I.Symptom på felet
De tre genererande dieselmotorerna i Kote nenhai-hjulet är alla japanska Yanmar-dieselmotorer, modell EY26, med en effekt på 1620KW och en nominell hastighet på 720r/min, vilka är fyrtakts sexcylindriga medelvarviga dieselmotorer.
En månad hade förflutit sedan den omfattande översynen av dieselmotorn med generator nr 2. Under en rutininspektion av maskinrummet under tjänstgöring och tankning under en resa från Malaysia till Afrika, observerades att avgastemperaturerna på cylindrarna nr 1 och nr 4 i dieselmotorn med nr 2 var betydligt högre än de av de andra cylindrarna. En jämförelse med tillverkarens specifikationer visade att dessa temperaturer hade överskridit standardvärdena som anges i manualen. Trots denna anomali förblev alla andra driftsparametrar för generatorns dieselmotor inom normala gränser, och inga onormala ljud, vibrationer eller lukter upptäcktes.
II. Analys av möjliga orsaker till felet vid höga avgastemperaturer
Den höga avgastemperaturen hos en generatordieselmotor kan tillskrivas flera faktorer, främst relaterade till bränslesystemet, insugs- och avgassystem, komponentslitage och andra diverse problem. De främsta orsakerna är dock vanligtvis förknippade med kvaliteten på bränsleförbränning och luftutbyte.
1. Bränslesystemproblem
(1) Överdriven bränsleviskositet eller dålig bränslekvalitet
1) Överdriven bränsleviskositet
① Yanmar-generatorns dieselmotorer ombord på Kote Nenhai-fartyget använder tung eldningsolja (HFO) när belastningen överstiger 25 %. Om lasten inte når det erforderliga tröskelvärdet under HFO-drift, kan otillräckligt bränsleflöde och överdriven värmeförlust leda till låg oljetemperatur eller hög viskositet. Detta resulterar i dålig finfördelning, vilket orsakar fördröjd förbränning i cylindern och långvarig efterförbränning, vilket i slutändan leder till förhöjda avgastemperaturer.
② Bränslesystemet på Kote Nenhai delas mellan huvudmotorn och generatorns dieselmotorer. Efter förtöjning, när huvudmotorn är avstängd, gör den låga bränsleförbrukningen hos generatorns dieselmotorer det svårt för det automatiska bränsleuppvärmningssystemet att hålla optimal temperatur. Manuella justeringar för att minska ångvolymen är ofta nödvändiga. Om ångvolymen reduceras för mycket kan det göra att oljetemperaturen sjunker för lågt, vilket resulterar i dålig finfördelning och förlängd efterförbränning, vilket ökar avgastemperaturen.
2) Dålig bränslekvalitet
Bränsleegenskaper som cetantal och viskositet påverkar direkt antändning och förbränningseffektivitet. Låga cetantal förlänger antändningsfördröjningsperioden, vilket leder till grov förbränning och sen antändning, vilket ökar det maximala förbränningstrycket och avgastemperaturen [3]. Omvänt kan alltför höga cetantal resultera i ofullständig förbränning och försämrad förbränningskvalitet, vilket också höjer avgastemperaturen. Hög bränsleviskositet försämrar finfördelningen, vilket leder till ofullständig förbränning och ytterligare ökande avgastemperatur. Därför påverkar dålig bränslekvalitet finfördelning och förbränning, vilket bidrar till högre avgastemperaturer över hela generatorns dieselmotor.
(2) Fel på bränsletillförsel och insprutningssystem
1) Injektorfel
Hög avgastemperatur kan orsakas av lågt ventilöppningstryck på grund av trasiga eller lösa tryckfjädrar, lösa låsmuttrar, felaktig installation eller fastnade injektorer. Dessa tillstånd kan leda till att injektionen sätts igång tidigt och att injektionen avbryts fördröjt, vilket förlänger injektionstiden och försämrar finfördelningskvaliteten. Detta förhindrar korrekt blandning av bränsle med frisk luft, försämrad förbränningskvalitet och orsakar allvarlig efterförbränning, överhettning av komponenter och ökad avgastemperatur. Dessutom kan en förstorad diameter på injektormunstycket försämra atomisering och förbränning, medan dålig tätning av injektormunstyckets konyta eller erosionsinducerade hål och sprickor kan orsaka bränsleläckage, förlänga efterförbränningsperioden och ytterligare försämra förbränningskvaliteten. I sådana fall bör injektorn inspekteras med avseende på kolansamling, och tester för ventilöppningstryck, tätning och finfördelningskvalitet bör utföras för att diagnostisera problemet.
