I.أعراض حدوث الخطأ
محركات الديزل الثلاثة المولدة لعجلة Kote nenhai هي جميعها محركات ديزل Yanmar يابانية، موديل EY26، بقدرة 1620KW وسرعة مقدرة 720r/min، وهي عبارة عن محركات ديزل متوسطة السرعة رباعية الأشواط وستة أسطوانات.
لقد انقضى شهر واحد منذ إجراء الإصلاح الشامل لمحرك الديزل للمولد رقم 2. أثناء التفتيش الروتيني لغرفة المحرك أثناء الخدمة والتزود بالوقود أثناء رحلة من ماليزيا إلى أفريقيا، لوحظ أن درجات حرارة عادم الأسطوانات رقم 1 ورقم 4 في محرك الديزل للمولد رقم 2 كانت أعلى بكثير من تلك التي من الاسطوانات الاخرى . وتشير المقارنة مع مواصفات الشركة المصنعة إلى أن درجات الحرارة هذه قد تجاوزت القيم القياسية المنصوص عليها في الدليل. وعلى الرغم من هذا الوضع الشاذ، ظلت جميع المعلمات التشغيلية الأخرى لمولد محرك الديزل ضمن الحدود الطبيعية، ولم يتم اكتشاف أي أصوات أو اهتزازات أو روائح غير طبيعية.
ثانيا. تحليل الأسباب المحتملة لخطأ ارتفاع درجة حرارة العادم
يمكن أن تعزى درجة حرارة العادم المرتفعة لمولد محرك الديزل إلى عدة عوامل، تتعلق في المقام الأول بنظام الوقود، وأنظمة السحب والعادم، وتآكل المكونات، وقضايا متنوعة أخرى. ومع ذلك، ترتبط الأسباب الرئيسية عادة بجودة احتراق الوقود وتبادل الهواء.
1. مشاكل نظام الوقود
(1) لزوجة الوقود المفرطة أو سوء نوعية الوقود
1) اللزوجة المفرطة للوقود
① تستخدم محركات الديزل لمولد Yanmar الموجودة على متن سفينة Kote Nenhai زيت الوقود الثقيل (HFO) عندما يتجاوز الحمل 25%. إذا لم يصل الحمل إلى الحد المطلوب أثناء تشغيل زيت الوقود الثقيل، فقد يؤدي عدم كفاية تدفق الوقود وفقدان الحرارة المفرط إلى انخفاض درجة حرارة الزيت أو اللزوجة العالية. يؤدي هذا إلى ضعف الانحلال، مما يتسبب في تأخير الاحتراق داخل الأسطوانة والحرق اللاحق لفترة طويلة، مما يؤدي في النهاية إلى ارتفاع درجات حرارة العادم.
② نظام الوقود في Kote Nenhai مشترك بين المحرك الرئيسي ومولدات الديزل. بعد الرسو، عندما يتم إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي، فإن الاستهلاك المنخفض للوقود لمولدات محركات الديزل يجعل من الصعب على نظام تسخين الوقود الأوتوماتيكي الحفاظ على درجة الحرارة المثالية. غالبًا ما تكون التعديلات اليدوية لتقليل حجم البخار ضرورية. إذا تم تقليل حجم البخار بشكل مفرط، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض درجة حرارة الزيت بشكل منخفض للغاية، مما يؤدي إلى ضعف الانحلال والحرق اللاحق لفترة طويلة، وبالتالي زيادة درجة حرارة العادم.
2) سوء نوعية الوقود
تؤثر خصائص الوقود مثل رقم السيتان واللزوجة بشكل مباشر على كفاءة الاشتعال والاحتراق. تعمل أرقام السيتان المنخفضة على إطالة فترة تأخير الإشعال، مما يؤدي إلى احتراق خشن واشتعال متأخر، مما يزيد من ذروة ضغط الاحتراق ودرجة حرارة العادم [3]. على العكس من ذلك، يمكن أن تؤدي أعداد السيتان المرتفعة بشكل مفرط إلى احتراق غير كامل وتدهور جودة الاحتراق، وكذلك رفع درجة حرارة العادم. تعمل اللزوجة العالية للوقود على إضعاف عملية الانحلال، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل وزيادة درجة حرارة العادم. لذلك، تؤثر جودة الوقود الرديئة على عملية الانحلال والاحتراق، مما يساهم في ارتفاع درجات حرارة العادم عبر مولد محرك الديزل بأكمله.
