32天津航海2019年第4期
张雷震1马昭胜2
(1中远海运船员管理有限公司广州分公司广东广州510288; 2集美大学福建厦门361021 )
摘要：文章根据艏尖舱隔离阀的故障案例，介绍了其故障排查和解决的措施。
关健词：阀门遥控LP U单元故障分析排查解决
0引言
某船压载系统采用EMERSON公司的电-液式 阀门摇控系统，主要由电脑、阀控制模块、油泵、液压油缸和阀组成。艏尖舱隔离阀采用BRC2000 蝶阀，执行器采用双作用的液压油缸驱动阀开关，型号是 LPU-D Handpump With BB-VP-E Valve indicator。 1故障描述
某日，木匠在电脑上操作排压载水时，发现艏 尖舱隔离阀无法打开（电脑上显示该阀一直在闪 烁，且发
出开阀时间过长报警）。三管轮到现场检 查发现该阀L P U单元油泵电马达一直在运转，但 阀开度指示器显示阀没打开。
2故障分析
2.1隔离阀操作方式、工作原理和阀开启过程情况 介绍，见图1及图2。
⑤LPU单元，⑥油泵，⑦安全阀，⑧电磁阀，⑨液 控单向阀，⑩溢流阀，©快速接头，©手动转换阀，◎手摇泵，⑭油箱。 图1阀的液压管路图pvc绝缘材料
收稿日期：2019-09-23
作者简介：张雷震（1971-)，男，福建省人，高级轮机长，现从事船舶轮机管理T.作。
Butterfly valve on BRC actuator
图2开阀受力及阀动作情况
艏尖舱隔离阀比较特殊，阀门组是安装在艏尖 舱内，压载时浸泡在水里；LPU单元安装在艏物料 间里。
操作方式分遥控、手动和应急三种方式。遥 控操作有两种方法，即在电脑或控制箱模块上操 作。手动操作是在L P U单元组合模块上，把转换 阀转到手动，用手摇泵开关阀门。应急操作是用可 携式移动手动泵接在L P U单元快速接头上进行阀 门乍。
开阀工作原理如下（图1)，当在电脑或控制模 块上给出开阀指令时，L P U单元上的电磁阀（图1®)通电移至右位，并启动油泵马达开始供油，执行开阀动作。在L P U单元上安装有一个压力传 感器（图中p)。当阀开到位，（即阀旋转90°至全 开位置），液压系统油压会升到约150bar(15MPa)，压力传感器会把相应的压力信号转换成电流信号 传给控制模块，控制模块根据150bar (15MPa)对 应的信号延时5s后切断油泵电源，停止开阀动作，整个开阀程序结束。蝶阀在液控单向阀作用下锁定 在开的位置。阀开启过程情况如图2，图中红线表 示阀开启过程的受力情况，绿线表示阀动作情况。开始2〜3s建立油压至能让阀动作的压力98bar (9.8MPa )，阀开始动作后油压降至25bar (2.5MPa)，约30s后阀至全开位置，压力会再升 高到150bar (15MPa)直至安全阀（图1©)开启，延时约5s后停止油泵（延时停泵是为了确保阀能 在全开位置）
，阀锁住在全开位置。阀的开关时间
船舶阀门遥控故障及排查解决张雷震马昭胜33
会受环境温度、粘度、油泵流量而变化。
空压机管道本隔离阀油缸容量400ml ，油泵流量
250~1000ml/min(可调油栗），模块会根据油缸容
量和油泵流量设置最短幵关阀时间报警（本阀设置
24s)、最长开关阀时间报警（本阀设置96s)和最
长运行时间报警（lOmin)。
2.2故障的可能原因
1)阀门组故障：主要有蝶阀卡阻；控制块故 障；油缸故障；管系漏油；
2) L P U单元故障：主要有电磁阀故障；液控
单向阀故障；油箱油位或油质问题；电动油泵故障；
压力传器问题；安全阀故障；溢流阀故障。
2.3故障分析
1)阀门组故障分析，如果蝶阀卡阻，油压会 很快建立达到150bar (15MPa)并在延时后停栗，
且会触发最短时间报警（少于24s)，故可排除。如
果控制块故障（主要有滤器脏堵，或液控单向阀卡 阻，也会很快建立油压并触发最短时间报警，故也
可排除。油缸活塞密封不严和管系漏油都有可能使
油压达不到开阀的压力和使油泵停止的压力值，且
都会触发最长时间报警（超过96s)，故都有可能；
2) L P U单元故障分析，如果电磁阀故障（即
没按指令移动到相应位置）和液控单向阀故障（即
