I.Symptomom wystąpienia uskoku
Trzy generujące silniki Diesla koła Kote Nenhai to japońskie silniki diesla Yanmar, Model EY26, o mocy 1620 kW i prędkości znamionowej 720R/min, które są czterocylindrowymi sześciocylindrowymi silnikami wysokoprężnymi.
Miesiąc minął od czasu kompleksowego przeglądu silnika Diesla nr 2. Podczas rutynowej kontroli silnika podczas służby i tankowania podczas podróży z Malezji do Afryki zaobserwowano, że temperatury spalin cylindrów nr 1 i nr 2 silnika wysokoprężnego generatora nr 2 były znacznie wyższe niż te innych cylindrów. Porównanie ze specyfikacjami producenta wskazało, że temperatury te przekroczyły standardowe wartości podane w instrukcji. Pomimo tej anomalii wszystkie inne parametry operacyjne silnika Diesla generatora pozostały w granicach normalnych i nie wykryto nieprawidłowych dźwięków, wibracji ani zapachów.
Ii. Analiza możliwych przyczyn uskoku wysokiej temperatury spalin
Wysoką temperaturę wydechu silnika wysokoprężnego generatora można przypisać kilku czynnikom, przede wszystkim związanym z układem paliwowym, układem wlotowym i wydechowym, zużyciem komponentów i innymi różnymi problemami. Jednak główne przyczyny są zwykle związane z jakością spalania paliwa i wymiany powietrza.
1. Problemy z układem paliwowym
(1) Nadmierna lepkość paliwa lub zła jakość paliwa
1) nadmierna lepkość paliwa
① Silniki Diesla generatora Yanmar na pokładzie statku Kote Nenhai używają ciężkiego oleju opałowego (HFO), gdy obciążenie przekracza 25%. Jeśli obciążenie nie spełnia wymaganego progu podczas pracy HFO, niewystarczający przepływ paliwa i nadmierna utrata ciepła mogą prowadzić do niskiej temperatury oleju lub wysokiej lepkości. Powoduje to słabą atomizację, powodując opóźnione spalanie w cylindrze i długotrwałe po tym, co ostatecznie prowadzi do podwyższonych temperatur spalin.
② Układ paliwowy na Kote Nenhai jest wspólny między silnikiem głównym i silnikami wysokoprężnymi generatora. Po cumowaniu, gdy główny silnik jest wyłączony, małe zużycie paliwa w silnikach wysokoprężnych generatora utrudnia automatycznemu systemowi podgrzewania paliwa utrzymanie optymalnej temperatury. Często konieczne są ręczne regulacje w celu zmniejszenia objętości pary. Jeśli objętość pary jest nadmiernie zmniejszona, może spowodować, że temperatura oleju spadnie zbyt niska, powodując słabą atomizację i przedłużanie po tym, zwiększając w ten sposób temperaturę spalin.
2) Zła jakość paliwa
Właściwości paliwa, takie jak liczba cetanowa i lepkość, bezpośrednio wpływają na zapłon i wydajność spalania. Niska liczba cetan przedłużała okres opóźnienia zapłonu, co prowadzi do zgrubnego spalania i późnego zapłonu, co zwiększa szczytowe ciśnienie spalania i temperaturę spalin [3]. I odwrotnie, nadmiernie wysoka liczba cetan może powodować niepełne spalanie i pogorszenie jakości spalania, a także podnoszą temperaturę spalin. Wysoka lepkość paliwa upośledza atomizację, co prowadzi do niepełnego spalania i dalszego zwiększania temperatury spalin. Dlatego niska jakość paliwa wpływa na atomizację i spalanie, przyczyniając się do wyższych temperatur spalin w całym silniku wysokoprężnym generatora.
(2) Niepowodzenia systemu dostaw i wtrysku paliwa
1) nieprawidłowa funkcja wtryskiwacza
Wysoka temperatura wydechu może być spowodowana niskim ciśnieniem otwierającym zawór z powodu zepsutych lub luźnych sprężyn ciśnienia, luźnych nakrętek zamka, niewłaściwej instalacji lub wtryskiwaczy. Warunki te mogą prowadzić do wczesnego rozpoczęcia wstrzyknięcia i opóźnionego zakończenia wstrzyknięcia, wydłużenia czasu trwania wstrzyknięcia i poniżania jakości atomizacji. Zapobiega to właściwym mieszaniu paliwa ze świeżym powietrzem, pogarszającą się jakość spalania i powodowanie poważnego po przeglądzie, przegrzaniem komponentów i zwiększonej temperatury spalin. Dodatkowo, powiększona średnica dyszy wtryskiwacza może zaburzyć atomizację i spalanie, podczas gdy słabe uszczelnienie powierzchni stożkowej dyszy wtryskiwaczej lub otworów i pęknięć indukowanych erozją może powodować wyciek paliwa, przedłużając okres spaść i dalszą pogarszającą się jakość spalania. W takich przypadkach wtryskiwacz należy sprawdzić pod kątem gromadzenia się węgla i należy przeprowadzić testy pod kątem ciśnienia otwierającego zawór, uszczelnienie i jakość atomizacji w celu zdiagnozowania problemu.