2) Fel på bränsleinsprutningspumpen
Avgastemperaturen kan också stiga på grund av överdrivet slitage mellan kolven och hylsan, vilket minskar tätningsprestanda och insprutningstryck, vilket leder till dålig finfördelning och en mindre insprutningsförskjutningsvinkel. Stort slitage mellan ventilen och ventilsätet kan på liknande sätt minska tätningsprestandan, vilket orsakar ett fall i resttrycket i högtrycksbränsleledningen och en minskning av insprutningsvolymen, vilka båda påverkar finfördelningskvaliteten och förbränningsprocessen, vilket i slutändan försämrar förbränningskvaliteten och ökar avgastemperatur.
3) Skadat bränslefilter
Ett skadat bränslefilter kan försämra kvaliteten på bränslet som kommer in i förbränningskammaren, vilket tillåter större bränslepartiklar som inte helt kan sönderdelas och brinna, vilket leder till dålig finfördelning och förbränningskvalitet och följaktligen ökad avgastemperatur. Detta scenario kan uteslutas om endast en enda cylinder uppvisar onormalt hög avgastemperatur.
2. Problem med insugs- och avgassystem
1) Fel på insugningsventilen
En möjlig orsak till att insugningsventilen inte fungerar är kraftigt slitage på toppen av insugsventilskaftet, vilket leder till för stort ventilspel. Detta påverkar tidpunkten för insugningsventilen, vilket gör att den öppnar sent och stänger tidigt. Följaktligen reduceras mängden frisk luft som kommer in i förbränningskammaren avsevärt, vilket resulterar i lägre kompressionstryck vid slutet av kompressionstakten, ofullständig bränsleförbränning, försämrad förbränningskvalitet och ökad avgastemperatur.
Ett annat potentiellt problem är kraftigt slitage på inloppsventilens tätningskonyta eller erosion av ventilskivan, eller att insugningsventilen fastnar i öppet läge. Dessa förhållanden förhindrar att insugningsventilen stängs tätt, vilket gör att frisk luft kan läcka ut ur förbränningskammaren genom insugningsventilen, vilket minskar luftvolymen, försämrar förbränningskvaliteten och ökar avgastemperaturen.
Denna situation kan diagnostiseras genom att mäta insugningsventilens ventilspel och genomföra ett tätningstest på ventilskivan.
2) Fel på avgasventilen
Fel på avgasventilen kan orsakas av flera faktorer:
- Erosion av avgasventilskivan, vilket leder till små hål.
- Avgasventilen har fastnat i öppet läge.
- Fickmärken och gropar på tätningslinjen på avgasventilskivan, vilket resulterar i dålig tätning.
Dessa problem tillåter frisk luft att läcka från avgasventilen, vilket minskar luftvolymen i cylindern, sänker kompressionstrycket, försämrar förbränningskvaliteten och ökar avgastemperaturen.
Denna situation kan identifieras genom att kontrollera avgasventilskivans tätningstillstånd och verifiera avgasventilens flexibilitet.
3) Fel i ventildrivmekanismen
Fel i ventilens drivmekanism kan uppstå från:
- Lösa justerskruvar för vipparmen som justerar ventilspelet.
- Kraftigt slitage på vipparmen som kommer i kontakt med insugningsventilens skaft.
- Böjda eller deformerade stötstänger.
- Stort slitage på rulle och kam.
Dessa förhållanden leder till en ökning av insugningsventilens spelrum, ändrar tidpunkten för insugningsventilen, gör att den öppnar sent och stänger tidigt, minskar mängden frisk luft som kommer in i förbränningskammaren, försämrar förbränningskvaliteten och ökar avgastemperaturen.
