Основной проблемой колебаний частоты вращения (помпажа) в судовых дизельных двигателях является динамический дисбаланс между подачей топлива и нагрузкой. Конкретные причины можно изучить по четырем основным направлениям: топливная система, система регулирования скорости, сам двигатель и внешняя среда. Сочетая механическую и электронную логику управления, он охватывает всю цепочку проблем от базовых компонентов до основных блоков управления:
I. Неисправности топливной системы: Прерывистая или непостоянная подача топлива.
Топливная система напрямую определяет объем впрыска топлива. Любая неисправность в любом звене приведет к неравномерности выработки электроэнергии и колебаниям скорости, что является наиболее фундаментальным и частым источником неисправностей.
① Проблемы с качеством и подачей топлива: в топливе смешивается воздух (воздух сжимается, вызывая колебания давления подачи топлива), вода (нарушая стабильность сгорания) или примеси (блокируя топливопроводы); погнутые топливопроводы, загрязненные или засоренные фильтры (грубой или тонкой очистки), вызывающие нестабильную подачу топлива; отказ топливного насоса (недостаточное давление подачи топлива), неспособность обеспечить постоянную подачу топлива ТНВД.
② Неисправности в ТНВД: Чрезмерный износ плунжерной пары и нагнетательного клапана, что приводит к внутренним негерметичности, неравномерности давления и объема подачи топлива по цилиндрам; заклинило рейку топливного насоса (например, засорение посторонними частицами) или ослабло кольцо регулировки количества топлива, что не позволяет точно контролировать объем подачи топлива; чрезмерный осевой зазор или перемещение распределительного вала, вызывающее перемещение рычага регулировки количества топлива вперед и назад, что приводит к периодическим колебаниям объема подачи топлива.
③ Неисправности форсунок: плохое распыление, капание или утечка, или сгоревшие игольчатые клапаны форсунок, что приводит к значительным различиям в эффективности сгорания между цилиндрами; сломанные пружины форсунок или пружины нагнетательного клапана, нарушающие стабильность давления впрыска; неравномерное давление впрыска в цилиндрах, вызывающее неравномерную выработку мощности и непосредственно приводящее к колебаниям скорости.
II. Неисправности в системе регулирования скорости: Сбой или задержка реакции «центра регулирования»
Система контроля скорости является основой поддержания стабильной скорости вращения и разделена на механическое управление скоростью и электронное управление скоростью. Любая неисправность в любом из его компонентов приведет к неточности регулирования, что и является основной причиной явления «убегания».
(1) Неисправность механического регулятора
① Проблемы с износом и посадкой компонентов: износ и ослабление втулки грузика (флайшара), отверстия под штифт, упорной пластины и точки соединения вилки приводят к «мертвому ходу». Регулятору необходимо устранить зазор, прежде чем он сможет действовать, что приводит к задержкам в регулировке подачи топлива и периодическим колебаниям. Плохая соосность между магнитной оболочкой и якорем, а также чрезмерный зазор между центральным валом и торцевой крышкой (например, когда расчетная посадка с натягом становится зазором) вызывают отклонение в движении привода.
② Проблемы с пружиной и смазкой. Усталость, деформация или неправильная установка пружины регулятора создают резонансные эффекты, усиливая колебания скорости. Грязный, густой или слишком высокий уровень масла в смазочном масле регулятора увеличивает внутреннее сопротивление движению, снижает чувствительность регулирования скорости и замедляет реакцию системы.
③ Проблемы с регулировкой и установкой. Не-профессиональная калибровка регулятора (например, неправильная установка скорости регулирования скорости и усиления в установившемся режиме-состояния) приводит к потере контроля над диапазоном регулировки. Неправильная последовательность установки (например, фиксация регулировочного винта перед затяжкой болтов корпуса) нарушает вертикальность центрального вала, ускоряя износ привода.
(II) Отказ электронного регулятора скорости
① Неисправность основного компонента: датчик ненормальной скорости (например, датчик электромагнитной индукции), - грязная головка, наличие металлического порошка (повышение магнитного сопротивления, вызывающее колебания индуцированного тока), ослабленная проводка или помехи от сильного электричества (220 В/380 В), сварочных аппаратов, передающих неправильные сигналы скорости; заклинивание электронного привода (серводвигатель/электромагнитный привод), износ якоря, неспособность точно реагировать на управляющие сигналы, что непосредственно вызывает нестабильное движение рейки ТНВД.
② Проблемы с блоком управления и проводкой: аппаратный сбой или помехи в контроллере электронного регулятора (центральный процессор ECU/SCB), выдача неверных нестабильных инструкций; плохой контакт линий управления, нестабильная передача сигналов, вызывающая частые и беспорядочные движения исполнительного механизма; неправильная настройка двух-параметров стратегии ПИД-управления (ПИД-регулятор скорости, ПИД-регулятора положения рейки), плохой эффект динамического регулирования. (Среди них пропорция P: отвечает за быстрое реагирование, интеграл I: отвечает за устранение остаточного отклонения, производная D: отвечает за стабилизацию колебаний.)
III. Авария корпуса двигателя: поврежден «фундамент электроэнергетики»
Неисправности в собственных компонентах двигателя могут привести к дисбалансу мощности каждого цилиндра, косвенно вызывая колебания скорости вращения, что часто связано с эффективностью сгорания и выходной мощностью.
① Ненормальная работа цилиндра: недостаточное давление сжатия в определенном цилиндре (например, утечка клапана, износ поршневых колец или повреждение прокладки цилиндра) приводит к тому, что цилиндр не работает или работает недостаточно; чрезмерная разница температур выхлопа каждого цилиндра (превышающая требования производителя) указывает на несбалансированное сгорание, что напрямую влияет на стабильность выходной мощности.
② Неисправности систем впуска, выпуска и турбонаддува: засоренные воздушные фильтры или интеркулеры приводят к недостаточному количеству всасываемого воздуха и неполному сгоранию; снижение эффективности турбокомпрессора или чрезмерно высокое противодавление выхлопных газов (например, из-за закупорки выхлопной трубы) нарушает баланс между впуском и выпуском, вызывая колебания выходной мощности; Помпаж турбонагнетателя (вызванный ухудшением сгорания) еще больше усугубляет нестабильность частоты вращения двигателя.
IV. Внешняя среда и факторы нагрузки: внешние помехи превышают возможности регулирования
Не из-за отказа самого оборудования, а из-за того, что система регулирования скорости не может соответствовать фактическому требованию, что проявляется в колебаниях скорости.
① Чрезмерные колебания нагрузки: частый запуск-остановка оборудования высокой-мощности (например, больших двигателей, сварочных аппаратов), изменения нагрузки превышают возможности реагирования системы регулирования скорости; необоснованное согласование «корабельного-двигателя-гребного винта» на судах (например, плохое включение коробки передач), приводящее к нестабильной передаче нагрузки, косвенно влияющее на частоту вращения двигателя.
② Ненормальные условия окружающей среды: рабочая зона находится на слишком большой высоте (разреженный воздух, недостаточное всасывание), чрезмерно высокая температура окружающей среды (плохое рассеивание тепла, влияет на эффективность сгорания), что приводит к снижению и нестабильности выходной мощности двигателя; когда резервная генераторная установка включена параллельно с основной генераторной установкой, из-за колебаний скорости это приводит к асинхронности и даже к отключению электроэнергии.