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1、船舶主机数字调速系统故障实例分析摘要：调速器是柴油主机的重要组成部分，其好坏直接影响柴油机的运转性能。若调速器发生故障，可能导致柴油机转速不稳，甚至熄火或者飞车。某船主机型号为：DOOSAN-WARTS1LA7RTA84T-D,是二冲程7缸十字头涡轮增压柴油机。主机遥控系统采用的是KONGSBERGAUToCHIEFC20（简称ACC20）遥控系统。一、故障现象船舶在正常航行中，机舱监视报警系统发出警报显示“Dguservodriveunitfail和Dguservopositioningunitfail:警报为数字调速单元伺服驱动单元和伺服位置单元故障。报警几分钟后自动复位，一小时左右又出现
2、同样报警，如此周而复始，并且报警时间间隔越来越短。警报出现时主机油门杆在停车位置，但是由于船舶的航行惯性，主机实际还有十几转的转速。AUtoChief控制面板（AUtOChiefContrOIPaneI简称ACP）显示DGU故障报警，随即到机旁打开数字伺服控制箱检查DGU模块和伺服控制器，发现伺服控制器上显示故障代码：AC9（见图1）。图1伺服控制器二、调速控制器及执行器伺服控制箱（见图2）中的伺服控制器由电源单元和伺服放大单元组成，电源单元包括伺服马达所需的400V电源和24V电源（见图2中的插头2和插头3）。图2伺服控制单元控制箱控制伺服马达的运转速度和运转方向，接收来自编码器的反馈信号和
3、DGU模块传送来的油门位置信号等。DGU是实现主机的转速和负荷控制而专门设计的分布式处理单元（DPU）模块，它包括4个CAN网络接口和2个RS422/485接口。在4个CAN网络接口中，2个称为全局CAN网络接口，与同层网络的其他DPU互联，另外2个称为局部CAN网络接口，用于在复杂系统中进行网络扩展。驾驶台或集控室操作单手柄车钟，发出的正车、倒车、停车、加速、减速信号都通过CAN网络传送给DGUo在ACP上调速器进行的各种参数设置也是通过CAN网络传送的。在两个RS422/485通讯接口中，一个连接转速检测模块，直接获取主机的转速值，另一个向油门执行机构（伺服马达）的伺服单元传送调速器的油门
4、位置信号。电动执行器（见图3）包括一个三相伺服马达和减速齿轮箱。图3电动执行机构伺服马达受伺服控制单元控制，内部装有一个刹车装置，在故障时（如电源故障）执行机构将保持燃油齿条在当前位置上，则主机会按先前转速运行。燃油齿条位置或执行机构输出位置通过一个直接安装在伺服马达上的绝对编码器进行测量，该测量信号非常准确也非常重要，它既是转速调节器的反馈信号，又是电动执行机构的反馈信号。三、故障排查根据机舱监视报警系统发出的警报内容和调速器伺服控制器上显示的故障代码AC9（见图1）及故障现象，再查阅说明书等相关资料，判断可能是伺服控制器与电动执行机构的通讯信号有问题。如果条件允许可以停航检查；如果不允许停
5、航，则可以先把调速器马达和油门杆脱开（松开油门杆侧的一圈内六角，见图4）,再将主机转到机旁操纵主机运行。图4伺服马达与油门杆连接先把数字伺服控制箱电源断开，包括DGU模块的电源（见图2）,再将电动执行机构伺服马达上的各插头（见图3）拔出，清洁插头和插座。随后插头和电源开关复位，但故障依旧。检查编码器的电缆连接，从控制箱到三相伺服马达的每个接线点，核对两端线芯连接正常；测量线芯间绝缘良好。确定编码器电缆连接没有断路、短路或接触不良等故障，也没有电缆接头松动引起开焊的情况。那么问题大概率是编码器本身故障。四、故障处理编码器是和伺服马达安装在一起，所以编码器有问题，必须更换整个调速器伺服马达（伺服马
6、达型号为：SGMGH-13Q5A-QMIDo更换伺服马达后，必须对其进行初始化，具体步骤如下：1、首先将调速伺服马达与油门杆连接内六角（见图4）松开，使调速器伺服马达可以自动找零位；将伺服马达上的3个插头（见图3）插回复位。2、将伺服控制箱中的440V电源开关（见图2）、伺服控制器的24V电源插头2（见图2,以下简称插头2）,及控制Kl继电器（见图2）动作，进而控制刹车装置的电源插头3（见图2,以下简称插头3）全部断开。3、将插头2复位，观察伺服控制器显示报警代码，如果依然显示AC9,再去确认一下伺服马达上的3个插头是否插好；或者取出伺服控制器中的3.6V电池（见图1）,等待3到5分钟后，再把
