MAN+BW+主机FIVA+故障诊断分析.docx

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MAN+BW+主机FIVA+故障诊断分析

FIVA阀故障诊断分析

什么是FIVA阀？

FIVA阀是一种电液比例阀，是ME型柴油机的电喷系统中控制喷油定时和喷油量以及喷油压力，排气阀启闭的核心部件。

其启闭动作由柴油机电控系统中的CCU通过分析曲轴转角传感器和转速传感器以及升压泵柱塞探头等反馈的信息后给出启闭指令进行控制。

FIVA阀的基本介绍：

FIVA阀由先导阀和主阀两部分组成。

先导阀是比例电磁阀，控制主阀的启闭。

先导阀采用音圈（指固定在动圈扬声器膜片上的一个线圈）驱动技术，其动态性能逼近电液伺服阀。

喷油量的控制通过带宽控制FIVA阀的开启时间长短实现，喷油定时通过FIVA阀通电后的快速精确响应实现，比例作用用于控制FIVA阀开关的动态过程。

排气阀的启闭是由CCU给出FIVA阀的控制信号来实现的。

FIVA阀的基本结构：

通过FIVA阀内部剖析图我们可以看出。

FIVA阀主要部件包括主阀芯，3个液压阀块以及电路反馈块.

FIVA阀的工作过程：

结合FIVA阀内部剖析图及CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意图，我们可以看出，FIVA阀主阀芯右侧一直存在高压伺服油（油路P红色标识可以看出）;

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），推动阀芯上移（右移），工作在左位，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。

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，主阀芯下移（左移）至中位，从CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意图可以看出，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。

当CCU给出FIVA阀排气阀开启指令时，先导阀工作在下位，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，主阀芯下移（左移），工作在右位，高压伺服油P路与VA路相通，给排气阀油路增压克服空气弹簧力实现排气阀的开启，于此同时，FI路通左侧T路，燃油喷射油路泄油，实现排气阀开启时无燃油喷射。

当CCU给出FIVA阀排气阀关闭指令时，先导阀在电磁线圈（控制作用逐渐增强）作用下，克服弹簧力，工作在中位，主阀芯上移（右移）至中位，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，此时排气阀在空气弹簧作用下处于关闭状态，无燃油喷射。

上述过程是从宏观的角度解释，在实际动作过程中，CCU经过相关精确计算给出FIVA阀动态控制指令，主阀芯也并非是完全工作在全开全关的位置，而是根据CCU的控制指令工作在相应的工作段，来满足主机的适时要求。

下面我通过FIVA阀动作示位图对上述工作过程进行汇总：

FIVASpoolPositions

P→A（P→VA）

MiddlePosition

P→B（P→FI）

Commandvalue

5mA~11mA（控制排气阀油路段的控制电流）

12mA

13mA~20mA（燃（控制燃油增压路段的控制电流）

备注

当控制电流为5毫安时，主阀芯去排气阀路的伺服油开度至最大（工作在最右位）

当控制电流为12毫安时，主阀芯工作在中位，去排气阀路及燃油增压路伺服油处关闭状态（其中P至VA存在重叠面，P至FI临界重叠，即零度重叠面）

当控制电流为20毫安时，主阀芯去燃油增压路的伺服油开度至最大（工作在最左位）

CombinedHPS,CommonLPS&FIVA管路示意图（如上图所示）

FIVA阀动作示位图（如上图所示）

对于FIVA阀而言，它可以通过比例控制作用来实现燃油喷射量的精确调整，排气阀只能实现开关控制（见CCU功能示意图），因燃油喷射和排气阀的启闭在一个工作冲程中不可能同时进行，因此FIVA阀就可以完成其相应的功能。

（见FIVAFuelInjection-ValveActuation示意图）。

FIVAFuelInjection-ValveActuation示意图（如上图所示）

CCU功能示意图（如上图所示）

FuelInjectionSystem示意图（如上图所示）

FuelInjectionSystem（SuctionPhase）示意图（如上图所示）

FuelInjectionSystem（InjectionPhase）示意图（如上图所示）

ExhaustvalveSystem示意图（如上图所示）

ActuatorforExhaustValve示意图（如上图所示）

FIVAValves类型图（如上图所示）

从FIVAValves类型图上我们可以看出：

CW-FIVA:

CurtissWrightFIVAValves；

MD-FIVA:

MANDieselFIVAValves；BR-FIVA:

BoschRexrothFIVAValves.

