一、故障現(xiàn)象

某散貨輪，37670DWT，日本船廠建造，1991年下水。

船上配有 3 臺(tái)日本 DAIHATSU 發(fā)電柴油機(jī)，發(fā)電柴油機(jī)采用 WoodWard UG-8 液壓調(diào)速器。

值班機(jī)工起動(dòng)3號(hào)發(fā)電機(jī)并檢查運(yùn)行正常后與 1 號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行并車，在并車過程中發(fā)生并車失敗，造成全船失電。

后應(yīng)急發(fā)電機(jī)自動(dòng)投入運(yùn)行，二管輪重新起動(dòng) 1 號(hào)發(fā)電機(jī)入網(wǎng)恢復(fù)船舶供電。

再起動(dòng) 3 號(hào)發(fā)電機(jī)后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)很大，無法再進(jìn)行并車操作。

約 2h 后，2 號(hào)發(fā)電機(jī)起動(dòng)成功并順利并網(wǎng)，船舶恢復(fù)正常進(jìn)港。

二、故障排除經(jīng)過

1、故障原因初步分析查找與排除

通過分析，此次出現(xiàn)全船失電，主要是發(fā)電機(jī)在并車操作過程中由于3號(hào)待并發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大造成發(fā)電機(jī)頻率不穩(wěn)，在并車操作瞬間出現(xiàn)較大逆功率，從而造成并車失敗自動(dòng)停車，進(jìn)而造成全船失電。

從原因分析中可見，造成此次全船失電的原因一方面是值班機(jī)工操作不嫻熟，另一方面是柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大，但柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大是造成此次故障的主要原因。

船靠碼頭后，輪機(jī)長(zhǎng)組織輪機(jī)部門的人員對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大的原因進(jìn)行了深入的分析。

通過分析得出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大主要有兩大原因：

一是發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)(柴油機(jī))工作不正常；

二是發(fā)電柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，特別是調(diào)速器工作不正常。

根據(jù)故障現(xiàn)象，通過查閱說明書等資料得出具體導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的可能原因是：

1）原動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，補(bǔ)償調(diào)節(jié)不正確；

2）調(diào)速器油不干凈或油位太低，空氣進(jìn)入混

入油里，產(chǎn)生泡沫；

3）生成了可以導(dǎo)致內(nèi)部零件卡滯的亮點(diǎn)物；

4）連桿或噴油泵松動(dòng)，連桿或噴油泵卡滯；

5）調(diào)速器行程很短就能使供油達(dá)到最大；

6）供油連桿系中的彈性連接彈簧太軟；

7）工作油壓低。油泵的單向閥損壞，或蓄壓

室彈簧太軟；

8）動(dòng)力活塞卡滯，供油系統(tǒng)設(shè)置錯(cuò)誤；

9）連桿機(jī)構(gòu)安裝不正確，調(diào)速器輸出軸行程

和原動(dòng)機(jī)功率輸出之間不正確的非線性關(guān)系；

10）負(fù)荷限制指示器與銘牌磨擦或負(fù)荷限制軸變形；

11）靜速差調(diào)速旋鈕調(diào)為 0 時(shí)，穩(wěn)定調(diào)速率為負(fù)，調(diào)速器磨損。

為了確定故障的具體部位，針對(duì)可能出現(xiàn)的原因輪機(jī)部進(jìn)行檢查分析判斷：

首先通過檢查調(diào)速器與噴油泵齒條之間的連桿系，發(fā)現(xiàn)正常；

其次通過檢查分析排除柴油機(jī)本身的問題。

具體排除方法：

保持柴油機(jī)怠速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，固定柴油機(jī)燃油手柄、調(diào)速器的輸出軸及供油連桿的位置(注意決不要把調(diào)速器的輸出軸固定在會(huì)導(dǎo)致停機(jī)的位置)。

當(dāng)把調(diào)速器的輸出軸固定時(shí)，如果轉(zhuǎn)速波動(dòng)還存在，說明問題在原動(dòng)機(jī)。

如果去掉固定，轉(zhuǎn)速波動(dòng)又重新出現(xiàn)，說明問題主要出在調(diào)速器上。

通過上述檢查分析后，發(fā)現(xiàn)故障原因極有可能為調(diào)速器問題。

為了進(jìn)一步確認(rèn)，我們對(duì)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、工作原理、檢查調(diào)整、故障原因與排除等方面進(jìn)行具體分析。

