I.Συμπτώματα εμφάνισης σφάλματος
Οι τρεις κινητήρες ντίζελ παραγωγής του τροχού Kote nenhai είναι όλοι ιαπωνικοί κινητήρες ντίζελ Yanmar, μοντέλο EY26, με ισχύ 1620 KW και ονομαστική ταχύτητα 720 r/min, οι οποίοι είναι τετράχρονοι εξακύλινδροι μεσαίας ταχύτητας πετρελαιοκινητήρες.
Είχε περάσει ένας μήνας από την πλήρη επισκευή του κινητήρα ντίζελ Νο. 2 γεννήτριας. Κατά τη διάρκεια μιας τακτικής επιθεώρησης του μηχανοστασίου ενώ βρίσκονταν σε υπηρεσία και ανεφοδιάζονταν κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού από τη Μαλαισία στην Αφρική, παρατηρήθηκε ότι οι θερμοκρασίες καυσαερίων των κυλίνδρων Νο. 1 και Νο. 4 του κινητήρα ντίζελ Νο. 2 γεννήτριας ήταν σημαντικά υψηλότερες από αυτές των άλλων κυλίνδρων. Μια σύγκριση με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή έδειξε ότι αυτές οι θερμοκρασίες είχαν υπερβεί τις τυπικές τιμές που παρέχονται στο εγχειρίδιο. Παρά αυτή την ανωμαλία, όλες οι άλλες λειτουργικές παράμετροι του κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας παρέμειναν εντός των κανονικών ορίων και δεν ανιχνεύθηκαν μη φυσιολογικοί ήχοι, δονήσεις ή οσμές.
II. Ανάλυση πιθανών αιτιών για το σφάλμα υψηλής θερμοκρασίας καυσαερίων
Η υψηλή θερμοκρασία εξάτμισης ενός κινητήρα ντίζελ γεννήτριας μπορεί να αποδοθεί σε διάφορους παράγοντες, που σχετίζονται κυρίως με το σύστημα καυσίμου, τα συστήματα εισαγωγής και εξαγωγής, τη φθορά των εξαρτημάτων και άλλα διάφορα ζητήματα. Ωστόσο, οι κύριες αιτίες συνδέονται συνήθως με την ποιότητα της καύσης καυσίμου και την ανταλλαγή αέρα.
1. Θέματα συστήματος καυσίμου
(1) Υπερβολικό ιξώδες καυσίμου ή κακή ποιότητα καυσίμου
1) Υπερβολικό ιξώδες καυσίμου
① Οι κινητήρες ντίζελ της γεννήτριας Yanmar στο σκάφος Kote Nenhai χρησιμοποιούν βαρύ μαζούτ (HFO) όταν το φορτίο υπερβαίνει το 25%. Εάν το φορτίο δεν πληροί το απαιτούμενο όριο κατά τη λειτουργία HFO, η ανεπαρκής ροή καυσίμου και η υπερβολική απώλεια θερμότητας μπορεί να οδηγήσουν σε χαμηλή θερμοκρασία λαδιού ή υψηλό ιξώδες. Αυτό οδηγεί σε κακή ψεκασμό, προκαλώντας καθυστερημένη καύση εντός του κυλίνδρου και παρατεταμένη μετακαύση, οδηγώντας τελικά σε αυξημένες θερμοκρασίες καυσαερίων.
② Το σύστημα καυσίμου στο Kote Nenhai είναι κοινό μεταξύ του κύριου κινητήρα και των κινητήρων ντίζελ της γεννήτριας. Μετά την ελλιμενισμό, όταν ο κύριος κινητήρας είναι απενεργοποιημένος, η μικρή κατανάλωση καυσίμου των κινητήρων ντίζελ της γεννήτριας καθιστά δύσκολη τη διατήρηση της βέλτιστης θερμοκρασίας από το αυτόματο σύστημα θέρμανσης καυσίμου. Συχνά απαιτούνται χειροκίνητες ρυθμίσεις για τη μείωση της έντασης του ατμού. Εάν ο όγκος του ατμού μειωθεί υπερβολικά, μπορεί να προκαλέσει πτώση της θερμοκρασίας του λαδιού πολύ χαμηλά, με αποτέλεσμα κακή ψεκασμό και παρατεταμένη μετακαύση, αυξάνοντας έτσι τη θερμοκρασία των καυσαερίων.
