يعتمد التشغيل الاقتصادي لمحركات الديزل الكبيرة الحديثة على الشاحن التوربيني لغاز العادم، والذي يمكن أن يزيد من قوة محركات الديزل بحوالي 30%. من أجل تلبية الطلب على الشواحن التوربينية في محركات الديزل عالية الطاقة، استخدمت شركة مان أحدث إنجازات التطوير وتكنولوجيا التصنيع، معتمدة على خبرتها في التصنيع المستقل لمحركات الديزل والشواحن التوربينية، لتطوير سلسلة TCA من الشواحن التوربينية المناسبة محركات الديزل بقدرة تتراوح من 5400 إلى 30000 كيلووات.
تم تجهيز سفينة الإنقاذ بمحركين ديزل لحقن الوقود الإلكتروني MAN6L48/60CR، بقدرة 7200 كيلووات × 2، وكل محرك رئيسي مجهز بشاحن توربيني TCA55-42W واحد. السرعة القصوى لدوار الشاحن التوربيني أثناء التشغيل على المدى القصير هي 19800r/min، والحد الأقصى لسرعة الدوار أثناء التشغيل المستمر هي 19400r/min. الحد الأقصى لضغط التعزيز يمكن أن يصل إلى 4 بار، والحد الأقصى لدرجة حرارة السحب المسموح بها لتوربينات العادم هي 600 درجة.
في أحد الأيام، بينما كانت السفينة تبحر بشكل طبيعي، عرض كمبيوتر مراقبة المحرك الرئيسي الأيمن الموجود على لوحة التحكم بغرفة المحرك فجأة إنذارًا بشأن "انخفاض ضغط هواء تبريد القرص التوربيني" وأثار طلبًا لتقليل الحمل على المحرك الرئيسي الأيمن. قام المهندس المناوب على الفور بإبلاغ الجسر بهذا الموقف، ويجب تقليل حمل المحرك الرئيسي الأيمن إلى أقل من 50% حتى يتم تشغيله. بعد تلقي الإشعار، أجرى السائق على الفور عملية تخفيض الحمل على المحرك الرئيسي الأيمن. في هذه اللحظة، يضغط المهندس على زر إعادة ضبط إنذار كتم الصوت الموجود على كمبيوتر المراقبة الرئيسي الأيمن بلوحة التحكم، ويختفي إنذار انخفاض ضغط تبريد الهواء الخاص بقرص توربين الشاحن التوربيني.
وبعد ذلك، تمت مراجعة دليل التعليمات الخاص بالشاحن التوربيني الرئيسي للمحرك. نص الدليل على أن الحمل الأقصى لقرص توربين الشاحن التوربيني للمحرك الرئيسي لا يمكن أن يتجاوز 70٪ دون أي تبريد هواء معزز (تقوم الشركة المصنعة بتعيين ضغط التبريد لقرص توربين الشاحن التوربيني المطابق لسرعة الشاحن التوربيني في برنامج كمبيوتر المراقبة. بمجرد ضغط التبريد إذا كان الانحراف أكبر من القيمة المحددة ± 50 مللي بار، سيتم تشغيل الإنذار بعد تأخير لمدة 60 ثانية، بشرط أن تكون سرعة الشاحن التوربيني أكبر من أو تساوي 11600 دورة/دقيقة، وستدخل مراقبة ضغط تبريد قرص الشاحن التوربيني حيز التنفيذ). ومع ذلك، لم يوضح الدليل على وجه التحديد سبب إنذار انخفاض ضغط هواء التبريد لقرص توربين الشاحن التوربيني.
يظهر في الرسم التخطيطي نظام التبريد الخاص بقرص توربين الشاحن التوربيني.
من الرسم البياني، يمكن ملاحظة أن نظام تبريد قرص توربين الشاحن التوربيني يتكون بشكل أساسي من أنبوب سحب هواء تبريد قرص التوربين 2 (8)، ومستشعر ضغط أنبوب التبريد 4، وأنبوب سحب مستشعر ضغط التبريد 3، ونظام التحكم المضيف 5.
الأسباب الرئيسية لانخفاض ضغط تبريد الهواء لقرص الشاحن التوربيني في المحرك الرئيسي هي كما يلي: (1) تلف مستشعر الضغط في أنبوب التبريد، مما يؤدي إلى إصدار إنذارات كاذبة؛ (2) تسرب الهواء من أنبوب السحب الخاص بمستشعر ضغط أنبوب التبريد، مما تسبب في شعور مستشعر الضغط بالضغط المنخفض؛ (3) يؤدي تسرب أنبوب التبريد إلى إنذار انخفاض ضغط التبريد.
بعد أن رست السفينة، أجرى مشرف المحرك أولاً اختبار معايرة على مستشعرات ضغط أنبوب التبريد الخاصة بمعززات المحرك الرئيسية اليسرى واليمنى. كانت قيم الاختبار لمستشعرات الضغط اليسرى واليمنى هي نفسها، وتم استبعاد خطأ مستشعر الضغط. وبعد ذلك تم إجراء فحص على أنبوب السحب الخاص بحساس أنبوب التبريد للمحرك الرئيسي الأيمن، وتبين أن الأنبوب يعمل بشكل طبيعي دون أي تسرب للهواء.