2、WoodWard UG-8 調(diào)速器的結(jié)構(gòu)與工作原理

（1） WoodWard UG-8 液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)

UG-8 液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖 1 UG-8 液壓調(diào)速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、感應(yīng)結(jié)構(gòu)、油路控制機(jī)構(gòu)、燃油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、彈性反饋機(jī)構(gòu)、速度降(靜速差)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、調(diào)速機(jī)構(gòu)等組成。

（2） WoodWard UG-8 調(diào)速器的工作原理

UG-8 調(diào)速器工作原理示意圖如圖 2 所示。

圖 2 UG-8 調(diào)速器工作原理示意圖

1）柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：

飛重產(chǎn)生的離心力與調(diào)速彈簧力平衡，動(dòng)力活塞和輸出軸處于靜止?fàn)顟B(tài)；

2）柴油機(jī)負(fù)荷減小時(shí)：

負(fù)荷減小，柴油機(jī)在原供油量情況下轉(zhuǎn)速升高；轉(zhuǎn)速升高，飛重張開，提起調(diào)速導(dǎo)桿和浮動(dòng)杠桿的內(nèi)端 A，同時(shí)提起控制滑閥，打開了套筒的控制口；

控制口被打開，動(dòng)力活塞的下部與調(diào)速器油池相通，動(dòng)力活塞由于上部仍受高壓油的作用而向下運(yùn)動(dòng)；

動(dòng)力活塞下降，帶動(dòng)輸出軸朝減油方向轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)力活塞下降，大補(bǔ)償活塞就上升，小補(bǔ)償活塞被吸下，小補(bǔ)償活塞的上彈簧受到壓縮，浮動(dòng)杠桿外端 C 被拉向下，同時(shí)帶動(dòng)控制滑閥下移；

動(dòng)力活塞、大補(bǔ)償活塞、小補(bǔ)償活塞和控制滑閥繼續(xù)動(dòng)作，直到套筒上的控制口被控制滑閥的圓盤封住；

一旦控制口被封住，動(dòng)力活塞和輸出軸就停止運(yùn)動(dòng)，使之停留在柴油機(jī)于減少負(fù)荷的情況下仍然維持原來轉(zhuǎn)速所需的供油量位置上（燃油供給量減少了）；

因?yàn)槿加凸┙o量減少，所以轉(zhuǎn)速就相應(yīng)降低，使柴油機(jī)向原來的轉(zhuǎn)速回復(fù)，同時(shí)飛重也向原來的正常位置回復(fù)，這時(shí)在調(diào)速彈簧的作用下，調(diào)速導(dǎo)桿也向正常位置回復(fù)；

小補(bǔ)償活塞在上彈簧的回復(fù)力作用下，以與調(diào)速導(dǎo)桿相應(yīng)的復(fù)位速率向正常位置回復(fù)，使套筒上的控制口在這一復(fù)位運(yùn)動(dòng)過程中始終保持被控制滑閥的圓盤封住的狀態(tài)，也就是說控制滑閥在這一過程中保持不動(dòng)，當(dāng)小補(bǔ)償活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞下部的油是通過補(bǔ)償針閥流入的，所以小補(bǔ)償活塞復(fù)位的速度取決于補(bǔ)償針閥節(jié)流的大小；

經(jīng)過以上一系列動(dòng)作，飛重、調(diào)速導(dǎo)桿、控制滑閥和小補(bǔ)償活塞均處于原來的正常位置。

而動(dòng)力活塞和輸出軸相應(yīng)的處于柴油機(jī)負(fù)荷減少、但轉(zhuǎn)速仍維持恒定的位置。

3）柴油機(jī)負(fù)荷增加時(shí)：

與負(fù)荷減少時(shí)的動(dòng)作原理類似，這里不再贅述。

在動(dòng)力活塞帶動(dòng)輸出軸進(jìn)行增油或減油的動(dòng)作中，同時(shí)帶動(dòng)了靜速差機(jī)構(gòu)。

在有靜速差的情況下，當(dāng)負(fù)荷減少，輸出軸向減油方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靜速差機(jī)構(gòu)使調(diào)速彈簧稍有壓緊，于是新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速就稍高于原來轉(zhuǎn)速；

當(dāng)負(fù)荷增加，則新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速就稍低于原來轉(zhuǎn)速。

3、故障原因查找

首先，對(duì)調(diào)速器油位進(jìn)行檢查，不管柴油機(jī)在停機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，油位均正常。