2) Κακή ποιότητα καυσίμου
Οι ιδιότητες του καυσίμου όπως ο αριθμός κετανίου και το ιξώδες επηρεάζουν άμεσα την απόδοση ανάφλεξης και καύσης. Οι χαμηλοί αριθμοί κετανίων παρατείνουν την περίοδο καθυστέρησης ανάφλεξης, οδηγώντας σε τραχιά καύση και καθυστερημένη ανάφλεξη, η οποία αυξάνει την πίεση αιχμής καύσης και τη θερμοκρασία καυσαερίων [3]. Αντίθετα, οι υπερβολικά υψηλοί αριθμοί κετανίου μπορούν να οδηγήσουν σε ατελή καύση και υποβάθμιση της ποιότητας καύσης, αυξάνοντας επίσης τη θερμοκρασία των καυσαερίων. Το υψηλό ιξώδες καυσίμου βλάπτει τον ψεκασμό, οδηγώντας σε ατελή καύση και περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων. Επομένως, η κακή ποιότητα καυσίμου επηρεάζει τον ψεκασμό και την καύση, συμβάλλοντας σε υψηλότερες θερμοκρασίες καυσαερίων σε ολόκληρο τον κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας.
(2) Βλάβες τροφοδοσίας καυσίμου και συστήματος έγχυσης
1) Δυσλειτουργία μπεκ
Η υψηλή θερμοκρασία καυσαερίων μπορεί να προκληθεί από χαμηλή πίεση ανοίγματος βαλβίδας λόγω σπασμένων ή χαλαρών ελατηρίων πίεσης, χαλαρά ασφαλιστικά παξιμάδια, ακατάλληλη εγκατάσταση ή κολλημένα μπεκ. Αυτές οι συνθήκες μπορεί να οδηγήσουν σε πρώιμη έναρξη της έγχυσης και καθυστερημένο τερματισμό της ένεσης, παρατείνοντας τη διάρκεια της ένεσης και υποβαθμίζοντας την ποιότητα ψεκασμού. Αυτό αποτρέπει τη σωστή ανάμειξη του καυσίμου με τον καθαρό αέρα, την επιδείνωση της ποιότητας καύσης και την πρόκληση σοβαρής μετακαύσης, υπερθέρμανση των εξαρτημάτων και αυξημένη θερμοκρασία καυσαερίων. Επιπλέον, μια διευρυμένη διάμετρος ακροφυσίου μπορεί να βλάψει τον ψεκασμό και την καύση, ενώ η κακή σφράγιση της επιφάνειας του κώνου του ακροφυσίου ή οι οπές και οι ρωγμές που προκαλούνται από τη διάβρωση μπορεί να προκαλέσουν διαρροή καυσίμου, παρατείνοντας την περίοδο μετά την καύση και περαιτέρω υποβάθμιση της ποιότητας καύσης. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ο εγχυτήρας θα πρέπει να επιθεωρείται για συσσώρευση άνθρακα και θα πρέπει να διεξάγονται δοκιμές για την πίεση ανοίγματος της βαλβίδας, τη στεγανοποίηση και την ποιότητα ψεκασμού για τη διάγνωση του προβλήματος.
2) Βλάβη αντλίας έγχυσης καυσίμου
Η θερμοκρασία των καυσαερίων μπορεί επίσης να αυξηθεί λόγω υπερβολικής φθοράς μεταξύ του εμβόλου και του χιτωνίου, μειώνοντας την απόδοση στεγανοποίησης και την πίεση έγχυσης, οδηγώντας σε κακή ψεκασμό και μικρότερη γωνία προώθησης έγχυσης. Η σοβαρή φθορά μεταξύ της βαλβίδας και της έδρας της βαλβίδας μπορεί παρομοίως να μειώσει την απόδοση στεγανοποίησης, προκαλώντας πτώση της υπολειπόμενης πίεσης στη γραμμή καυσίμου υψηλής πίεσης και μείωση του όγκου ψεκασμού, τα οποία επηρεάζουν την ποιότητα ψεκασμού και τη διαδικασία καύσης, επιδεινώνοντας τελικά την ποιότητα καύσης και αυξάνοντας θερμοκρασία καυσαερίων.
