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1、船舶电喷柴油机-瓦锡兰共轨技术 大连远洋运输公司 大连远洋运输公司 船舶轮机新技术 共轨技术在船上的应用 大连远洋运输公司 郑连国 培训主要内容： 一、 Wartsila柴油机发展历程 二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理 三、 Wartsila共轨柴油机在管理中应注意的事项 Wartsila柴油机发展历程 瓦锡兰公司：瓦锡兰公司 WartsilaCorporation 是全球领先的船用动力装 置及陆上电站设备的供货商和服务商，目前在全球70多个国家拥有160家 分支机构，总部位于芬兰赫尔辛基。世界船用中速机的领头羊 。 1、1834年瓦锡兰公司在芬兰卡累利阿 Karelia 成立时
2、仅仅是个锯木厂，1938年开始进入柴油机领域。 2、瑞士苏尔寿公司 Sulzer Ltd. 成立于1834年，1898年开始与柴油机的发明者鲁道夫.狄赛尔合作生产柴油机。1990年苏尔寿将其柴油机业务剥离，成立新苏尔寿柴油机公司 New SulzerDiesel，NSD 。后来新苏尔寿柴油机公司成为意大利芬坎蒂尼公司的子公司。 3、 1997年，瓦锡兰旗下的瓦锡兰柴油机公司 Wartsila Diesel 与芬坎蒂尼公司旗下的大部分柴油机业务 包括新苏尔寿柴油机公司 合并，成立瓦锡兰NSD公司 WArtsila NSDCorporAtion 。 4、 1997年瓦锡兰合并新苏尔寿柴油机公司之后
3、，在原苏尔寿品牌的RTA系列低速机的基础上，2003年推出智能型电控共轨RT-flex型机。 发展智能型柴油机的优势 何为智能型柴油机： 电控型柴油机也称为智能型柴油机，即将电子设备及软件应用于船用柴油机并成为其重要部分的新型柴油机。根据柴油机燃烧理论，主要是应用了电控技术，通过控制燃油喷射正时、喷油量、喷射速率、压力以及进、排气阀正时，能够有效地实现柴油机在各种负荷下的性能最优化，从而达到在满足最新排放要求下，提高其经济性、可靠性、操纵灵活性和延长使用寿命。 优点：可靠性、经济性、满足排放要求、操作灵活性、延长使用寿命。 主要部件：供油单元、共轨单元（共轨油管、ICU、VCU、安全阀、减压阀
4、等）、伺服油自清滤器、曲轴转角传感器、E95控制箱、E90控制箱。 二、Wartsila智能柴油机（共轨）工作原理 供油单元 供油单元直接通过曲轴带动。 伺服油泵通过各自的小齿轮带动，小齿轮传动轴上有一 “机械易断点” 减少传动轴上某点直径 ，其目的是为了防止伺服油泵咬死时保护齿轮。 因为供油单元上燃油泵和伺服油泵都没有定时，所以它们仅仅起输送燃油和滑油作用，凸轮轴相对曲轴也没有一定的对应点。但是必须注意各凸轮之间有一定的排列。 1、滑油共轨 为了简化装置，伺服油和控制油使用的都是系统滑油。有一路主滑油被连接到自清滤器。自清滤器滤芯精度为 6 m，旁通时过滤精度为 36 ?m。 自清滤器自动清
5、洗下的“残油”回到曲轴箱。 自动反冲洗动作由自动控制箱通过两种设定模式自动控制： 标准控制：时间控制模式（每一小时冲洗一次） 压差控制：当通过滤芯的压差太高时 0.35 bar 自清滤器自动清洗下的“残油”回到曲轴箱。因为这些油已经经过主滑油滤器过滤，仍可以作为一般系统油使用。 自动反冲洗动作通过时间或者压差控制。并自动记录下冲洗次数。如有必要会发出故障报警信号（过载，高差压等） 更详细的资料请参考自清滤器使用说明书。 燃油压力控制 停车 从主机安保系统发出的停车信号将会有以下动作: 安保系统触发泄油信号，通过应急停车电磁阀 3.08 ZV7061S .打开液压燃油停车阀 3.07从而使燃油从
6、中间燃油蓄压器 到回油管 WECS-9520 将油泵的执行机构拉回到“0”, 用来停止对燃油共轨供油，当主机还没有完全停下时. 喷油控制将被 WECS-9520闭锁 红色的压杆并不意味着应急停车 RT-flex控制系统：WECS-9520功能控制系统总览 RT-flex 主机控制系统包括 主机内部控制系统 WECS-9520 外部推进控制系统 PCS 非W?rtsil? 提供 包括 遥控系统 集控室, 驾驶台 主机安全系统 电子调速器 报警监测系统 RT-flex 概念 WECS-9520 主机控制系统 WECS-9520 WECS-9520 是主机控制的核心, 处理所有的动作, 直接调节并控
7、制主机运行: 共轨监测和压力调节 喷油阀，排气阀和启动阀的控制和监测 通过 CANopen或者MOD Bus 接口与外部系统连接 主机参数调整, IMO设置和监控 WECS-9520 没有中央处理器，但是每个气缸都拥有自己的FCM-20模块用来处理和该气缸有关的功能和共轨功能 WECS-9520 这些FCM-20 模块被直接安装在主机上并且通过内部System CAN Bus进行通讯. 使用者与WECS-9520的通讯被集成在控制系统的操作面板和flexView操作界面上 WECS-9520 既不是主机遥控系统也不是安全系统 主机遥控 遥控系统: Kongsberg Maritime, NAB
8、TESCO, Lyngs? 遥控系统是用户操纵主机的界面.通过CANbus或者MODbus连接，可以从控制面板将下列指令传送到WECS-9520 : 启动, 刹车?吹车 停车?慢转 正车?慢转失败复位 倒车 遥控控制通过内部设定 比例缩放, 负荷程序 etc. 来处理车钟指令，并将处理后的速度指令信号传送给调速器系统. 标准系统配置 WECS-9520 功能设计 WECS-9520 系统由单块多功能控制模块组成 FCM-20 Flex Control Module 20. 每一块 FCM-20 都被安装在每个气缸的共轨下面的 E95 接线箱里. 另一个作为在线备件的FCM-20模块被安装在 S