在中海之冬轮上使用的是MD-FIVA，因此我们也就细说一下CylinderLoopTest（MD-FIVA）流程图：

准备：

1.将CCU设置在TEST模式（在MOP/MAINTENANCE/SYSTEMVIEWI/OTEST/CCU/MODE中可设）；

2.确保伺服油及燃油压力；

3．安排一名轮机员去机旁感觉燃油管及排气阀油管；

4.设定ch70至：

10mA（在MOP/MAINTENANCE/SYSTEMVIEWI/OTEST/CCU/70中可设）；

5.设定ch70至：

14mA（这将会导致燃油喷射）；

TEST1:

必须立即读取下面参数值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVAPos；ch30：

value（＜6mA）

Fuelplungerch31：

value（＞8mA）

Exhaustvalvech34：

value（＜8mA）

机旁轮机员是否听到燃油管喷射声音及感觉到管子脉动。

6.设定ch70至：

10mA（这将会导致排气阀打开）；

TEST2:

必须立即读取下面参数值（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中可以看到）FIVAPos；ch30：

value（＞17mA）

Fuelplungerch31：

value（＜8mA）

Exhaustvalvech34：

value（＞8mA）

机旁轮机员是否听到排气阀管驱动声音及感觉到管子脉动。

FIVAPos;ch30参数值在TEST1&TEST2是否正常;

如果不正常，则检查Fuelplunger（ch31）test（1or2）即燃油喷射是否失败；

Exhaustvalve（ch34）test（1or2）即排气阀开启是否失败；

如果是,则：

FIVA或液压系统失效；

如果不是，则检查FIVA,FIVA传感器，传感器接线或者MPC（ch30）是否失效，继续“SensorChainTest”.

如果正常则接着看Fuelplungerch31参数值在TEST1&TEST2是否正常;

如果不正常，则看是不是只是燃油如果是，则：

燃油柱塞失效；

喷射失败如果不是，则检查Exhaustvalve（ch34）test（1or2）是否失败或排气阀开启是否失败；

如果是，则FIVA或液压系统失效；

如果不是，则检查燃油柱塞传感器，传感器接线或者MPC（ch31）是否失效，继续“SensorChainTest”.

如果正常则接着看Exhaustvalvech34参数值在TEST1&TEST2是否正常;

如果不正常，则排气开启是否失败如果是，则，排气阀自身故障，检查其他现象；

如果不是，则检查排气阀位置传感器，传感器接线或者MPC（ch34）是否失效，继续“SensorChainTest”.

如果正常，则测试不能检测故障。

CylinderLoopTest（CW-FIVA）流程图（如上图所示）该图供参考使用

CylinderLoopTest（MD-FIVA）流程图（如上图所示）

AmplifierTest（CW-FIVA）流程图（如上图所示）该图供参考使用

从上述过程我们可以看出，有些故障有可能是传感器,MPC板，电缆线故障，下面在细说一下SensorChainTest流程图：

1.彻底检查电缆

2.临时连接一个备用传感器（不安装备用传感器）

3.警报是否仍然存在？

①如果是，则再次连接原来的传感器在MPC板上，转换插头至另一通道，即

ch30,31,34转换至电缆认可的通道警报是否转换通道

如果是，则电缆故障；

如果不是，则警报是否仍然在以前的通道

如果是则MPC内部通道故障。

如果不是，则非持续故障。

②如果不是，则连接原来的传感器至电缆认可的另一个通道，即ch30,31,34的传感器转换至另一个通道警报是否存在在新的通道

如果是，则传感器故障。

如果不是，则非持续故障。

对于非持续故障，我们进行进一步的诊断；

非持续故障移动传感器至cylinder+1,MPC板至cylinder+2持续正常的操作，直至相同的警报再一次出现警报在原来的缸上

如果是，则电缆线故障；

如果不是，则警报在cylinder+1上（原来的传感器）？

如果是，则传感器故障；

如果不是，则警报在cylinder+2上（原来的MPC板）？

如果是，则MPC内部通道故障；

如果不是，则是不相关的错误。

SensorChainTest流程图（如上图所示）`

MPC内部接线图（如上图所示）

警报列表（见上图所示）

就上面的叙述，我们就本船的实例来说明一下：

在2015年2月27日凌晨4点06分主机NO.8缸来了Exh.ClosePosChanged（SlowDown）-CCU8_03023210及ExhaustValveStrokeLow（SlowDown）-CCU8_03023209警报，引发主机SLOWDOWN，随后船舶行至开阔水域抛锚后，对其CCU进行了断电复位，进行循环测试（在MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU中进行,如下图所示），发现排气阀驱动油管及燃油管皆无动作，参照上面CylinderLoopTest（MD-FIVA）流程图所述，即FIVA阀或液压系统失效，我们在更换FIVA阀后，主机恢复正常。

