I.Признаки возникновения неисправности
Все три дизельных двигателя колеса Kote nenhai — это японские дизельные двигатели Yanmar, модель EY26, мощностью 1620 кВт и номинальной скоростью 720 об/мин, которые представляют собой четырехтактные шестицилиндровые среднеоборотные дизельные двигатели.
Прошел месяц с момента капитального ремонта дизеля-генератора №2. При плановом осмотре машинного отделения при дежурстве и дозаправке во время рейса из Малайзии в Африку было замечено, что температуры выхлопа цилиндров №1 и №4 генераторного дизеля №2 были значительно выше температур остальных цилиндров. Сравнение со спецификациями производителя показало, что эти температуры превысили стандартные значения, указанные в руководстве. Несмотря на данную аномалию, все остальные рабочие параметры дизельного двигателя генератора оставались в пределах нормы, посторонних звуков, вибраций и запахов не обнаружено.
II. Анализ возможных причин неисправности высокой температуры выхлопных газов
Высокую температуру выхлопа дизельного двигателя-генератора можно объяснить несколькими факторами, в первую очередь связанными с топливной системой, системами впуска и выпуска, износом компонентов и другими различными проблемами. Однако основные причины обычно связаны с качеством сгорания топлива и воздухообмена.
1. Проблемы с топливной системой
(1) Чрезмерная вязкость топлива или плохое качество топлива.
1) Чрезмерная вязкость топлива
① Дизельные двигатели генераторов Yanmar на борту судна Kote Nenhai используют тяжелое топливо (HFO), когда нагрузка превышает 25%. Если нагрузка не соответствует требуемому порогу во время работы HFO, недостаточный поток топлива и чрезмерные потери тепла могут привести к низкой температуре масла или высокой вязкости. Это приводит к плохому распылению, что приводит к задержке сгорания в цилиндре и длительному догоранию, что в конечном итоге приводит к повышению температуры выхлопных газов.
② Топливная система на Kote Nenhai является общей для главного двигателя и дизельных двигателей-генераторов. После швартовки при остановке главного двигателя малый расход топлива генераторных дизелей затрудняет поддержание оптимальной температуры системой автоматического подогрева топлива. Часто требуется ручная регулировка для уменьшения объема пара. Чрезмерное уменьшение объема пара может привести к слишком низкому падению температуры масла, что приведет к плохому распылению и увеличению времени дожигания, тем самым повышая температуру выхлопных газов.
2) Плохое качество топлива
Свойства топлива, такие как цетановое число и вязкость, напрямую влияют на эффективность воспламенения и сгорания. Низкие цетановые числа удлиняют период задержки зажигания, что приводит к грубому сгоранию и позднему зажиганию, что увеличивает пиковое давление сгорания и температуру выхлопных газов [3]. И наоборот, чрезмерно высокие цетановые числа могут привести к неполному сгоранию и ухудшению качества сгорания, а также к повышению температуры выхлопных газов. Высокая вязкость топлива ухудшает распыление, что приводит к неполному сгоранию и дальнейшему повышению температуры выхлопных газов. Таким образом, плохое качество топлива влияет на распыление и сгорание, способствуя повышению температуры выхлопных газов во всем дизельном двигателе генератора.
(2) Неисправности системы подачи топлива и впрыска.
1) Неисправность форсунки
Высокая температура выхлопных газов может быть вызвана низким давлением открытия клапана из-за сломанных или ослабленных нажимных пружин, ослабленных контргаек, неправильной установки или заклинивания форсунок. Эти условия могут привести к раннему началу впрыска и задержке прекращения впрыска, что приводит к увеличению продолжительности впрыска и ухудшению качества распыления. Это препятствует правильному смешиванию топлива со свежим воздухом, ухудшает качество сгорания и вызывает сильное догорание, перегрев компонентов и повышение температуры выхлопных газов. Кроме того, увеличенный диаметр сопла форсунки может ухудшить распыление и сгорание, а плохая герметизация поверхности конуса форсунки или эрозионные отверстия и трещины могут вызвать утечку топлива, продлевая период дожигания и еще больше ухудшая качество сгорания. В таких случаях следует проверить форсунку на предмет накопления нагара, а также провести испытания давления открытия клапана, качества уплотнения и распыления для диагностики проблемы.
