0 引言
随着科学技术的不断发展进步和完善，现在新造的船舶大都采用电喷主机（ME）。ME 机型的空气起动系统相比传统的 MC机型管路简化了很多，可靠性大大提高，但由于电气元件的大量应用，不可避免的导致电气故障的频率较高。下面以某轮主机缸头起动电磁阀失灵导致主机起动失败进行深入分析，并介绍一些常见的起动故障进行分析探讨， 供同行们在实际工作中参考。
1 故障现象
某大型全集装箱船采用的主机型号为 MANB&W 12K98ME7，额定功率 72240kW，额定转速 94r/min。某日， 船舶在进港时，驾驶台左翼操纵主机，突然主机发出起动失败报警，此时驾驶台正车起动。然后，驾驶台迅速把车钟拉至 STOP 位置，再次起动，机舱人员通过检查发现以下情况：MOP（Main Operating Panel 主操作屏）上显示主机曲柄转角为 235.2°，没有变化；主起动阀能够动作；起动油门刻度正常；起动空气压力正常；值班人员看到主起动阀动作三次后，发出起动失败报警。
此时，轮机长立即通知驾驶台倒车起动一下再停止，发现倒车起动正常。而后再次正车起动，主机正车起动成功。一直到船舶靠好码头，也没出现过起动失败报警。
2 起动原理
电喷主机的空气起动系统（见图1）与传统的 MC 机型有很大的不同。它没有换向机构和空气分配器，用控制器和电磁阀代替。主机控制位置有机旁、集控室和驾驶台。
2.1 备 车
图1 ME-C电喷主机启动原理图
主机备车后，1 号阀手动打开，0.7MPa 左右的控制空气分三路：一路到 115 号阀前；一路通过 12 号阀气控阀到主起动阀执行气缸右侧，关闭主起动阀；一路通过 68 号气控阀送到慢转阀执行气缸右侧，关闭慢转阀。
盘车机脱开后，115 号阀（二位三通阀）工作在左位而打开，控制空气送到92、93、94 号电磁阀前面待命。
118 号阀手动打开，确保主机起动时，主起动阀或慢转阀打开后，2.7MPa 左右的起动空气送至各缸的缸头起动电磁阀26 前待命。
2.2 起 动
先介绍几个缩写：EICU：Engine Interface ControlUnit（主机信息控制单元）；ECU：Engine ControlUnit（主机控制单元）；MOP：Main OperatingPanel（主操作屏）；CCU：CylinderControlUnit（气缸控制单元）
驾驶台或集控室给出一个车钟指令（正车/倒车）→ EICUA → ECUA 输出起动信号到 93 号主起动电磁阀，93 号阀得电工作至上位，0.7MPa 的控制空气经23 号阀控制 12 号阀动作工作在左位，控制空气进入到执行气缸左侧，执行气缸右侧的空气通过 12 号阀泄放，主起动阀打开，起动空气进入到起动空气总管待命，还有一路起动空气经 118 号阀送至 26 号阀前待命。MOP A →EICUA → ECU A → CCU 按照发火顺序输出电信号到相应缸的起动电磁阀26，得电的 26 号阀动作工作至下位，起动空气经 26 号阀作用于缸头起动阀上方打开此阀后，大量的起动空气瞬间进入此气缸，推动活塞下行而转动。同时，CCU 输出指令给动力油控制单元 HCU，完成相应缸的供油。
当主机达到发火转速后，MOP A 切断 26号阀和 93 号阀的电信号，26 号电磁阀释放缸头起动阀控制活塞气压，缸头起动阀在弹簧力的作用下关闭，93 号电磁阀失电，切断控制空气，同时将阀后的空气泄放，12 号阀控制侧压力泄放后工作至右位，关闭主起动阀。起动空气总管上的空气通过前后两根泄放管进行泄放。此时主机起动正功。由于 MOPA 与 MOP B 互为热备用，当 MOP A 起作用时 MOPB 也在起作用，故在起动过程中，94 号电磁阀也会得电，23 号阀的控制取决于 93 号阀和 94 号阀哪个先动作。如果主机停止时间超过 30 分钟，再次起动时，92 号慢转电磁阀会先得电动作，主机运转几圈后再正常起动。
机旁应急操纵时，不经过 EICUA，直接通过 ECU A 控制和经过 CCU 进行控制。
电喷主机的各缸在上止点后 5°～68°时进气起动，即在此角度内缸头起动电磁阀得电。根据此机型的发火顺序为 AH 1-8-12-4-2-9-10-5-3-7-11-6-1AS 特作以下表格，按飞轮上的曲柄转角的角度制定主机起动时的各缸起动电磁阀的工作状态（见表 1），此表以第1缸上止点为0度制表。
表 1 12K98ME7 主机正车起动时各缸头起动电磁阀的动作角度