对于换下的FIVA阀，因无技术支持，无法对其拆解，也就无法对其进行更深的探讨。

不过我们可以从故障报警时引发SLOWDOWN时MOP自动记录下的HCUEVENTS可以得知一些信息，见图NO.8CYL故障报警时HCU记录：

从该图中我们可以看出，排气阀的关闭时间被拉长，也就是我们的FIVA阀在控制信号丢失时，致使我们的FIVA阀主阀芯工作在安全位置，排气阀的伺服油油路一直供油，排气阀的驱动油油路关闭，排气阀会在节流孔的泄油下延长了其关闭的时间。

我们在结合图NO.8CYLFIVA阀功能测试时的HCU记录，从该图中我们可以看出，FIVASETPOINT及FIVAControllerCh70有控制信号给出，但其它的执行没有相续体现，从这两个图中我们可以看出NO.8CCU没有问题，问题很大程度在FIVA阀，从后来的换完FIVA阀，主机恢复正常，也说明了这一点。

当然结合上面的种种迹象及服务工程师来的邮件中也可以看出，故障出现在FIVA阀的先导阀上的机率较大。

在2015年2月28日早上8点39分40秒本船来了ExhaustValveStrokeLow（SlowDown）-CCU2_03023209警报，随即恢复正常，也没有引发主机SlowDown，见MOP当时自动记录下的NO.2CYL故障报警时HCU记录，我们在比较一下NO.2CYL正常时的HCU记录,从中不难发现，排气阀在关闭的过程中，ExhaustvalvepositionCh34探头反馈路有一段跳帧，后来电机员检查，系排气阀位置反馈探头连接至NO.2CCU处的电缆线磨损所致，进过包裹绑扎后，恢复正常。

MOP/MAINTENANCE/TROUBLESHOOTING/HCU（如上图所示）

NO.8CYLFIVA阀功能测试时的HCU记录（如上图所示）

NO.8CYL故障报警时HCU记录（如上图所示）

NO.2CYL正常时的HCU记录（如上图所示）

NO.2CYL故障报警时HCU记录（如上图所示）

上述就是个人对FIVA阀的一些见解，因水平有限，如有阐述不当之处，望请谅解！

谢谢！

服务工程师回复的邮件：

itispresumedthatControlvalve（Pilotvalve）ontheFIVAValvehadsomeproblem.

Therefore,wewouldliketosupplyaControlvalveunittothevessel

forreplacingwiththeoldonefittedontheoriginalFIVAValveremovedfromNo.8unit.

WealsointendtosupplyaFIVAValvetothevesselasadditionalspare.

Inthisconnection,pleasekindlyadviseustheforwardingaddressfortheabovepartsinLA.

WewouldliketosupplythemtothevesselwhilethevesselisinLongBeachport.

Meanwhile,asanotherpossiblecause,

thereisapossibilitythatCCU-8hadtemporaryproblemforcontrollingFIVAValveontheunit.

Fromthevessel'sinformation,weunderstandthatcrewcarriedoutFunctiontestfortheunit,

butconditionwasnotimproved.

But,incasesametroubleconditionisobservedonFIVAValveinthefuture,

pleasetrytoresetofCCUfortheunitfirstbyturn-offthepowersupplytotheCCU,

beforereplacingFIVAValve.

PowersupplytoeachCCUcanbecutbyturn-offthebreakersonPowersupplyunitA&BinECR.

ThisresethastobemadewhenM/Eisstopped.

RegardingNo.2unit,

thereisapossibilitythatExhaustvalveontheunithasprobleminspringairsealingcondition.

Therefore,wewouldliketoaskship'sstafftochecktheexhaustvalvespringairsealingcondition

bycheckingexhaustvalvespindledrop-downtime,asshowninattachedabstractofM/Einstructionmanual

（Vol.2Maintenance/908Exhaustvalve）.

Thischecking（fordrop-downtime）tobedoneafterstoppingLOpumponhull-side,

otherwiseexhaustvalvespindleisdroppedbynormalLOpressure

andactualtimefordrop-downconditioncannotbemeasured.

Also,pleasecheckspringairtightnesscondition

withfollowingtheprocedureshownin2ndpageofattachedmanual.

Pleasekindlyinformusaboutallcheckingresults.

Wehopeyourkindunderstandingandcooperationtotheabove,

andawaitingthepartsforwardingaddressinformationandcheckingresults.