(2) فشل نظام إمداد الوقود والحقن
1) عطل الحاقن
قد يكون سبب ارتفاع درجة حرارة العادم هو انخفاض ضغط فتح الصمام بسبب كسر أو ارتخاء نوابض الضغط، أو صواميل القفل السائبة، أو التثبيت غير الصحيح، أو الحاقنات العالقة. يمكن أن تؤدي هذه الظروف إلى بداية الحقن المبكر وتأخر إنهاء الحقن، مما يؤدي إلى تمديد مدة الحقن وتدهور جودة الانحلال. وهذا يمنع الخلط الصحيح للوقود مع الهواء النقي، مما يؤدي إلى تفاقم جودة الاحتراق والتسبب في حروق لاحقة شديدة، وارتفاع درجة حرارة المكونات، وزيادة درجة حرارة العادم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي قطر فوهة الحاقن الموسع إلى إضعاف الانحلال والاحتراق، في حين أن سوء إغلاق السطح المخروطي لفوهة الحاقن أو الثقوب والشقوق الناجمة عن التآكل يمكن أن يتسبب في تسرب الوقود، مما يؤدي إلى إطالة فترة الاحتراق اللاحق وزيادة تدهور جودة الاحتراق. في مثل هذه الحالات، يجب فحص الحاقن بحثًا عن تراكم الكربون، ويجب إجراء اختبارات لضغط فتح الصمام، والختم، وجودة الانحلال لتشخيص المشكلة.
2) فشل مضخة حقن الوقود
يمكن أيضًا أن ترتفع درجة حرارة العادم بسبب التآكل المفرط بين المكبس والكم، مما يقلل من أداء الختم وضغط الحقن، مما يؤدي إلى ضعف التذرية وزاوية تقدم أصغر للحقن. يمكن أن يؤدي التآكل الشديد بين الصمام ومقعد الصمام إلى تقليل أداء الختم، مما يتسبب في انخفاض الضغط المتبقي في خط الوقود عالي الضغط وانخفاض حجم الحقن، وكلاهما يؤثر على جودة الانحلال وعملية الاحتراق، مما يؤدي في النهاية إلى تدهور جودة الاحتراق وزيادة درجة حرارة العادم.
3) تلف فلتر الوقود
يمكن أن يؤدي فلتر الوقود التالف إلى تدهور جودة الوقود الذي يدخل إلى غرفة الاحتراق، مما يسمح بجزيئات وقود أكبر لا يمكنها أن تتحلل وتحترق بشكل كامل، مما يؤدي إلى ضعف جودة الانحلال والاحتراق، وبالتالي زيادة درجة حرارة العادم. يمكن استبعاد هذا السيناريو إذا أظهرت أسطوانة واحدة فقط درجة حرارة عادم مرتفعة بشكل غير طبيعي.
2. مشاكل نظام السحب والعادم
1) أعطال صمام السحب
أحد الأسباب المحتملة لخلل صمام السحب هو التآكل الشديد في الجزء العلوي من ساق صمام السحب، مما يؤدي إلى خلوص الصمام بشكل مفرط. وهذا يؤثر على توقيت صمام السحب، مما يجعله يفتح متأخرا ويغلق مبكرا. وبالتالي، تقل كمية الهواء النقي الذي يدخل غرفة الاحتراق بشكل كبير، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الضغط في نهاية شوط الانضغاط، وعدم احتراق الوقود بشكل كامل، وتدهور جودة الاحتراق، وزيادة درجة حرارة العادم.
هناك مشكلة محتملة أخرى وهي التآكل الشديد على السطح المخروطي المحكم لصمام السحب أو تآكل قرص الصمام أو تعلق صمام السحب في الوضع المفتوح. تمنع هذه الظروف صمام السحب من الإغلاق بإحكام، مما يسمح للهواء النقي بالتسرب من غرفة الاحتراق عبر صمام السحب، مما يقلل من حجم الهواء، ويتدهور جودة الاحتراق، ويزيد من درجة حرارة العادم.