2) Awaria pompy wtrysku paliwa
Temperatura spalin może również wzrosnąć z powodu nadmiernego zużycia między tłokiem i rękawem, zmniejszając wydajność uszczelnienia i ciśnienie wtrysku, co prowadzi do słabej atomizacji i mniejszego kąta zaliczki. Poważne zużycie między zaworem i siedziskiem zaworu może podobnie zmniejszyć wydajność uszczelnienia, powodując spadek ciśnienia resztkowego w pod wysokim ciśnieniem linii paliwowej i zmniejszenie objętości wtrysku, z których oba wpływają na jakość atomizacji i proces spalania, ostatecznie niszcząc jakość spalania i zwiększenie Temperatura spalin.
3) uszkodzony filtr paliwa
Uszkodzony filtr paliwa może zdegradować jakość paliwa wchodzącego do komory spalania, umożliwiając większe cząstki paliwa, które nie mogą w pełni rozłożyć i spalić, prowadząc do słabej jakości atomizacji i spalania, a w konsekwencji zwiększając temperaturę spalin. Ten scenariusz można wykluczyć, jeśli tylko jeden cylinder wykazuje nienormalnie wysoką temperaturę spalin.
2. Problemy z przyjmowaniem i układem wydechowym
1) Własności zaworu wlotowego
Jedną z możliwych przyczyny awarii zaworu wlotowego jest poważne zużycie na szczycie łodygi zaworu wlotowego, co prowadzi do nadmiernego prześwitu zaworu. Wpływa to na czas zaworu wlotowego, powodując, że otwiera się go późno i zamknięcie wcześnie. W konsekwencji ilość świeżego powietrza wchodzącego do komory spalania jest znacznie zmniejszona, co powoduje niższe ciśnienie ściskające na końcu skoku ściskającego, niepełne spalanie paliwa, niszczona jakość spalania i zwiększona temperatura spalin.
Kolejnym potencjalnym problemem jest poważne zużycie powierzchni stożka uszczelniającego zaworu wlotowego lub erozji dysku zaworu lub zaworu wlotowego utknięcia w pozycji otwartej. Warunki te zapobiegają ciasnym zamykaniu zaworu wlotowego, umożliwiając wyciek świeżego powietrza z komory spalania przez zawór wlotowy, zmniejszenie objętości powietrza, niszczące jakość spalania i zwiększenie temperatury spalin.
Tę sytuację można zdiagnozować, mierząc klirens zaworu zaworu wlotowego i przeprowadzanie testu uszczelnienia na dysku zaworu.
2) nieprawidłowe funkcje zaworu wydechowego
Nieprawidłowe funkcje zaworu spalin mogą być spowodowane kilkoma czynnikami:
- erozja dysku spalinowego, prowadzącego do małych otworów.
- Zawór wydechowy utknął w pozycji otwartej.
- Znakki i doły na linii uszczelniającej krążka zaworu wydechowego, co powoduje słabe uszczelnienie.
Problemy te pozwalają wyciekać świeżego powietrza z zaworu wydechowego, zmniejszając objętość powietrza w cylindrze, obniżając ciśnienie kompresji, pogarszając jakość spalania i zwiększenie temperatury spalin.
Tę sytuację można zidentyfikować, sprawdzając warunek uszczelnienia dysku zaworu wydechowego i weryfikację elastyczności zaworu wydechowego.
3) Nieprawte mechanizm napędu zaworów
Awarie działań w mechanizmie napędu zaworów mogą wynikać z:
- Luźne śruby regulacyjne dla ramię wahacza, które reguluje prześwit zaworu.
- Ciężkie zużycie na ramię wahacza kontaktującej się z łodygą zaworu wlotowego.
- wygięte lub zdeformowane popychacze.
- Ciężkie zużycie na wałku i kamery.
Warunki te prowadzą do wzrostu luzu zaworu wlotowego, zmieniając czas zaworu wlotowego, powodując, że otworzył go późno i zamknięcie wczesnego zamknięcia, zmniejszając ilość świeżego powietrza wchodzącego do komory spalania, pogarszające się jakość spalania i zwiększając temperaturę spalin.
