I.Símptomes de l'aparició de la falla
Els tres motors dièsel generadors de la roda Kote nenhai són tots motors dièsel Yanmar japonesos, model EY26, amb una potència de 1620 KW i una velocitat nominal de 720 r/min, que són motors dièsel de quatre temps i sis cilindres de velocitat mitjana.
Havia transcorregut un mes des de la revisió integral del motor dièsel del generador número 2. Durant una inspecció rutinària de la sala de màquines mentre estava de servei i repost durant un viatge de Malàisia a Àfrica, es va observar que les temperatures d'escapament dels cilindres núm. 1 i núm. 4 del motor dièsel del generador núm. 2 eren significativament més altes que les dels altres cilindres. Una comparació amb les especificacions del fabricant va indicar que aquestes temperatures havien superat els valors estàndard proporcionats al manual. Malgrat aquesta anomalia, tots els altres paràmetres de funcionament del motor dièsel del generador es van mantenir dins dels límits normals i no es van detectar sons, vibracions o olors anormals.
II. Anàlisi de les possibles causes de l'avaria d'alta temperatura d'escapament
L'alta temperatura d'escapament d'un motor dièsel generador es pot atribuir a diversos factors, principalment relacionats amb el sistema de combustible, els sistemes d'admissió i escapament, el desgast dels components i altres problemes diversos. No obstant això, les causes principals s'associen normalment amb la qualitat de la combustió del combustible i l'intercanvi d'aire.
1. Problemes del sistema de combustible
(1) Viscositat excessiva del combustible o mala qualitat del combustible
1) Viscositat excessiva del combustible
① Els motors dièsel del generador Yanmar a bord del vaixell Kote Nenhai utilitzen fuel pesant (HFO) quan la càrrega supera el 25%. Si la càrrega no compleix el llindar requerit durant el funcionament de l'HFO, un flux de combustible insuficient i una pèrdua excessiva de calor poden provocar una baixa temperatura de l'oli o una alta viscositat. Això provoca una mala atomització, provocant una combustió retardada dins del cilindre i una postcombustió prolongada, que finalment condueix a temperatures d'escapament elevades.
② El sistema de combustible de Kote Nenhai es comparteix entre el motor principal i els motors dièsel del generador. Després de l'atracada, quan s'apaga el motor principal, el petit consum de combustible dels motors dièsel del generador dificulta que el sistema automàtic de calefacció de combustible mantingui una temperatura òptima. Sovint són necessaris ajustos manuals per reduir el volum de vapor. Si el volum de vapor es redueix excessivament, pot provocar que la temperatura de l'oli baixi massa, donant lloc a una mala atomització i una postcombustió prolongada, augmentant així la temperatura d'escapament.
2) Mala qualitat del combustible
Les propietats del combustible, com ara el nombre de cetà i la viscositat, afecten directament la ignició i l'eficiència de la combustió. Els baixos nombres de cetà allargaran el període de retard d'encesa, donant lloc a una combustió brusca i una ignició tardana, la qual cosa augmenta la pressió màxima de combustió i la temperatura d'escapament [3]. Per contra, uns nombres de cetà excessivament elevats poden provocar una combustió incompleta i una qualitat de combustió deteriorada, augmentant també la temperatura d'escapament. L'alta viscositat del combustible perjudica l'atomització, provocant una combustió incompleta i augmentant encara més la temperatura d'escapament. Per tant, la mala qualitat del combustible afecta l'atomització i la combustió, contribuint a augmentar les temperatures d'escapament a tot el motor dièsel del generador.
(2) Avaries del sistema d'injecció i subministrament de combustible
1) Mal funcionament de l'injector
L'alta temperatura d'escapament pot ser causada per la baixa pressió d'obertura de la vàlvula a causa de ressorts de pressió trencats o solts, femelles de bloqueig soltes, instal·lació incorrecta o injectors enganxats. Aquestes condicions poden provocar l'inici precoç de la injecció i la finalització retardada de la injecció, allargant la durada de la injecció i degradant la qualitat de l'atomització. Això impedeix la barreja adequada del combustible amb l'aire fresc, empitjora la qualitat de la combustió i provoca una combustió severa, el sobreescalfament dels components i l'augment de la temperatura d'escapament. A més, un diàmetre de broquet de l'injector augmentat pot perjudicar l'atomització i la combustió, mentre que un mal segellat de la superfície del con de l'injector o els forats i esquerdes induïts per l'erosió poden provocar fuites de combustible, allargant el període de postcombustió i deteriorant encara més la qualitat de la combustió. En aquests casos, s'hauria d'inspeccionar l'injector per detectar l'acumulació de carboni i s'han de realitzar proves de pressió d'obertura de la vàlvula, segellat i qualitat d'atomització per diagnosticar el problema.