3) Κατεστραμμένο φίλτρο καυσίμου
Ένα κατεστραμμένο φίλτρο καυσίμου μπορεί να υποβαθμίσει την ποιότητα του καυσίμου που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, επιτρέποντας μεγαλύτερα σωματίδια καυσίμου που δεν μπορούν να αποσυντεθούν πλήρως και να καούν, οδηγώντας σε κακή ποιότητα ψεκασμού και καύσης και, κατά συνέπεια, αύξηση της θερμοκρασίας των καυσαερίων. Αυτό το σενάριο μπορεί να αποκλειστεί εάν μόνο ένας μόνο κύλινδρος εμφανίζει ασυνήθιστα υψηλή θερμοκρασία καυσαερίων.
2. Θέματα συστήματος εισαγωγής και εξαγωγής
1) Βλάβες βαλβίδας εισαγωγής
Μια πιθανή αιτία δυσλειτουργίας της βαλβίδας εισαγωγής είναι η σοβαρή φθορά στο επάνω μέρος του στελέχους της βαλβίδας εισαγωγής, που οδηγεί σε υπερβολικό διάκενο της βαλβίδας. Αυτό επηρεάζει το χρονισμό της βαλβίδας εισαγωγής, με αποτέλεσμα να ανοίγει αργά και να κλείνει νωρίς. Κατά συνέπεια, η ποσότητα φρέσκου αέρα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης μειώνεται σημαντικά, με αποτέλεσμα χαμηλότερη πίεση συμπίεσης στο τέλος της διαδρομής συμπίεσης, ατελής καύση καυσίμου, επιδείνωση της ποιότητας καύσης και αυξημένη θερμοκρασία καυσαερίων.
Ένα άλλο πιθανό πρόβλημα είναι η σοβαρή φθορά της επιφάνειας του κώνου στεγανοποίησης της βαλβίδας εισαγωγής ή η διάβρωση του δίσκου της βαλβίδας ή η κόλληση της βαλβίδας εισαγωγής στην ανοιχτή θέση. Αυτές οι συνθήκες εμποδίζουν τη βαλβίδα εισαγωγής να κλείνει ερμητικά, επιτρέποντας τη διαρροή φρέσκου αέρα από τον θάλαμο καύσης μέσω της βαλβίδας εισαγωγής, μειώνοντας τον όγκο του αέρα, υποβαθμίζοντας την ποιότητα καύσης και αυξάνοντας τη θερμοκρασία των καυσαερίων.
Αυτή η κατάσταση μπορεί να διαγνωστεί μετρώντας το διάκενο της βαλβίδας της βαλβίδας εισαγωγής και πραγματοποιώντας μια δοκιμή στεγανοποίησης στο δίσκο της βαλβίδας.
2) Βλάβες βαλβίδας εξαγωγής
Οι δυσλειτουργίες της βαλβίδας εξαγωγής μπορεί να προκληθούν από διάφορους παράγοντες:
- Διάβρωση του δίσκου της βαλβίδας εξαγωγής, που οδηγεί σε μικρές οπές.
- Η βαλβίδα εξαγωγής είναι κολλημένη στην ανοιχτή θέση.
- Σημάδια και κοιλώματα στη γραμμή στεγανοποίησης του δίσκου της βαλβίδας εξαγωγής, με αποτέλεσμα κακή σφράγιση.
Αυτά τα προβλήματα επιτρέπουν τη διαρροή φρέσκου αέρα από τη βαλβίδα εξαγωγής, μειώνοντας τον όγκο αέρα στον κύλινδρο, μειώνοντας την πίεση συμπίεσης, επιδεινώνοντας την ποιότητα καύσης και αυξάνοντας τη θερμοκρασία των καυσαερίων.
Αυτή η κατάσταση μπορεί να εντοπιστεί ελέγχοντας την κατάσταση στεγανοποίησης του δίσκου της βαλβίδας εξαγωγής και επαληθεύοντας την ευκαμψία της βαλβίδας εξαγωγής.