Ponadto nadmiernie ciasne śruby regulacyjne mogą powodować niewystarczającą prześwit zaworów zarówno dla zaworów wlotowych, jak i wydechowych. Gdy zawory osiągają maksymalną temperaturę roboczą, nie mogą zamknąć się szczelnie, co prowadzi do wycieku, zintensyfikowanej erozji dysku zaworu, zmniejszonej objętości powietrza w cylindrze, niszczonej jakości spalania i zwiększonej temperatury spalin.
Tę sytuację można sprawdzić, mierząc klirens zaworów wlotowych i wydechowych.
Iii. Pomiary rozwiązywania błędów i wyciągnięte wnioski
1. Środki podjęte do obsługi
1) Po odkryciu awarii podczas rutynowej zmiany tankowania natychmiast przeszedłem do silnika Diesla generatora, aby przeprowadzić dokładną kontrolę objawów uszkodzenia. Następnie zainicjowałem silnik Diesla Generatora Nr 1, zsynchronizowałem zasilanie, a następnie odłączyłem silnik wysokoprężny generatora nr 2. Po zakończeniu operacji zmiany oleju postanowiłem wyłączyć silnik w celu uzyskania szczegółowej kontroli. Początkowa inspekcja ujawniła, że ogólna pozycja dźwigni przepustnicy mieściła się w normalnych granicach. Następnie usunąłem wtryskiwacze paliwa z głowic cylindrów i przeprowadziłem testy ciśnienia otwierające zawór, testy atomizacji i testy uszczelnienia na wszystkich usuniętych wtryskiwaczy.
Testy wykazały, że ciśnienie otwierające zawór były nieco niższe niż określono. Po dostosowaniu ciśnienia otwierającego zawór do wymaganych wartości wtryskiwacze ponownie zainstalowano na generator. W oparciu o sekwencję strzelania (1-5-3-6-2-4) dokonałem niewielkich regulacji zasilania paliwa do każdego cylindra. Jednak po ponownym uruchomieniu i uruchomieniu silnika Diesla generatora przez pewien czas utrzymywał się ten sam problem wysokiej temperatury spalin.
2) Po tym sprawdziłem pompę paliwa pod wysokim ciśnieniem i dostosowałem czas zasilania paliwa. Pomimo tych regulacji temperatura spalin dotkniętych cylindrów pozostała podwyższona. Podejrzewając zanieczyszczenie rur wydechowych, zdemontowałem kolektory wydechowe do kontroli, ale znalazłem minimalną sadzę bez nieprawidłowych warunków. Następnie odwróciłem silnik i zmierzyłem luzę zaworu wlotu i zaworów wydechowych dla każdego cylindra. Pomiary wykazały, że luzu zaworu wlotowego dla cylindrów 1 i 4 były znacznie większe niż normalne wartości klirensu roboczego. Po bliższej kontroli było oczywiste, że łodygi zaworu wlotowego i ramiona rockerowe wykazywały poważne zużycie, a śruby do regulacji prześwitu zaworu na ramionach wahaczy były luźne. Na koniec dostosowałem prześwity zaworu wlotowego do określonej wartości (0. 3 mm) i dokręciłem śruby regulacyjne. Dodatkowo wymieniłem ekran filtra na końcu wlotu turbiny. Po uruchomieniu silnika Diesla generatora przez pewien czas temperatury spalin powróciły do normalnego zakresu roboczego.
2. Wyciągnięte wnioski
Po przejrzeniu pomocniczego dziennika silnika, pomiaru temperatur wody morskiej i konsultacji z personelem pokoju silnika odkryto, że temperatury spalin cylindrów 1 i 4 były konsekwentnie wyższe niż w przypadku innych cylindrów przez kilka dni Wody Morza Chińskiego. Początkowo różnica temperatur nie była znacząca, co doprowadziło głównego inżyniera do przeoczenia tego problemu i opóźniania zbadania przyczyny podwyższonych temperatur spalin w cylindrach 1 i 4. Nie podjęto natychmiastowego działania w celu rozwiązania nadmiernej prześwitu zaworu wlotowego i luźnych śrub regulacji, które przyspieszało zużycie między ramionami i łodygami zaworu wlotowego, dodatkowo zwiększając luz zaworu. Z czasem uskok pogorszył się, a różnica temperatury spalin zbliża się do poziomów krytycznych, powodując przegrzanie i wpływając na żywotność i bezpieczeństwo komponentów.
Chociaż nie wystąpiły żadne poważne wypadki, incydent stanowi głęboką lekcję. Podkreśla to, jak ważne jest, aby inżynierowie natychmiast analizować i zająć się wszelkimi błędami, niezależnie od ich pozornego nasilenia, aby zapobiec eskalacji w poważniejsze problemy. Inżynierowie muszą zwiększyć świadomość zarządzania bezpieczeństwem sprzętu, poprawić codzienne praktyki konserwacji i utrzymywać wysoki poziom odpowiedzialności za bezpieczne działanie statku.