Dessutom kan alltför åtdragna justerskruvar resultera i otillräckligt ventilspel för både insugnings- och avgasventiler. När ventilerna når sin maximala driftstemperatur kanske de inte sluter tätt, vilket leder till läckage, förstärkt erosion av ventilskivan, minskad luftvolym i cylindern, försämrad förbränningskvalitet och ökad avgastemperatur.
Denna situation kan kontrolleras genom att mäta spelet för insugnings- och avgasventilerna.
III. Åtgärder för fellösning och lärdomar
1. Vidtagna åtgärder för hantering
1) När jag upptäckte felet under ett rutinmässigt tankningsskift, fortsatte jag omedelbart till generatorns dieselmotor för att genomföra en grundlig inspektion av felsymptomen. Därefter startade jag standby nr 1 generator dieselmotor, synkroniserade strömförsörjningen och kopplade sedan ur nr 2 generator dieselmotor. Efter att ha slutfört oljebytesoperationen bestämde jag mig för att stänga av motorn för detaljerad inspektion. Den första inspektionen visade att gasreglagets totala läge var inom normala gränser. Därefter tog jag bort bränsleinjektorerna från cylinderhuvuden och genomförde ventilöppningstrycktester, finfördelningstester och tätningstest på alla borttagna injektorer.
Testerna indikerade att ventilöppningstrycken var något lägre än specificerat. Efter att ha justerat ventilöppningstrycken till de erforderliga värdena, återinstallerades injektorerna på generatorn. Baserat på eldningssekvensen (1-5-3-6-2-4) gjorde jag mindre justeringar av bränsletillförseln till varje cylinder. Men efter att ha startat om och kört generatorns dieselmotor under en period kvarstod samma problem med höga avgastemperaturer.
2) Efter detta inspekterade jag högtrycksbränslepumpen och justerade tidpunkten för bränsletillförseln. Trots dessa justeringar förblev avgastemperaturen från de påverkade cylindrarna förhöjda. Jag misstänkte nedsmutsning i avgasrören och tog isär avgasgrenrören för inspektion men hittade minimalt med sot utan onormala förhållanden. Jag vände sedan på motorn och mätte ventilspelen för insugs- och avgasventilerna för varje cylinder. Mätningar visade att insugningsventilspelen för cylinder 1 och 4 var betydligt större än de normala arbetsspelrumsvärdena. Vid närmare granskning visade det sig att insugningsventilens skaft och vipparmar uppvisade kraftigt slitage, och skruvarna för att justera ventilspelet på vipparmarna var lösa. Slutligen justerade jag insugningsventilens spelrum till det angivna värdet (0,3 mm) och dra åt justerskruvarna. Dessutom bytte jag filtersilen vid turbinens insugningsände. Efter att ha kört generatorns dieselmotor under en tid återgick avgastemperaturerna till det normala arbetsområdet.
2. Lärdomar
Vid granskning av hjälpmotorloggen, mätning av havsvattentemperaturer och samråd med maskinrumspersonalen upptäcktes att avgastemperaturerna på cylindrarna 1 och 4 hade varit konsekvent högre än de för de andra cylindrarna under flera dagar när de navigerade genom den relativt svalare Kinas hav. Till en början var temperaturskillnaden inte signifikant, vilket ledde till att chefsingenjören förbise problemet och dröjde med att undersöka orsaken till de förhöjda avgastemperaturerna i cylindrarna 1 och 4. Inga omedelbara åtgärder vidtogs för att åtgärda det alltför stora insugsventilspelet och lösa justerskruvar, vilket påskyndade slitaget mellan vipparmarna och insugningsventilstammarna, vilket ytterligare ökade ventilspelet. Med tiden förvärrades felet, med avgastemperaturskillnaden närmade sig kritiska nivåer, vilket orsakade överhettning och påverkade komponenternas livslängd och säkerhet.
Även om inga större olyckor inträffade, fungerar händelsen som en djupgående lärdom. Det understryker vikten av att ingenjörer omedelbart analyserar och åtgärdar eventuella fel, oavsett deras uppenbara svårighetsgrad, för att förhindra eskalering till mer allvarliga problem. Ingenjörer måste öka sin medvetenhet om utrustningssäkerhetshantering, förbättra dagliga underhållsmetoder och upprätthålla en hög ansvarsnivå för att säkerställa säker drift av fartyget.