9、IB 船厂接线箱 E90 里. 所有模块之间的通信是通过内部高速CANopen system bus. 另外，每个模块还拥有两个 module busses 1x CANopen, 1x MODbus 用来和外部系统进行通信 PropCS, ALM , 应急控制面板, 执行器 size IV . 将高EMC噪声的电缆，例如电源线和脉冲电流的电缆（PWM,共轨阀）和敏感的低压电缆，例如传感器电缆和总线电缆，在模块内部的排线以及共轨下方电缆槽里完全分开走线 FCM-20 硬件 高位 I/O High Power I/O Injector 1 Railvalve Injector 2 Railval
10、ve Injector 3 Railvalve Exhaust V/v Railvalve Start Pilot Valve 24VDC out, Ctrl-Oil Pps Auto. Main Start Valve Supply Man. Ctrl. Panels Servo Oil Pump Actuator Power Supply 24vDC OK FCM-20 硬件 低位 I/O Low Power I/O FCM/20 Cylinder # Identification Error Fuel Qty. Feedback ok / Failure Exhaust V/v Posi
11、tion 1 FB ok / Failure Exhaust V/v Position 2 FB ok / Failure Analogue In 1 Rail Pressure, Charge Air / Failure Analogue In 2 Rail Pressure, Charge Air / Failure Analogue in 3 Spare / Failure CA Sensor 1 Short Circuit Power Supply CA Sensor 2 Short Circuit Power Supply CA-Sensor 1 Master / Clock or
12、Data Failure CA-Sensor 2 Master / Clock or Data Failure CAN System Bus 1 Master / Bus Failure CAN System Bus 2 Master / Bus Failure CAN Module Bus 1 Traffic / Bus Failure MODbus Traffic Digital Input 1 Turning Gear Engaged; TDC Pick-up Digital Input 2 Pressure Switches Analogue Out Fuel Actuator Set
13、 point Power Supply Failure Module ready, SW OK Failure on Module Not Applicable FCM-20 模块和WECS-9520 的内部功能可以被分为两大组: 单缸相关功能 共用功能 单缸相关功能: 为了将阀控定时和角度编码器信号同步, 每一个FCM-20从SSI-Bus读取并且处理角度编码信号来计算单缸的转速、角度、和转向。 启动-, 喷油- 和排气阀动作是根据数据库中的设定和从CANopen System bus读取的控制信号和参数来控制的。 共用功能: 燃油-和伺服油共轨压力调节和监测, 控制油泵的控制 存储和处理调
14、整的数据 IMO, 主机特性参数及通用设定 WECS内部监测 电源监测, 软件加密狗, CRC- & HW-checks 计算和处理可变参数 VIT, VEC, VEO, engine state 和推进控制系统的接口和机舱和集控室的应急控制面板 利用模块上的LEDs显示来帮助分析故障 辅助鼓风机在低扫气压力时的开关请求 手动控制面板 手动控制面板 共轨阀 共轨阀: 共轨阀组是由超快的 1ms 电液电磁阀组组成的. 考虑到很高的动作电流以及电磁阀铁芯的热负荷, 所以该动作不能够超过4.5ms. 这个“on”-time 会被 采样, 并且由 WECS-9520监测并且限制在4.5ms 之内. 共
15、轨阀是双稳态的, 即选定动作到一个位置，这个位置会一直持续到相反的命令从 WECS-9520发出. 在安装完或者更换这个双稳态电磁阀之后, 其阀的位置 开还是关 是不知道的. 为了确保主机停车时，阀一直处于安全位置 “没有喷油” 和 “排气阀关闭” 位置 , 从WECS-9520 会间隔一段时间 10S 送出 一个脉冲复位信号给共轨阀 曲轴角度检测 曲轴角度检测: 由于没有直接的机械的曲轴角度传感器为喷油和排气阀提供控制信息。所以通过电气的角度编码器来测量实际的曲轴角度是很有必要的. 曲轴角度编码器可以通过 WECS-9520提供完整的圆周角度, 因此一旦送上电，就能够立即快速准确的显示当前实际的曲轴角度. 两个角度编码器通过一跟带齿的皮带连接到一个特别设计的驱动轴上. 这样的设计可以避免角度编码器轴向以及径向的移动，产生测量 误差. 每个角度编码器从光学编码碟片上读取曲轴 角度并转换成数字