3) Βλάβες μηχανισμού κίνησης βαλβίδας
Οι δυσλειτουργίες στον μηχανισμό κίνησης της βαλβίδας μπορεί να προκύψουν από:
- Χαλαρές βίδες ρύθμισης για τον βραχίονα παλινδρόμησης που ρυθμίζει το διάκενο της βαλβίδας.
- Σοβαρή φθορά του βραχίονα στροφέα που έρχεται σε επαφή με το στέλεχος της βαλβίδας εισαγωγής.
- Λυγισμένα ή παραμορφωμένα ωστήρια.
- Σοβαρή φθορά του κυλίνδρου και του έκκεντρου.
Αυτές οι συνθήκες οδηγούν σε αύξηση του διάκενου της βαλβίδας εισαγωγής, αλλάζοντας το χρονισμό της βαλβίδας εισαγωγής, με αποτέλεσμα να ανοίγει αργά και να κλείνει νωρίς, μειώνοντας την ποσότητα φρέσκου αέρα που εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, επιδεινώνει την ποιότητα καύσης και αυξάνει τη θερμοκρασία των καυσαερίων.
Επιπλέον, οι υπερβολικά σφιχτές βίδες ρύθμισης μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα ανεπαρκές διάκενο βαλβίδας τόσο για τις βαλβίδες εισαγωγής όσο και για τις βαλβίδες εξαγωγής. Όταν οι βαλβίδες φτάσουν στη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας τους, ενδέχεται να μην κλείσουν ερμητικά, οδηγώντας σε διαρροή, εντατική διάβρωση του δίσκου της βαλβίδας, μειωμένο όγκο αέρα στον κύλινδρο, υποβάθμιση της ποιότητας καύσης και αυξημένη θερμοκρασία καυσαερίων.
Αυτή η κατάσταση μπορεί να ελεγχθεί μετρώντας το διάκενο των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής.
III. Μέτρα επίλυσης σφαλμάτων και διδάγματα
1. Μέτρα που ελήφθησαν για χειρισμό
1) Μόλις ανακάλυψα τη δυσλειτουργία κατά τη διάρκεια μιας βάρδιας ρουτίνας ανεφοδιασμού, προχώρησα αμέσως στον κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας για να πραγματοποιήσω διεξοδική επιθεώρηση των συμπτωμάτων βλάβης. Στη συνέχεια, έβαλα σε λειτουργία τον κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας No. 1 σε κατάσταση αναμονής, συγχρονίστηκα την παροχή ρεύματος και, στη συνέχεια, αποσύνδεσα τον κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας Νο. 2. Αφού ολοκλήρωσα τη λειτουργία αλλαγής λαδιών, αποφάσισα να σβήσω τον κινητήρα για λεπτομερή έλεγχο. Ο αρχικός έλεγχος αποκάλυψε ότι η συνολική θέση του μοχλού γκαζιού ήταν εντός των κανονικών ορίων. Στη συνέχεια, αφαίρεσα τα μπεκ ψεκασμού καυσίμου από τις κυλινδροκεφαλές και πραγματοποίησα δοκιμές πίεσης ανοίγματος βαλβίδων, δοκιμές ψεκασμού και δοκιμές σφράγισης σε όλα τα αφαιρεθέντα μπεκ.
Οι δοκιμές έδειξαν ότι οι πιέσεις ανοίγματος της βαλβίδας ήταν ελαφρώς χαμηλότερες από τις προβλεπόμενες. Μετά τη ρύθμιση των πιέσεων ανοίγματος της βαλβίδας στις απαιτούμενες τιμές, τα μπεκ εγκαταστάθηκαν ξανά στη γεννήτρια. Με βάση τη σειρά πυροδότησης (1-5-3-6-2-4), έκανα μικρές προσαρμογές στην παροχή καυσίμου σε κάθε κύλινδρο. Ωστόσο, μετά την επανεκκίνηση και τη λειτουργία του κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας για ένα χρονικό διάστημα, το ίδιο πρόβλημα υψηλής θερμοκρασίας καυσαερίων παρέμεινε.
