀的位置根据主机负荷和缸套水温度进行控制和调整。
图4 MOP上的LDCL运行参数信息
CWCU MPC 从主机控制系统接收主机负荷和硫含量信息。根据这些数据,它会设定缸套水的温度设定值,并相应地控制三通阀。它还会计算并设定主机缸套水冷却器的温度设定值,以使缸套水出口温度稳定在 85°C,并根据需要调整缸套水冷却器的三通阀位置。如果循环泵出口压力下降、电机跳闸或三通阀出现故障,三通阀将移至 100% 开启(位置 3B 至 1AB)。主机启动时,LDCL 循环泵开始以约主机2%的负荷运行。主机停止时,LDCL 三通阀逐渐移至 100% 开启(位置 3B 至 1AB)。由于缸套水温度为 120°C,突然打开阀门可能会导致所有缸套水快速排出,从而产生热应力。因此,它会缓慢打开,并根据缸套温度进行调整。在此期间,LDCL 泵保持运行。最后,当三通阀完全打开且缸套温度下降时,LDCL 循环泵停止。如果主机停机时因任何原因必须关闭三通阀的气动管路,LDCL 系统应等到阀门完全打开后再停止。
图5 LDCL停止位置
现在我已经完成了LDCL系统的概述,我将继续对当前船上的LDCL系统进行故障排除。刚上船,我发现LDCL系统已关闭。在动车过程中,只有主机缸套水冷却器运行以控制主机缸套水出口温度。
当我检查LDCL系统时,我发现三通阀IP转换器的电源被切断了。当船停下后,我重新打开了电源,但三通阀仍然停留在默认的100%位置。IP转换器的显示屏上显示反馈量为21%。
图6 LDCL三通阀
CWCU MPC 发送 4-20 mA 信号来控制三通阀。我们模拟了 4-20 mA 信号,没有发现任何异常,因此我们断定旧的 IP 转换器有故障,并更换了新的。然而,新的 IP 转换器到货并装上去后,我们发现它没有任何反馈输出。
CWCU 发送 4-20 mA 指令信号,IP 转换器应返回 4-20 mA 反馈信号,显示阀门位置。如果指令和反馈不匹配,则会发出阀门位置错误报警,LDCL 系统将发生故障。
幸运的是,我们还没有丢弃旧的IP转换器。
打开旧的IP转换器后,我发现反馈单元PCB可以拆下来。我把旧的PCB拆下来,装到新的转换器上。虽然我下单时已经仔细写好了所有信息,但还是不明白为什么新的转换器没有附带反馈PCB。还好我们没有把旧的扔掉。
将旧PCB安装到新的IP转换器上,并按照随附的说明书进行设置后,转换器就能操作阀门,进行自我校准,并准备就绪。当我模拟4-20 mA信号进行测试时,一切正常。

由于MOP上没有出现阀门位置反馈报警,我推测CWCU指令与三通阀反馈信号匹配,没有错误。然而,当LDCL系统启动时,出现了缸套冷却水压差报警。
我发现阀门位置在2A到1AB之间,这意味着缸套冷却水只是在内部循环。主机没有运行时,阀门位置应该在3A到1AB之间。如图7所示。
图7 正确的阀门位置应该如绿线所示
缸套水(缸套冷却水和缸体冷却水)(很多时候统称缸套水)进出口管路之间的压差由一台差压变送器监测。当缸套水流经冷却水管时,由于流动阻力、温度膨胀和海拔变化等原因,进出口之间始终存在压差。
图8 缸套冷却水差压变送器
如果冷却水流停止,压差值就会下降,引发缸套冷却水压差报警,从而使发动机减速。
目前,如图6所示,三通阀处于2A至1AB位置,因此缸套水仅在其内部循环。同时,LDCL循环泵处于关闭状态,因此没有缸套冷却水流经,这会导致缸套冷却水压差低报警。
发动机现在处于停止状态,CWCU 指令信号为 20 mA。在 20 mA 时,阀门位置应为 3B 至 1AB,以允许缸套水流过。
我仔细查看了IP转换器的手册,发现命令信号设置中有“上升”和“下降”两个选项。它原本是“上升”,但我把它改成了“下降”。我还把反馈信号设置也从“上升”改成了“下降”。
此设置用于选择阀门在 4 mA 或 20 mA 时关闭。PID 控制器和 IP 转换器通常具有此类设置。更改设置后,一切恢复正常。
再次启动船舶时,我发现缸套水冷却器的温度设定值并没有按照主机负载正常变化。实际上,冷却水控制模块 (CWCU) 会根据主机负载将缸套水冷却器出口温度设定值发送到主机缸套水冷却器温度控制器。
检查接线后,一切正常。仔细查看温控器的PCB,我发现了两个DIP开关。一个开关用于选择压力控制或温度控制。另一个开关用于选择外部设定值或内部设定值。
控制器设置为使用内部设定值。将其切换到外部设定值后,设定值会根据 CWCU 命令正常变化。
图9 温度控制器 PCB 上的 DIP 开关
图10 主机缸套水冷却器出口温度控制器
我注意到,缸套水冷却器温控器上的缸套水冷却器出口温度值(过程值)与主机缸套水进口温度相差约10度。实际上,即使不完全相同,也应该只相差1度或2度左右。
同时也注意到AMS 监视器上看到缸套水冷却器出口温度和缸套水冷却器温控器上的缸套水冷却器出口温度相差约 10°C。
图 11 ME缸套水冷却器出口温度控制三通阀
用于测量缸套水冷却器出口温度并向AMS发送数据的PT100传感器,以及向温度控制器发送数据的PT100传感器来自同一个地方。它们使用一根管子,里面有两个PT100传感器。我检查了电阻值(欧姆),发现两个传感器的电阻值相同。所以,传感器没有故障。
然后我检查了温度控制器的设置,发现了一个名为“TC增益”的设置。手册上说,如果增加TC增益,过程值(温度读数)就会增加。
TC增益最初设置为1000,因此我逐渐增加它,直到温度读数与实际温度相匹配。
经过上述调整,LDCL系统运行正常,无故障。缸套水套水温可根据主机负荷进行良好控制,缸套水出口温度稳定在85度。
本概述基于目前遇到的具体ME主机,由于技术不断发展,所提供信息可能存在差距、差异或不准确之处,为了获得最准确、最新的消息,建议进一步研究并咨询行业专家。
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