船舶知识
电喷主机油头座吹损漏气事件常有发生，缸头床吹损事件少有听说。近日，某轮电喷主机突发一起缸头床吹损事件，值得思考。经与船上时任轮机长沟通，在此将其提供的一些素材进行整理如下，供同行借鉴和参考。
故障经过:某集装箱轮主机型号：man b&w 10s90me-c9.2、主机功率：58100kw、制造厂家：doosan engine co.ltd。
036e航次，2020年4月12日船舶由卡拉奇开往那瓦西瓦的途中，上午约1110lt左右，值班轮机员突然听见主机剧烈的爆破声，同时主机mop面板出现fiva故障报警（如图2），主机自动slowdown运行，机舱火警报警，值班轮机员马上打电话通知驾驶台停车并通知轮机长。轮机长立即赶往机舱，经检查确认为主机no.6缸缸头床吹损漏气，并引发火警。1125lt主机停止运转。后经吊开缸头检查，吹损的缸头垫片如图1所示。
图1 吹损的缸头床
2.常见缸头床吹损原因分析:
（1）发动机长时间大负荷下工作，经常产生爆震燃烧，导致缸内局部高温高压而烧蚀缸垫。 （2）紧固缸盖螺栓时，没有按规定要求进行操作，扭力不均致使缸垫没有平整地贴在缸体与缸盖的接合面上导致窜气。（3）液压工具压力表计量不准确，导致压力表显示的预紧力与气缸盖螺栓的真实预紧力不相符。或预紧力过小，未达到说明书规定的预紧力安装要求，存在气缸垫片被气缸内高温高压燃气吹除的安全隐患。（4）喷油提前角过大，使之长期爆炸压力过高。（5）缸垫质量较差、厚薄不均；（6）缸盖翘曲变形，缸体平面不平整度较差。或个别缸盖螺栓松动，导致密封不严。
3.本轮故障原因查找分析：
图2 该轮no.6缸mop警报 图3 no.6缸hcu曲线图
（1）通过查看mop报警记录（图1）:出现fiva阀反馈信号故障（slow down）、非法的fiva阀位置（slow down）、排气阀行程低（slow down）故障报警。初步怀疑故障可能与fiva阀有关，暂时排除其它原因。
（2）进一步调出no.6缸hcu故障曲线图，发现：排气阀位置反馈曲线（图中的粉红色曲线:exhaust valve position）、fiva阀反馈位置曲线（图中的绿色曲线：fiva feed back）及燃油升压泵柱塞位置曲线（图中的蓝色曲线：plungerposition）在故障发生前都是正常的。当故障突然发生瞬间，可看到：排气阀位置反馈曲线急速降低，随后锁定在一个位置；fiva阀位置反馈曲线（绿色线）急速升高，随后锁定在一个位置(和设定值严重偏离）；燃油升压泵位置曲线突然升高，随后锁定在一个位置。从这三个信息可以看出，位置曲线严重偏离正常位置。据此，基本可以判断出，fiva阀卡在了大行程（非正常位置）喷油位置。
（3）fiva阀原理：以下为fiva阀的三种工作状态：
①p→a(p→va)：电流值5ma~11 ma，当ccu给出fiva阀排气阀开启指令时，先导阀工作在下位，图4中的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，主阀芯左移，高压伺服油p路与va路相通，使排气阀驱动油泵投入工作，再而驱动排气阀上部活塞克服空气弹簧力实现排气阀的开启，与此同时，fi路接通左侧t路，燃油喷射油路泄油，实现排气阀开启时无燃油喷射。
②middleposition：电流值12 ma，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，主阀芯左移至中位，从图4中可以看出，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。 图4 fiva 原理阀模拟图
③p→b（p→fi）：13ma~20 ma（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），推动阀芯右移，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。
（4）读懂fiva阀原理后，进一步分析，当故障发生时，因fiva阀主阀芯卡在了图4中的右侧喷油位置，进而造成排气阀驱动油泵不能获得动力油压供给。fiva阀主阀芯卡阻在供油位置，造成喷油时间大幅度增加，气缸内喷入过多燃油，瞬间发火时造成汽缸内“爆燃”。压力急剧升高，超过汽缸所能承受的机械负荷，从而吹掉汽缸组件中最薄弱的缸头垫床。
（5）进一步往前追溯，判断故障可能为fiva阀的先导阀故障（通常为卡阻，卡阻后造成fiva阀阀芯左边的控制油压不能释放），导致fiva阀阀芯工作在图4中的最右边位置（排气阀关闭，汽缸喷油位置）。此刻，相当于喷油始点未变，喷油终点相较于正常，大幅度后移（由图3中粉红色线，燃油升压泵几乎全行程工作），最终造成事故出现。
4.故障排除：吊出缸头(拆解时泵压至2150bar)之后仔细检查缸头与缸套接触面，发现有轻微吹痕，随后将接触面进行打磨处理；盘车检查缸套内壁、活塞环，情况正常。更换缸头床垫，装复附件，恢复各处已关闭的阀件，于1610lt完成主机缸头床垫更换工作。
no6缸fiva的先导阀（厂家：nabtesco;序列号：ykba0091；运行时间：35379h）为出厂时主机自带阀件，船上没有更换此缸fiva的先导阀记录，电机员随即将no.6先导阀换新，1620lt 主机no6缸燃油升压泵与排气阀功能试验，动作正常。1630 lt主机备车，集控室正/倒车运转，no.6缸高压油泵与排气阀动作恢复正常。通知驾驶台之后，低速运转，主机运行工况恢复正常，no6缸现场检查正常。查看各组件hcu曲线正常。1700 lt驾驶台定速，船舶恢复正常航行。该轮靠妥那瓦西瓦码头后，检查了主机no.6缸的十字头轴承和连杆大端轴承，没有发现异常，扫气箱检查活塞头及活塞环也正常，故障得到了有效解决。
5.经验小结：事后拆检故障先导阀，发现阀芯卡阻，通常fiva阀组件上的先导阀容易卡阻在不喷油位置，本次偶发事件说明，对于fiva组件的日常维护保养不可掉以轻心（可按说明书经常进行模拟测试或拆检）。另外出现fiva阀故障时要仔细分析hcu曲线，查找故障规律，有助于快速解决问题，end