其次，對(duì)調(diào)速器進(jìn)行換油、清潔操作，并檢查放出的油液中是否含有金屬顆粒物和其他雜質(zhì)，及油液是否出現(xiàn)氧化變質(zhì)，經(jīng)檢查后未發(fā)現(xiàn)異常。

再次，對(duì)調(diào)速器油進(jìn)行驅(qū)氣操作，具體方法有：

起動(dòng)柴油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。

補(bǔ)償針閥旋出幾圈，人為使柴油機(jī)產(chǎn)生大幅度的轉(zhuǎn)速波動(dòng)約 2min，迫使油道內(nèi)的空氣從出氣孔中擠出。

逐漸關(guān)小補(bǔ)償針閥至原來開度。最后，檢查調(diào)速器的靜速差設(shè)置情況，發(fā)現(xiàn)靜速差旋鈕設(shè)置在 40格左右，符合說明書 30~50 格的要求。

通過上述檢查未發(fā)現(xiàn)問題后，輪機(jī)部懷疑問題可能出現(xiàn)在調(diào)速器補(bǔ)償設(shè)置不當(dāng)上，決定對(duì)補(bǔ)償設(shè)置進(jìn)行檢查調(diào)整原則是在盡可能小的反饋指針刻度下，保證補(bǔ)償針閥開度符合說明書要求。

補(bǔ)償設(shè)置調(diào)節(jié)步驟如下：

1）調(diào)速前的準(zhǔn)備：

使柴油機(jī)在無負(fù)荷下空車運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和調(diào)速器的滑油溫度上升到正常值時(shí)，方能進(jìn)行調(diào)節(jié)。

這時(shí)須有專人掌握燃油桿，以備人工切斷供油然后進(jìn)行調(diào)速器滑油驅(qū)氣；

2）無負(fù)荷調(diào)整：

反饋指針置于刻度“3”處；

人為地使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)并逐漸關(guān)小補(bǔ)償針閥，直至柴油機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)消失為止，檢查此時(shí)針閥的開度（可將針閥慢慢關(guān)死并記住至全關(guān)死的圈數(shù)，然后返回原來位置）。

如其開度符合說明書 1/2～3/4 轉(zhuǎn)的規(guī)定，則調(diào)節(jié)完成；

如調(diào)節(jié)中波動(dòng)不停或針閥開度不符合要求，說明反饋?zhàn)饔貌蛔?，此時(shí)應(yīng)將反饋指針向“最大”方向增加兩格，重復(fù)以上調(diào)節(jié)；

如果反饋指針達(dá)到“7”格時(shí)還不穩(wěn)定，則應(yīng)調(diào)節(jié)速度升降機(jī)構(gòu)，適當(dāng)增大穩(wěn)定調(diào)速率δ2，再重復(fù)以上調(diào)節(jié)，直至滿意為止；

3）有負(fù)荷調(diào)整

使柴油機(jī)承受負(fù)荷，在所需要的各種轉(zhuǎn)速下，檢查調(diào)速器的穩(wěn)定性。

調(diào)整步驟與無負(fù)荷時(shí)相同。

一般只需稍許調(diào)整一下反饋指針或補(bǔ)償針閥開度即可達(dá)到滿意的調(diào)節(jié)。

調(diào)節(jié)完畢后，應(yīng)記錄反饋指針位置、針閥開度和速度降數(shù)值。

鎖緊反饋指針位置后不要隨便移動(dòng)；

通過檢查調(diào)整，未能消除轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

疑為調(diào)速器液壓油壓力不足，決定檢測(cè)調(diào)速器油壓。

具體方法為：

首先拆下調(diào)速器左側(cè)面下方基座上的管堵，

如圖 3 所示，裝上 0~2MPa 的壓力表。

圖3 調(diào)速器壓力表連接位置圖

然后起動(dòng)柴油機(jī)，使調(diào)速器運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)油溫達(dá)到工作溫度時(shí)，測(cè)取油壓為 810kPa 左 右 ( 符合說明書要求的758~827kPa 的正常范圍內(nèi))。

通過油壓檢測(cè)發(fā)現(xiàn)正常，遂疑為調(diào)速器內(nèi)部問題。

但因船上無調(diào)速器備件，且調(diào)速器內(nèi)部較為復(fù)雜精密，不宜對(duì)調(diào)速器進(jìn)行拆檢。

為了判斷是否為調(diào)速器內(nèi)部故障，通過輪機(jī)部討論后，決定使用 2 號(hào)發(fā)電機(jī)的調(diào)速器裝在 3 號(hào)發(fā)電機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。