2) Отказ топливного насоса высокого давления
Температура выхлопных газов также может повышаться из-за чрезмерного износа между плунжером и втулкой, что снижает эффективность уплотнения и давление впрыска, что приводит к плохому распылению и меньшему углу опережения впрыска. Сильный износ между клапаном и седлом клапана может аналогичным образом снизить эффективность уплотнения, вызывая падение остаточного давления в топливопроводе высокого давления и уменьшение объема впрыска, оба из которых влияют на качество распыления и процесс сгорания, в конечном итоге ухудшая качество сгорания и увеличивая температура выхлопных газов.
3) Поврежденный топливный фильтр.
Поврежденный топливный фильтр может ухудшить качество топлива, попадающего в камеру сгорания, в результате чего в камеру сгорания попадут более крупные частицы топлива, которые не смогут полностью разложиться и сгореть, что приведет к плохому распылению и качеству сгорания и, как следствие, к повышению температуры выхлопных газов. Этот сценарий можно исключить, если только один цилиндр имеет аномально высокую температуру выхлопных газов.
2. Проблемы с системой впуска и выпуска.
1) Неисправности впускного клапана
Одной из возможных причин неисправности впускного клапана является сильный износ верхней части штока впускного клапана, приводящий к чрезмерному зазору клапана. Это влияет на синхронизацию впускного клапана, заставляя его поздно открываться и рано закрываться. Следовательно, количество свежего воздуха, поступающего в камеру сгорания, значительно уменьшается, что приводит к снижению давления сжатия в конце такта сжатия, неполному сгоранию топлива, ухудшению качества сгорания и повышению температуры выхлопных газов.
Другой потенциальной проблемой является сильный износ поверхности уплотнительного конуса впускного клапана, эрозия тарелки клапана или застревание впускного клапана в открытом положении. Эти условия не позволяют впускному клапану плотно закрываться, что приводит к утечке свежего воздуха из камеры сгорания через впускной клапан, уменьшению объема воздуха, ухудшению качества сгорания и повышению температуры выхлопных газов.
Данную ситуацию можно диагностировать, измерив зазор впускного клапана и проведя проверку герметичности тарелки клапана.
2) Неисправности выпускного клапана
Неисправности выпускного клапана могут быть вызваны несколькими факторами:
- Эрозия диска выпускного клапана, приводящая к образованию мелких отверстий.
- Выпускной клапан застрял в открытом положении.
- Оспины и ямки на линии уплотнения диска выпускного клапана, приводящие к плохой герметизации.
Эти проблемы приводят к утечке свежего воздуха из выпускного клапана, уменьшению объема воздуха в цилиндре, снижению давления сжатия, ухудшению качества сгорания и повышению температуры выхлопных газов.
Эту ситуацию можно выявить, проверив состояние уплотнения диска выпускного клапана и проверив гибкость выпускного клапана.
3) Неисправности механизма привода клапанов
Неисправности в механизме привода клапанов могут возникнуть из-за:
- Ослаблены регулировочные винты коромысла, регулирующего зазор клапанов.
- Сильный износ коромысла, контактирующего со стержнем впускного клапана.
- Погнутые или деформированные толкатели.
- Сильный износ ролика и кулачка.
Эти условия приводят к увеличению зазора впускного клапана, изменению момента открытия впускного клапана, заставляя его поздно открываться и рано закрываться, уменьшая количество свежего воздуха, поступающего в камеру сгорания, ухудшая качество сгорания и повышая температуру выхлопных газов.