7、3.6V电池装回去。报警代码必须显示为A81或者A83o4、当报警代码显示A81或者A83后，在伺服控制器（见图1）上通过操作4个按钮（MODE/SET；向上箭头上；向下箭头:DATA）完成以下操作：（1）按MoDE/SET键，报警代码显示：FnOOOo（2）按向上箭头,直到报警显示报警代码：Fn008o（3）按住DATA键大约2秒，直到报警显示报警代码：PGCLlo（4）按向上箭头,直到报警显示报警代码：PGCL5o（5）按MoDE/SET键，这时报警闪烁显示：doneo（6）稍等一分钟左右报警显示代码消失,之后又重新显示报警代码:PGCL5。5、以上完成后，再将插头3（见图2）重新插好复位
8、，44OV电源开关重新合上，等待报警显示报警代码：-bb。这时伺服马达在找零位，正常情况继电器Kl（见图2）打开，刹车装置会动作一下，之后显示报警代码：RUN,最后报警代码显示为：-BB。6、将连接油门杆的一圈内六角螺栓（见图4）重新上紧。随后在集控室和驾驶台分别对主机进行启动运行试验几个小时，系统运行正常，伺服控制器显示代码：.run,故障得以解决。NABCOMG-800数字调速器故障分析MG-800数字调速器是日本NABCo公司开发的全制式数字调速器，用于低转速、长冲程柴油机的转速控制。它是BABCOM-800系列计算机主机遥控系统的一个独立组成部分。MG-800调速器的主要元部件（CPU
9、、转速拾取器、转速单元控制电源等）由系统双重备份，主系统发生故障时，备用的副系统将自动切换投入工作。调速器执行器的位置传感器采用非接触式传感器，以提高可靠性。此外它还提供一个较为完善的系统自检功能，此功能实时监视系统的状态，一旦在它监视范围内的调速器软硬件失效，立即给出报警,并通过操作面板的人工查询可查到相应的故障码或报警码，为运行管理人员，迅速、正确定位故障和排除故障提供依据。、MG-800调速器自检功能及其故障查找方法MG-800数字调速器的自检功能是：（1）当系统故障发生时，自检环节立即发出报警,并自动进行主副系统切换,或将执行器锁定在当前位置,保证主机继续以当前转速稳定运行；（2）自检
10、环节在发出警报的同时，还给出相应的故障码或报警码，通过人工查询操作面板上的LED指示灯和故障码或报警码，可确定故障发生原因和位置。MG-800调速器自检环节所能监视的系统故障主要有五类：（I）CPU硬件（包括存储器）故障；（2）转速检测故障；（3）电动执行器故障；（4）电源故障；（5）1/0信号断路故障，如表1所示。表】调速器系统故障诊断与措施系统异常可自检的故障安全措施CPU硬件1） CPU及其存储器（ROM、RAM故障）故障2） +5V.15V电源故障自动转换主/副系统执行器锁定在当前位置转速检测D检测信号断路或传感器失效2）频率/电压转换器失效自动转换主/副系统执行器锁定在当前位置电动执
11、行器1）执行器位置反馈（EB）故障2）执行器行程（STROKE）故障3）执行器驱动单元（ADU）失电4）伺服电机控制故障执行器锁定在当前位置当表中第1列列出的任一故障发生时，调速器将输出Governorsystemabnormal报警信号,故障的可能原因则由LED指示。如果原因既与主系统又与副系统有关，作为调速器控制失效的结果，执行器将被锁定在当前位置。在故障复位之前，可通过查询和读取故障码仔细检查故障原因。调速器的自检功能实时监视系统的工作状态，一旦故障发生，在发出报警的同时，操作面板上的相应故障指示灯点亮。转速控制单元（MCG）的数据窗口将指示地址为030-034的故障码，或者执行器驱动单
12、元（ADU）将指示故障报警码。根据故障码可定位故障位置和确定故障原因。故障查找的一般过程如图1所示。图IHG-80。调速器故障查找流程框图二、CPU硬件故障CPU硬件故障包括了RAM和ROM故障，是数字调速器最严重的故障。一旦CPU发生故障,将导致系统瘫痪。MG-800调速器发生CPU硬件故障时，可通过三种方法检查确定故障原因,并采取相应措施，如表2所示。表2CFy硬件故障检查检查方法检查结果故障原因措施按LAMPTEST蝴所有指示灯关闭CPU故障I)按复位按IH,进行故障复位2)更换GCA-102和601电路板测量+5V、15V电源电压超过：l)+5Vt0.25V2)15V*1V范伟线路短路