卡阻，没打开）油压都会很快建立并在延时后停泵，
且会发出最短时间报警，故可排除。剩下的上述故
障原因，都有可能使油压达不到开阀的压力和使油
泵停止的压力值，且都会触发最长时间报警，故都
有可能。
3故障排查
1)先切断LPU单元电源，使油泵停止运转。把手动转换阀◎从“遥控”位转至“开”位，操纵sis压片
电话报警系统手摇泵进行开阀（即转换至手动操作方式），蝶阀
能够完全打开；再试手动关阀操作，蝶阀也能正常
剑式机器人关闭，故阀门组故障可排除；
2) LPU单元故障排查。检查LPU单元油箱，
发现油位偏低，补油至合适油位，然后到电脑上点
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击开阀按钮（阀初始位置在关闭位），阀能正常打 开，接着再试验关阀动作，出现和前面一样的故障，
油泵马达一直在运转，但阀没动作即不能关闭，处
在开的位置。切断LPU单元电源，检查油箱油位，
发现油位又偏低，补油至正常油位。接上电源，在
电脑上点击关阀按钮，阀能正常关闭，接着再试验
开阀动作，又出现同样的故障。也就是说补油后阀
只能正常开或关一次，第二次都不能成功。故可判
定此次故障原因是由于油箱油位或油质问题引起 的。
在L P U单元旁观察补油后遥控操作阀开关情 况，当油泵马达通电动作（可以听到运转声音）大
约8s后发现油.箱呼吸旋塞有油汽持续喷出（此呼
吸旋塞相当一个单向阀，当油箱压力超过3bar (300kPa)时，会开启泄放），本来阀在开关过程
中，油位应该保持动态平衡，不应该溢出来。这说 明系统进入了空气，且与油混在一起成油气混合物 被压缩了。当阀开始打幵，油开始回流时，压缩的 油气混合物由于压力突降产生急剧膨胀，从而从呼 吸旋塞喷出。当开阀过程结束停泵后，油箱的油经 过油气泄放静止后，油位就会下降很多。这就是为 何第二次操作开关阀时不能成功的原因。为进一步 验证这个分析，可以拆开油箱顶部旋塞，观察在开 关阀过程中油位变化情况，当油泵马达通电运转 后，油位开始下降，大约5s后就吸不到油，油泵 开始空转，此时回油孔也没油回到油箱。从图2可 以了解到，按正常情况2〜3s后，油压会建立至98bar (9.8MPa)，阀开始动作，油缸的油就会开始回油 至油箱。由于系统混入空气，使建立油压所需的时 间和油量都会相应增加（现在5s都未能建立足够 油压且让油回流）。此时如果从旋塞再补充部分油，使油泵吸到油并建立足够油压，会发现回油孔很快 有大量油回流至油箱，并迅速从旋塞溢出，说明阀 已开始动作。在正常情况下，只需要2〜3s后，油开始回流，就可以保证油位动态平衡（故L P U单 元油箱容积设计也比较小，大约150ml)，油栗就 不会吸空产生空转。通过以上分析可以确定故障原 因是因为日常维护保养时，没能及时发现油位偏低 造成空气进入系统，形成油气混合物，严重影响正 常液位的保持。
4故障解决
故障的解决方法就是排除空气，补油至合适油 位，并适当调小油泵流量（避免回油太快造成溢 流）。排除空气的办法一是在液压系统最高处放空 气，此方法必须经过多次反复操作，才可以彻底放
尽空气；二是把整个系统液压油全部换新，但必须 在满载艏尖舱排空的情况下才能进行；三是在油箱 顶部旋塞处加装一个缓冲容积，使液压油的膨胀有 一个缓冲的空间，不让油溢流掉，同时可以使油气 混合物中的空气慢慢分离，直到最后排尽空气。空 气排尽后就可以恢复原状。本轮就是在采用这种方 法，效果良好。
5结束语
电-液式阀门摇控系统在船舶上应用相当广泛。本轮燃油系统、舱底水系统、压载系统都采用 这种方式，具体结构和要求会有所不同，所以要熟 知它们的工作原理并注意日常维护保养，特别是电 缆线维护和油箱油位偏低时要及时补油，以免系统 进入空气产生不必要的故障，影响船舶各管系阀门 的正常操作。
参考文献
[1]Marine Tank Management System (EMERSON.Process Manag
ement )
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