表 2 12K98ME7 主机倒车起动时各缸头起动电磁阀的动作角度
由以上两个表格可以看出，在任何角度，主机起动时至少有两个缸进气，在很少的角度内可能有三个缸同时进气。
3 故障排查
3.1 原因分析
驾驶台控制时，正车起动失败，当时观察到 93 号和 94 号起动电磁阀指示灯亮，主起动阀能够打开，但主机不转动，说明某一个缸或两个缸的缸头起动阀没有打开。主机倒车起动正常，说明控制系统没有问题。
在集控室 MOP 观察到主机正车起动失败时的曲柄转角为235.2°，通过表 1 可以看出主机曲柄转角为235.2°时，主机 NO.5 和 NO.10 缸应同时进气起动。
3.2 功能测试
船舶靠泊后，进行测试。主机完车后只打开所有缸的示功考克，控制空气的总阀不要关闭，盘车机先不要合上，主起动阀不要锁闭。在 MOP 上观察主机曲柄角度，确保主机NO.5 缸和 NO.10 缸最好在上止点附近，若这两个缸不能在下止点附近，否则测试缸头起动时，起动空气会从扫气口漏出而从示功考克观察不至气体吹出。如果这两个缸在下止点附近，要进行盘车至上止点附近，然后脱开盘车机。
图 2 MOP 上进行缸头起动空气引导阀测试图
在集控室的 MOP 上以次 打 开 Maintenance SystemViewI/OTest（见图2），点开CCU5缸，把Mode 从 Normal改为 Test模式，点开ChNo.50 通道， 点击“ON（见图 3），让NO.5 缸起动电磁引导阀得电动作。然后，两个人到机舱进行测试，一个人到 NO.5 缸示功考克旁边， 另一个人去主起动阀旁边手动打开 92 号慢转电磁阀一两秒钟，经观察 NO.5 缸示功考克有大量气体吹出，证明 NO.5 缸缸头起动阀及电磁引导阀工作正常。用同样的办法，检查 NO.10 缸，发现示功考克无气体吹出。更换 NO.10 缸的缸头起动电磁阀整体后进行测试正常。
图 3 MOP 上进行缸头起动空气引导阀测试图
3.3 故障原因
我们把更换下的缸头起动电磁阀解体后，没有发现明显异常，橡皮圈没有老化，通道没有堵塞，引导阀的阀芯也没有卡死。用 24V 直流电进行通电测试，发现引导阀的阀芯不动作，用一个新的线圈进行测试，阀芯能够动作（也能听到阀芯动作的声响）。结论为 NO.10 缸的缸头起动空气引导阀的线圈断路造成主机在某角度时不能正常起动。
而后，又对其他缸的起动电磁阀进行功能测试都正常。由于此次故障只出现一个缸的缸头起动阀有问题，所以在倒车后再正车起动正常，后来主机停车后曲柄转角没有在NO.10 缸的进气起动位置。
4 应变措施
主机起动故障大都发生在进出港口时，如果出现类似的故障现象，要头脑清醒保持镇定，第一时间在 MOP 查看主机曲柄转角的角度，让驾驶台拉车钟至停止位（STOP），再倒车冲一下即可。紧急情况下，可以先转至机旁进行操车。
5 常见故障
5.1 缸头起动阀不动作
缸头起动阀整体（Starting Valve）（见图4实物图），主要有上下两部分组成，上部是起动电磁阀,它是一个三位两通电磁阀（3/2WaySolenoidValve），内部还包含一个引导阀，下部是起动阀本体机械部分。主要现象是：某角度下起动失败，反向转一下起动正常。下面依次分析：
5.1.1 起动电磁阀
- 引导阀的电磁线圈烧毁断路；
- 引导阀的阀芯卡死；
- 电源插头松脱或电源线破损；
- 电磁阀内部大活塞上的橡皮圈老化断裂；
- 电磁阀的内部小孔通道堵塞；
图 4缸头起动阀整体实物图
5.1.2 起动阀本体
- 阀芯卡死；
- 控制用的起动空气管接头松脱；
- 主起动阀不动作
可以通过现场观察主起动阀的位置。主要现象是：正倒车都起动失败。可能的原因有：
- 主起动阀内部卡阻；
- 主起动阀的执行气缸内部膜片破损；
- 12 号阀的泄放口堵塞或 12 号阀的阀芯卡死；
- MPC 板故障导致 93 号和 94 号电磁阀不能得电动作；
- 93号和94号阀的阀芯同时卡死（通常可能性不很大）；
- 115 号阀的阀芯卡死；
6 维护管理
- 每天对空气瓶及管路进行放残，特别是备车时多放残水，防止湿空气腐蚀控制阀件；
- 每天检查控制空气干燥器的工况，检查清洗滤器；
- 按照说明书的要求定期对各电磁阀解体保养；
- 每半年对所有缸头起动电磁阀进行功能测试，及时发现问题后进行修理；
- 定期对缸头起动阀本体进行解体清洁研磨；
- 定期检查控制箱的接线；