2) Falla de la bomba d'injecció de combustible
La temperatura d'escapament també pot augmentar a causa del desgast excessiu entre l'èmbol i la màniga, reduint el rendiment de segellat i la pressió d'injecció, donant lloc a una mala atomització i un angle d'avanç de la injecció més petit. El desgast greu entre la vàlvula i el seient de la vàlvula pot reduir de manera similar el rendiment del segellat, provocant una caiguda de la pressió residual a la línia de combustible d'alta pressió i una reducció del volum d'injecció, que afecten la qualitat de l'atomització i el procés de combustió, deteriorant finalment la qualitat de la combustió i augmentant. temperatura d'escapament.
3) Filtre de combustible danyat
Un filtre de combustible danyat pot degradar la qualitat del combustible que entra a la cambra de combustió, permetent partícules de combustible més grans que no es poden descompondre i cremar completament, provocant una mala atomització i qualitat de combustió i, en conseqüència, augmentant la temperatura d'escapament. Aquest escenari es pot descartar si només un cilindre presenta una temperatura d'escapament anormalment alta.
2. Problemes del sistema d'admissió i d'escapament
1) Mal funcionament de la vàlvula d'admissió
Una possible causa del mal funcionament de la vàlvula d'admissió és un desgast greu a la part superior de la tija de la vàlvula d'admissió, que provoca un excés de joc de la vàlvula. Això afecta el temps de la vàlvula d'admissió, fent que s'obri tard i tanqui aviat. En conseqüència, la quantitat d'aire fresc que entra a la cambra de combustió es redueix significativament, donant lloc a una pressió de compressió més baixa al final de la carrera de compressió, combustió incompleta del combustible, qualitat de combustió deteriorada i augment de la temperatura d'escapament.
Un altre problema potencial és el desgast greu de la superfície del con de segellat de la vàlvula d'admissió o l'erosió del disc de la vàlvula, o la vàlvula d'admissió que s'enganxa en la posició oberta. Aquestes condicions impedeixen que la vàlvula d'admissió es tanqui hermèticament, permetent que l'aire fresc surti de la cambra de combustió a través de la vàlvula d'admissió, reduint el volum d'aire, deteriorant la qualitat de la combustió i augmentant la temperatura d'escapament.
Aquesta situació es pot diagnosticar mesurant el joc de vàlvules de la vàlvula d'admissió i realitzant una prova de segellat al disc de la vàlvula.
2) Mal funcionament de la vàlvula d'escapament
El mal funcionament de la vàlvula d'escapament pot ser causat per diversos factors:
- Erosió del disc de la vàlvula d'escapament, donant lloc a petits forats.
- Queda la vàlvula d'escapament enganxada en posició oberta.
- Taques i forats a la línia de segellat del disc de la vàlvula d'escapament, que donen lloc a un segellat deficient.
Aquests problemes permeten filtrar aire fresc de la vàlvula d'escapament, reduint el volum d'aire al cilindre, reduint la pressió de compressió, deteriorant la qualitat de la combustió i augmentant la temperatura d'escapament.
Aquesta situació es pot identificar comprovant l'estat de segellat del disc de la vàlvula d'escapament i verificant la flexibilitat de la vàlvula d'escapament.
3) Mal funcionament del mecanisme d'accionament de la vàlvula
Els errors de funcionament del mecanisme d'accionament de la vàlvula poden derivar de:
- Cargols d'ajust solts per al braç basculant que ajusta el joc de vàlvules.
- Sever desgast del balancí en contacte amb la tija de la vàlvula d'admissió.
- Varetes doblegades o deformades.
- Desgast greu del corró i de la lleva.
Aquestes condicions condueixen a un augment del joc de la vàlvula d'admissió, alterant el temps de la vàlvula d'admissió, fent que s'obri tard i tanqui abans, reduint la quantitat d'aire fresc que entra a la cambra de combustió, deteriorant la qualitat de la combustió i augmentant la temperatura d'escapament.
A més, els cargols d'ajust massa ajustats poden provocar un joc de vàlvules insuficient tant per a les vàlvules d'admissió com d'escapament. Quan les vàlvules arriben a la seva temperatura màxima de funcionament, és possible que no es tanquin bé, provocant fuites, erosió intensificada del disc de la vàlvula, reducció del volum d'aire al cilindre, deteriorament de la qualitat de la combustió i augment de la temperatura d'escapament.