Кроме того, слишком затянутые регулировочные винты могут привести к недостаточному зазору как для впускных, так и для выпускных клапанов. При достижении клапанами максимальной рабочей температуры они могут закрываться неплотно, что приводит к протечкам, усилению эрозии тарелки клапана, уменьшению объема воздуха в цилиндре, ухудшению качества сгорания и повышению температуры выхлопных газов.
Эту ситуацию можно проверить, измерив зазор впускных и выпускных клапанов.
III. Меры по устранению неисправностей и извлеченные уроки
1. Меры, принятые при обращении
1) Обнаружив неисправность во время плановой заправочной смены, я немедленно приступил к дизелю генератора для проведения тщательной проверки симптомов неисправности. После этого я запустил резервный дизель-генератор №1, синхронизировал подачу питания, а затем отключил дизель-генератор-генератор №2. После завершения операции по замене масла я решил заглушить двигатель для детальной проверки. Первоначальный осмотр показал, что общее положение рычага дроссельной заслонки находится в пределах нормы. Затем я снял топливные форсунки с головок цилиндров и провел испытания давления открытия клапанов, испытания распыления и испытания на герметичность всех снятых форсунок.
Испытания показали, что давление открытия клапана было несколько ниже заданного. После доведения давления открытия клапанов до необходимых значений форсунки были установлены обратно на генератор. Исходя из последовательности воспламенения (1-5-3-6-2-4), я внес небольшие коррективы в подачу топлива в каждый цилиндр. Однако после перезапуска и работы дизельного двигателя генератора в течение некоторого периода проблема с высокой температурой выхлопных газов сохранялась.
2) После этого осмотрел ТНВД и отрегулировал момент подачи топлива. Несмотря на эти корректировки, температура выхлопных газов затронутых цилиндров оставалась повышенной. Подозревая засорение выхлопных труб, я разобрал выпускные коллекторы для проверки, но обнаружил минимальное количество сажи и никаких аномальных условий. Затем я перевернул двигатель и измерил зазоры впускных и выпускных клапанов для каждого цилиндра. Измерения показали, что зазоры впускных клапанов цилиндров 1 и 4 значительно превышают нормальные значения рабочего зазора. При ближайшем рассмотрении было видно, что стержни впускных клапанов и коромысла сильно изношены, а винты регулировки клапанного зазора на коромыслах ослаблены. Наконец, я отрегулировал зазоры впускных клапанов до заданного значения (0,3 мм) и затянул регулировочные винты. Кроме того, я заменил сетку фильтра на впуске турбины. После работы дизельного двигателя генератора в течение некоторого времени температура выхлопных газов вернулась в нормальный рабочий диапазон.
2. Извлеченные уроки
При просмотре журнала вспомогательного двигателя, измерении температуры забортной воды и консультации с персоналом машинного отделения было обнаружено, что температуры выхлопных газов цилиндров 1 и 4 были постоянно выше, чем у других цилиндров в течение нескольких дней при движении по относительно прохладной местности. воды Китайского моря. Первоначально разница температур была незначительной, из-за чего главный инженер упустил из виду проблему и отложил расследование причины повышенной температуры выхлопных газов в цилиндрах 1 и 4. Немедленных действий по устранению чрезмерного зазора впускного клапана и ослабления регулировочных винтов предпринято не было. что ускорило износ между коромыслами и стержнями впускных клапанов, что еще больше увеличило зазор клапана. Со временем неисправность усугублялась, разница температур выхлопных газов приближалась к критическому уровню, вызывая перегрев и влияя на срок службы и безопасность компонентов.
Хотя крупных аварий не произошло, инцидент послужил глубоким уроком. Это подчеркивает важность того, чтобы инженеры оперативно анализировали и устраняли любые неисправности, независимо от их очевидной серьезности, чтобы предотвратить перерастание в более серьезные проблемы. Инженеры должны повысить свою осведомленность об управлении безопасностью оборудования, улучшить методы ежедневного технического обслуживания и поддерживать высокий уровень ответственности для обеспечения безопасной эксплуатации судна.