2) Μετά από αυτό, επιθεώρησα την αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης και προσάρμοσα το χρονισμό παροχής καυσίμου. Παρά αυτές τις ρυθμίσεις, η θερμοκρασία των καυσαερίων των επηρεαζόμενων κυλίνδρων παρέμεινε υψηλή. Υποψιαζόμενος ρύπανση στους σωλήνες εξάτμισης, αποσυναρμολόγησα τις πολλαπλές εξάτμισης για επιθεώρηση, αλλά βρήκα ελάχιστη αιθάλη χωρίς μη φυσιολογικές συνθήκες. Στη συνέχεια γύρισα τον κινητήρα και μέτρησα τα διάκενα βαλβίδων των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής για κάθε κύλινδρο. Οι μετρήσεις αποκάλυψαν ότι τα διάκενα της βαλβίδας εισαγωγής για τους κυλίνδρους 1 και 4 ήταν σημαντικά μεγαλύτερα από τις κανονικές τιμές διάκενου εργασίας. Μετά από πιο προσεκτική επιθεώρηση, ήταν προφανές ότι τα στελέχη της βαλβίδας εισαγωγής και οι βραχίονες παλινδρόμησης παρουσίασαν σοβαρή φθορά και οι βίδες για τη ρύθμιση του διακεκομμένου βαλβίδας στους βραχίονες παλινδρόμησης ήταν χαλαρές. Τέλος, προσάρμοσα τα διάκενα της βαλβίδας εισαγωγής στην καθορισμένη τιμή (0,3 mm) και έσφιξα τις βίδες ρύθμισης. Επιπλέον, αντικατέστησα την οθόνη του φίλτρου στο άκρο εισαγωγής της τουρμπίνας. Μετά τη λειτουργία του κινητήρα ντίζελ της γεννήτριας για κάποιο χρονικό διάστημα, οι θερμοκρασίες των καυσαερίων επανήλθαν στο κανονικό εύρος λειτουργίας.
2. Διδάγματα
Κατά την εξέταση του βοηθητικού ημερολογίου κινητήρα, τη μέτρηση της θερμοκρασίας του θαλασσινού νερού και τη διαβούλευση με το προσωπικό του μηχανοστασίου, ανακαλύφθηκε ότι οι θερμοκρασίες καυσαερίων των κυλίνδρων 1 και 4 ήταν σταθερά υψηλότερες από αυτές των άλλων κυλίνδρων για αρκετές ημέρες κατά την πλοήγηση στο σχετικά ψυχρότερο ύδατα της θάλασσας της Κίνας. Αρχικά, η διαφορά θερμοκρασίας δεν ήταν σημαντική, με αποτέλεσμα ο αρχιμηχανικός να παραβλέψει το ζήτημα και να καθυστερήσει τη διερεύνηση της αιτίας των αυξημένων θερμοκρασιών καυσαερίων στους κυλίνδρους 1 και 4. που επιτάχυνε τη φθορά μεταξύ των βραχιόνων στροφέα και των στελέχη της βαλβίδας εισαγωγής, αυξάνοντας περαιτέρω το διάκενο της βαλβίδας. Με την πάροδο του χρόνου, το σφάλμα επιδεινώθηκε, με τη διαφορά θερμοκρασίας των καυσαερίων να πλησιάζει σε κρίσιμα επίπεδα, προκαλώντας υπερθέρμανση και επηρεάζοντας τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια των εξαρτημάτων.
Αν και δεν σημειώθηκαν μεγάλα ατυχήματα, το περιστατικό χρησιμεύει ως ένα βαθύ μάθημα. Υπογραμμίζει τη σημασία της έγκαιρης ανάλυσης και αντιμετώπισης τυχόν βλαβών από τους μηχανικούς, ανεξάρτητα από τη φαινομενική σοβαρότητά τους, για να αποφευχθεί η κλιμάκωση σε πιο σοβαρά ζητήματα. Οι μηχανικοί πρέπει να βελτιώσουν την επίγνωσή τους σχετικά με τη διαχείριση της ασφάλειας του εξοπλισμού, να βελτιώσουν τις καθημερινές πρακτικές συντήρησης και να διατηρήσουν υψηλό επίπεδο ευθύνης για να εξασφαλίσουν την ασφαλή λειτουργία του σκάφους.