但此方法存在一定的風(fēng)險(xiǎn)(調(diào)換調(diào)速器的操作萬一造成 2 號(hào)發(fā)電機(jī)也工作不正常，將使船上只有 1 臺(tái)發(fā)電機(jī)能正常工作，這將影響船舶的適航性)，于是決定先報(bào)公司同意。

在公司同意后進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)有所減小，但波動(dòng)并未消除。

至此懷疑為調(diào)速器傳動(dòng)傘齒輪故障。

根據(jù)調(diào)速器的構(gòu)造可知，如圖 4 所示，調(diào)速器的傳動(dòng)由柴油機(jī)凸輪傳動(dòng)軸經(jīng)傘齒輪傳動(dòng)，調(diào)速器軸通過花鍵與傘齒輪上端花鍵套連接實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

拆出傘齒輪后，發(fā)現(xiàn)齒輪(從動(dòng)輪)磨損嚴(yán)重，如圖 5 所示。

但船上無備件，只能緊急申請(qǐng)備件。

約一個(gè)月后，船回國內(nèi)，齒輪備件供船更換后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)現(xiàn)象明顯減輕，但并不能徹底消除。

2、3 號(hào)發(fā)電機(jī)調(diào)速器對(duì)調(diào)后，發(fā)現(xiàn) 3 號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)消失，但 2 號(hào)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，據(jù)此判斷 3 號(hào)發(fā)電機(jī)調(diào)速器內(nèi)部已損壞。

報(bào)公司同意后，決定申請(qǐng)一臺(tái)新的調(diào)速器。

新調(diào)速器供船換上后，轉(zhuǎn)速波動(dòng)消除，至此故障完全消除。

三、故障經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

1、故障造成的損失及風(fēng)險(xiǎn)

此次全船失電事故雖未給船舶帶來嚴(yán)重的不良后果，但卻極其危險(xiǎn)。

全船失電時(shí)，船舶正處于港區(qū)外的繁忙水域，來往貨船及漁船很多，航道狹窄，水文條件復(fù)雜，稍有不慎就存在撞船、擱淺等危險(xiǎn)。

后來據(jù)駕駛臺(tái)反映，當(dāng)時(shí)船舶正在避讓一條當(dāng)?shù)貪O船，若非應(yīng)急發(fā)電機(jī)能快速自動(dòng)投入使用，且值班駕駛員處置得當(dāng)，特別是能快速把舵機(jī)切換到 2 號(hào)應(yīng)急舵機(jī)，使船船航向得到及時(shí)控制，否則極有可能會(huì)撞到漁船，后果將不堪設(shè)想。

2、對(duì)故障的幾點(diǎn)反思

通過此次故障，我們進(jìn)行了深刻的反思。

從故障原因來看，此次故障絕非偶然。

對(duì)于船舶來說，全船失電是一種較為危險(xiǎn)的緊急事故，特別是在特殊水域或特殊氣象條件時(shí)，則更為危險(xiǎn)。

為了能減少類似事故的發(fā)生，下面從幾個(gè)方面談?wù)勔恍﹤€(gè)人的建議。

1）從故障原因來分析，顯然此次全船失電主要是由轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大引起的。

通過了解得知 3 號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的問題已經(jīng)很久，期間幾任二管輪也都對(duì)故障原因進(jìn)行過查找分析，但均未徹底消除。

而每次在并車時(shí)，只要多加小心，也都能并車成功。

同時(shí)船上也曾多次報(bào)請(qǐng)公司派專業(yè)技術(shù)人員上船修理，均未及時(shí)予以安排。

因此造成該問題一直拖而未決。

在船上調(diào)速器是一個(gè)較為復(fù)雜精密的設(shè)備，且發(fā)生故障的概率較小，很多輪機(jī)員可能都未曾有過拆檢調(diào)速器的經(jīng)歷，造成船上輪機(jī)員對(duì)解體維修調(diào)速器存在一定的畏懼心理，且缺乏經(jīng)驗(yàn)，因此一定程度上存在不敢下手的問題。