ينقسم أنبوب سحب أنبوب التبريد إلى قسمين: الأجزاء الداخلية والخارجية. إن أنبوب سحب هواء التبريد لقرص التوربين الموجود على الجانب الخارجي من السهل فحصه، ومتصل بشكل جيد، وليس لديه إمكانية لتسرب الهواء. بعد ذلك، قام مشرف المحرك بتفكيك وفحص أنبوب التبريد الخاص بقرص التوربين في غرفة مدخل غاز العادم بالشاحن التوربيني الرئيسي الأيمن للمحرك. وقد وجد أن وصلة الأكمام الملولبة عند كوع الزاوية اليمنى لأنبوب مدخل التبريد الخاص بقرص التوربين في غرفة غاز العادم قد سقطت وعلقت عند حلقة الفوهة مع وصلة أنبوب التبريد المكسورة عند جذر التبريد ماسورة.
لأسباب تتعلق بالسلامة، تم إجراء فحص أيضًا على أنبوب تبريد الهواء الخاص بقرص توربين الشاحن التوربيني الرئيسي الأيسر للمحرك الرئيسي الأيسر، وتبين أن مسامير غلاف تبريد الهواء في غرفة السحب لتوربين الشاحن التوربيني الرئيسي الأيسر للمحرك الرئيسي كانت مفككة فقط و غير تالف.
عند حدوث الأخطاء المذكورة أعلاه، تكون السفينة قد خرجت من المصنع لمدة تقل عن عام واحد، ويعمل المحركان الرئيسيان الأيسر والأيمن لأكثر من 1000 ساعة ولا يزالان تحت الضمان. قام موظفو إدارة السفينة على الفور بإبلاغ مشرف صيانة الأسطول ومزود خدمة المحرك الرئيسي بالموقف المذكور أعلاه. بعد تلقي التعليقات، أولت الشركة المصنعة للمحرك الرئيسي أهمية كبيرة وأرسلت مقدمي الخدمة المعنيين لاستبدال مجموعة جلبة سحب المحرك الرئيسي اليمنى وإعادة ربط جلبة تبريد هواء الشاحن التوربيني للمحرك الرئيسي الأيسر. تم حظر مكون أنبوب تبريد هواء قرص التوربين المنفصل بواسطة حلقة الفوهة ولم يدخل إلى نهاية الجزء الدوار لتوربين عادم الشاحن التوربيني، مما لم يسبب حوادث ميكانيكية خطيرة.
بمجرد أن يصبح قطر الجزء المنفصل أصغر من فتحة قناة مخرج الهواء الخاصة بحلقة الفوهة، يدخل الجزء المنفصل إلى شفرات التوربين، مما قد يتسبب في تلف الشفرات أو حتى جعل الشاحن التوربيني بأكمله عديم الفائدة، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة.
تكون الوصلات الملولبة عرضة للفشل عند درجات الحرارة المرتفعة بسبب المواد والتجميع غير المناسبين، بالإضافة إلى تخفيف الضغط. يعد استرخاء الضغط للمسامير عند درجات الحرارة المرتفعة ظاهرة استرخاء نموذجية. يتم توصيل الزاوية الوسطى لأنبوب تبريد الهواء الخاص بقرص التوربين على هذه السفينة بواسطة غلاف ملولب. بمجرد أن يصبح الخيط المتصل مفككًا، سيتكثف اهتزاز الغلاف الملولب السائب تحت ناقل الحركة لاهتزاز المحرك الرئيسي واهتزاز تأثير الغاز. يتم تبريد الهواء المضغوط المتدفق داخل القصبة الهوائية، في حين يتعرض الجزء الخارجي من القصبة الهوائية لتآكل تدفق غاز العادم الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة، مما لا يسبب الإجهاد الحراري فحسب، بل أيضًا الضغط النابض على أنبوب تبريد قرص التوربين.
بناءً على تلف أنبوب تبريد الهواء الخاص بقرص الشاحن التوربيني، يمكن استنتاج أن سبب هذا العطل هو أن أنبوب تبريد الهواء الخاص بقرص الشاحن التوربيني للمحرك الرئيسي الأيمن قد ارتخي أولاً عند توصيل الجلبة الملولبة الوسطى. عانى أنبوب التبريد السائب من فشل الكلال تحت الضغط الحراري الدوري المتكرر والضغط النابض.
بعد حدوث العطل المذكور أعلاه، تقوم الشركة المصنعة للمعدات بإرسال مزود خدمة لاستبدال مجموعة أنابيب تبريد الهواء الخاصة بقرص الشاحن التوربيني الموجود على المحرك الرئيسي الأيمن، ويتم إعادة الغلاف الملولب السائب لأنبوب تبريد الهواء الموجود على الشاحن التوربيني الرئيسي الأيسر للمحرك الرئيسي تشديد. يحتوي تصميم أنبوب تبريد هواء الشاحن التوربيني على عيوب خطيرة ويجب تحسينه قبل استخدامه. قبل أن تقوم الشركة المصنعة بأي تحسينات على الشاحن التوربيني، كان الحل الوحيد هو تقصير فترة الفحص لأنابيب تبريد الهواء الخاصة بقرص التوربين، وفحص وربط الأكمام الملولبة لمنعها من الارتخاء.
هناك خطتان للتحسين: (1) إعادة تصميم أنابيب تبريد الهواء لقرص توربين الشاحن التوربيني، باستخدام مواد ذات مقاومة أقوى للتعب واعتماد طرق اتصال أكثر موثوقية؛ (2) قم بإزالة أنابيب تبريد الهواء الخاصة بقرص التوربين واستبدال قرص التوربين الذي لا يحتاج إلى تبريد.