Aquesta situació es pot comprovar mesurant el joc de les vàlvules d'admissió i d'escapament.
III. Mesures de resolució d'errors i lliçons apreses
1. Mesures adoptades per a la manipulació
1) En descobrir el mal funcionament durant un torn de recarrega habitual, em vaig dirigir immediatament al motor dièsel del generador per dur a terme una inspecció exhaustiva dels símptomes de l'avaria. Posteriorment, vaig iniciar el motor dièsel del generador número 1 en espera, vaig sincronitzar la font d'alimentació i després vaig desconnectar el motor dièsel del generador número 2. Després de completar l'operació de canvi d'oli, vaig decidir apagar el motor per a una inspecció detallada. La inspecció inicial va revelar que la posició general de la palanca de l'accelerador estava dins dels límits normals. A continuació, vaig treure els injectors de combustible de la culata dels cilindres i vaig realitzar proves de pressió d'obertura de vàlvules, proves d'atomització i proves de segellat a tots els injectors retirats.
Les proves van indicar que les pressions d'obertura de la vàlvula eren lleugerament inferiors a les especificades. Després d'ajustar les pressions d'obertura de la vàlvula als valors requerits, els injectors es van tornar a instal·lar al generador. A partir de la seqüència de tret (1-5-3-6-2-4), he fet petits ajustos al subministrament de combustible a cada cilindre. Tanmateix, després de reiniciar i fer funcionar el motor dièsel del generador durant un període, va persistir el mateix problema d'alta temperatura d'escapament.
2) Després d'això, vaig inspeccionar la bomba de combustible d'alta pressió i vaig ajustar el temps de subministrament de combustible. Malgrat aquests ajustos, la temperatura d'escapament dels cilindres afectats es va mantenir elevada. Sospitant-se d'una contaminació als tubs d'escapament, vaig desmuntar els col·lectors d'escapament per a la inspecció, però vaig trobar un mínim de sutge sense condicions anormals. A continuació, vaig donar la volta al motor i vaig mesurar el joc de vàlvules de les vàlvules d'admissió i d'escapament per a cada cilindre. Les mesures van revelar que els jocs de les vàlvules d'admissió dels cilindres 1 i 4 eren significativament més grans que els valors de joc normals de treball. Després d'una inspecció més detinguda, va ser evident que les tiges de la vàlvula d'admissió i els balancins presentaven un desgast greu i els cargols per ajustar el joc de vàlvules dels balancins estaven solts. Finalment, vaig ajustar el joc de la vàlvula d'admissió al valor especificat (0,3 mm) i vaig estrènyer els cargols d'ajust. A més, vaig substituir la pantalla del filtre a l'extrem d'admissió de la turbina. Després de fer funcionar el motor dièsel del generador durant un temps, les temperatures d'escapament van tornar al rang de funcionament normal.
2. Lliçons apreses
En revisar el registre del motor auxiliar, mesurar la temperatura de l'aigua de mar i consultar amb el personal de la sala de màquines, es va descobrir que les temperatures d'escapament dels cilindres 1 i 4 havien estat constantment més altes que les dels altres cilindres durant diversos dies mentre navegava per la zona relativament més fresca. aigües del mar de la Xina. Inicialment, la diferència de temperatura no era significativa, la qual cosa va portar l'enginyer en cap a passar per alt el problema i a retardar la investigació de la causa de les elevades temperatures d'escapament als cilindres 1 i 4. No es va prendre cap acció immediata per solucionar l'excés de joc de la vàlvula d'admissió i els cargols d'ajust solts. que va accelerar el desgast entre els balancins i les tiges de la vàlvula d'admissió, augmentant encara més el joc de la vàlvula. Amb el temps, l'avaria va empitjorar, amb la diferència de temperatura d'escapament apropant-se als nivells crítics, provocant un sobreescalfament i afectant la vida útil i la seguretat dels components.
Tot i que no es van produir accidents importants, l'incident serveix com una lliçó profunda. Subratlla la importància que els enginyers analitzin i abordin ràpidament qualsevol fallada, independentment de la seva gravetat aparent, per evitar l'escalada a problemes més greus. Els enginyers han de millorar la seva consciència sobre la gestió de la seguretat dels equips, millorar les pràctiques diàries de manteniment i mantenir un alt nivell de responsabilitat per garantir el funcionament segur del vaixell.