而目前因航運(yùn)不景氣，船公司經(jīng)營困難，在開源困難的情況下為了維持船舶的運(yùn)營只能不斷節(jié)流，縮減船上的維修成本。

做為船員應(yīng)不斷提高敬業(yè)精神與工作責(zé)任心，充分發(fā)揚(yáng)中國船員良好的職業(yè)道德，多理解公司的難處，對(duì)船舶設(shè)備的故障多爭(zhēng)取自修，盡量減少岸修，盡可能縮減船舶維修費(fèi)用，與船公司共度時(shí)艱；

2）加強(qiáng)船員培訓(xùn)，不斷提高船員工作業(yè)務(wù)水平和應(yīng)急能力。

雖然此次全船失電主要是由轉(zhuǎn)速波動(dòng)過大引起的。

但值班機(jī)工并車操作不嫻熟造成并車出現(xiàn)較大逆率進(jìn)而使運(yùn)行機(jī)因瞬時(shí)沖擊負(fù)荷過大而自動(dòng)停車也是造成此次全船失電的一個(gè)重要原因。

通過了解得知，該值班機(jī)工是一位剛擔(dān)任工作 1 個(gè)多月的持證三管輪，其在并車操作時(shí)應(yīng)對(duì)待并機(jī)頻率不穩(wěn)的這種情況顯然經(jīng)驗(yàn)不足，同時(shí)在應(yīng)對(duì)全船失電時(shí)也表現(xiàn)出了慌張、手足無措的情況，從中也反映出年輕船員應(yīng)急應(yīng)變能力也亟待提高的問題。

公司與船舶領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)對(duì)年輕船員業(yè)務(wù)能力及應(yīng)急應(yīng)變能力的培養(yǎng)， 嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)和船舶應(yīng)急應(yīng)變演習(xí)，不斷提高船員的業(yè)務(wù)水平和應(yīng)急能力；

3）輪機(jī)員應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷提高安全意識(shí)與情景意識(shí)。

做為二管輪，在此次故障中也反映出了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能力不足，對(duì)突發(fā)情況處置不當(dāng)，缺乏安全意識(shí)與情景意識(shí)的問題。

做為值班輪機(jī)員確保輪機(jī)值班安全是其首要職責(zé)。

而二管輪在備車期間面對(duì) 2 號(hào)發(fā)電機(jī)無法起動(dòng)的問題時(shí)，對(duì)于是先解決 2 號(hào)發(fā)電機(jī)故障還是先確保備車操作安全的判斷決定上恰好忽視了這一點(diǎn)，出現(xiàn)處置不當(dāng)，特別是對(duì) 3 號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大易造成并車失敗的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不足，指派經(jīng)驗(yàn)不足的值班機(jī)工而非自己親自去進(jìn)行并車操作，說明其缺乏安全意識(shí)與情景意識(shí)。

因此為了確保船舶的安全，應(yīng)不斷加強(qiáng)船員的安全意識(shí)與情景意識(shí)，不斷減少人為因素對(duì)船舶安全的影響；

4）切實(shí)加強(qiáng)部門領(lǐng)導(dǎo)對(duì)輪機(jī)員的技術(shù)指導(dǎo)與業(yè)務(wù)監(jiān)督的職能。

3 號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)長(zhǎng)期存在，這一現(xiàn)象也從側(cè)面反映出了部門領(lǐng)導(dǎo)在對(duì)輪機(jī)員的技術(shù)指導(dǎo)與業(yè)務(wù)監(jiān)督方面存在欠缺。

船上機(jī)械設(shè)備繁多，各種故障層出不窮，出現(xiàn)一些疑難問題一時(shí)解決不了也在所難免，但做為部門領(lǐng)導(dǎo)面對(duì)疑難問題時(shí)不能放任不管，應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)對(duì)輪機(jī)員的技術(shù)指導(dǎo)與業(yè)務(wù)監(jiān)督。

當(dāng)個(gè)人能力有限時(shí)，必須充分發(fā)揮輪機(jī)部團(tuán)隊(duì)的作用，大家集思廣益共同解決問題。

這樣不但有利解決問題，而且還有利于增強(qiáng)大家的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和業(yè)務(wù)水平。

四、結(jié)束語

全船失電是船上時(shí)有發(fā)生的一種應(yīng)急情況，而調(diào)速器故障對(duì)于船員來說是相對(duì)比較少遇到的一種故障。

希望通過此次故障的分析查找，能夠?qū)鉀Q類似的問題起到一定的參考作用。