13、检查线路电源故障更换电源检查电路板接插故障接插故障市新插紫电路板电路板安全插入CPU电路板故障更换GCAIO2和601电路板三、转速检测故障所谓的转速检测故障指二个情况：(1)当主机运行时，转速拾取器无转速脉冲输出，或脉冲频率周期大于200ms,此时可认为检测信号断路或传感器失效。(2)主机定值供油运行时，频率/电压(F/V)转换器输出电压低于参数058所设定的数值,此时可认为频率/电压转换器失效。若发生上述二种情况，则是主机转速检测环节发生了故障，可以通过查询故障码获得具体故障原因。表3所示为转速检测环节故障码,打O者表示正常，打X者表示异常。表3转速检测环节故障表故障码IOMjF/V为出电
14、压拾取器脉冲信号速馈择转反选转速控制备注刖系统SUB主系统MAIN副系统SUB主系统MAIN0OOOOMAINOFF无故障IOOOXSUBOFF主脉冲故障2OOXOMAINOFF副脉冲故障3OOXXMAINON主/副脉冲故建4OXOOSUBOFF主转速反馈故障5OXOXSUBOFF6OXXOMAINON7OXXSUBON8XOOOMAINOFF副转速反馈故障9XOOXMAINON10XOOMAINOFF11OXXMAINON12XXOOMAINON生/副转速反馈故障13XOSUBON14XXOMAINON15XXXXMAINON四、电动执行器故障能够被自检到的电动执行器可能出现的故障有：(1)
15、执行器位置反馈(FB)故障；(2)执行器行程(STROKE)故障；(3)执行器驱动单元(ADU)失电；(4洞服电机控制故障。执行器位置反馈故障包括：反馈信号断路、位置传感器失电以及位置传感器失效。通过查询故障码能直接获得这三种故障原因。执行器行程故障是指输出指令值与位置反馈值不相等，则在指定时间内由驱动单元发出异常报警。发生此故障情况下：执行器工作异常;执行器可能触动主机的机械停车装置;执行器的负载将可能大大增加;执行器的位置传感器故障将可能检测不到。应通过故障码以及驱动单元的报警码共同查询故障原因。执行器驱动单元失电故障能从故障码中查询到，并在驱动单元面板上有指示。首先查故障码，然后人工测量
16、电源电压。伺服电机控制故障包括：伺服电机失电、过载;驱动元件过电流、过电压、过热;运行信号不正常等。根据故障码以及驱动单元的报警码共同查询故障原因。表4为执行器故障码查询表。表4执行器故障码查询表序号故障码JI030J故障码2警示报指原因检查与措施地址号故障码I0J5或三多03U12,13,14,15显示ALrr伺服电机控制故障等参考故障碍AL?”不显示执行器不动作1)检查099值是否低于机械限位值2)检查油门杆作用力是否太大伺服电机控制信号断路或短路检查信号线路驱动单元失电ACZDC转换器失效_位置反债d出电路故海驱动单元指示灯生育亮检查轮出电行否24IV仁登位案反情冷#电总：0%约2V,1
17、00,约ev22033137,9,11AC源失左:)检查电源电压2)检查电源线路33同序号T和-2同序号-1-和-2-44-位置反馈信号断路或期路1)检查信号线路2)检查MCG端子排TB4的BIl和813之间的电压(0.8-9.5丫)55-同序号“1和2同序号-1和26同序号“1和2同序号-1-和m2-77同序号“1”和2-同序号“和*2-五、电源故障电源故障通过查询故障码033获得。当发生电源故障时,作如下的人工检查:(1)检查主电源电压；(2)检查电源开关(ON/OFF);(3)检查电源线路。表5为电源故障表。表5电源故障表故障码033MCG单元ADU单元AC电源DC电源AC电源0OOO1OOX4OXO5O8XOO9XOX六、I/O信号断路故障MG-800调速器能自检的I/O信号只有二种:命令转速信号和扫气压力信号。命令转速信号电压值的范围：上限9.99V,下限为参数163和164所指定的值（对应操纵地点1和2）。扫气压力信号电压的范围：上限9.99V,下限为参数165所指定的值。如果信号电压超过其规定范围，则说明发生了断路故障。表6为I/O信号断路故障表。表6I/O信号断路故障衷故障码扫气压命令转速信号操纵地点1操纵地点20OOO1OO2OO3OXX4XOO5XOX6XO7X