يمكن تشخيص هذه الحالة عن طريق قياس خلوص صمام السحب وإجراء اختبار الختم على قرص الصمام.
2) أعطال صمام العادم
يمكن أن يكون سبب خلل في صمام العادم عدة عوامل:
- تآكل قرص صمام العادم مما يؤدي إلى حدوث ثقوب صغيرة.
- صمام العادم عالق في الوضع المفتوح.
- ظهور علامات وحفر على خط الختم الخاص بقرص صمام العادم، مما يؤدي إلى ضعف الختم.
تسمح هذه المشكلات بتسرب الهواء النقي من صمام العادم، مما يقلل من حجم الهواء في الأسطوانة، ويقلل ضغط الانضغاط، وتدهور جودة الاحتراق، وزيادة درجة حرارة العادم.
يمكن التعرف على هذا الموقف من خلال فحص حالة الختم لقرص صمام العادم والتحقق من مرونة صمام العادم.
3) أعطال آلية قيادة الصمامات
يمكن أن تنشأ الأعطال في آلية تشغيل الصمام من:
- براغي ضبط فضفاضة للذراع المتأرجح لضبط خلوص الصمام.
- تآكل شديد في الذراع المتأرجح الملامس لساق صمام السحب.
- أذرع الدفع منحنية أو مشوهة.
- تآكل شديد في الأسطوانة والكامة.
تؤدي هذه الظروف إلى زيادة خلوص صمام السحب، وتغيير توقيت صمام السحب، مما يؤدي إلى فتحه في وقت متأخر وإغلاقه مبكرًا، مما يقلل من كمية الهواء النقي الذي يدخل إلى غرفة الاحتراق، وتدهور جودة الاحتراق، وزيادة درجة حرارة العادم.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي براغي الضبط الضيقة جدًا إلى عدم كفاية خلوص الصمام لكل من صمامات السحب والعادم. عندما تصل الصمامات إلى درجة حرارة التشغيل القصوى، قد لا تغلق بإحكام، مما يؤدي إلى التسرب، وتآكل مكثف لقرص الصمام، وانخفاض حجم الهواء في الأسطوانة، وتدهور جودة الاحتراق، وزيادة درجة حرارة العادم.
يمكن التحقق من هذا الموقف عن طريق قياس خلوص صمامات السحب والعادم.
ثالثا. تدابير حل الأخطاء والدروس المستفادة
1. التدابير المتخذة للتعامل
1) عند اكتشاف العطل أثناء نوبة التزود بالوقود الروتينية، توجهت على الفور إلى مولد محرك الديزل لإجراء فحص شامل لأعراض الخلل. بعد ذلك، قمت بتشغيل محرك الديزل الاحتياطي للمولد رقم 1، وقمت بمزامنة مصدر الطاقة، ثم قمت بفصل محرك الديزل للمولد رقم 2. بعد الانتهاء من عملية تغيير الزيت، قررت إيقاف تشغيل المحرك لإجراء الفحص التفصيلي. كشف الفحص الأولي أن الوضع العام لرافعة الخانق كان ضمن الحدود الطبيعية. بعد ذلك، قمت بإزالة حاقنات الوقود من رؤوس الأسطوانات وأجريت اختبارات ضغط فتح الصمام، واختبارات الانحلال، واختبارات الختم على جميع الحاقنات التي تمت إزالتها.
أشارت الاختبارات إلى أن ضغوط فتح الصمام كانت أقل قليلاً من المحدد. بعد ضبط ضغط فتح الصمام إلى القيم المطلوبة، تم إعادة تركيب الحاقنات على المولد. بناءً على تسلسل الإطلاق (1-5-3-6-2-4)، قمت بإجراء تعديلات طفيفة على إمداد الوقود لكل أسطوانة. ومع ذلك، بعد إعادة تشغيل محرك الديزل الخاص بالمولد وتشغيله لفترة من الوقت، استمرت نفس مشكلة ارتفاع درجة حرارة العادم.
2) بعد ذلك قمت بفحص مضخة الوقود ذات الضغط العالي وقمت بتعديل توقيت تزويد الوقود. وعلى الرغم من هذه التعديلات، ظلت درجة حرارة عادم الأسطوانات المتضررة مرتفعة. للاشتباه في حدوث تلوث في أنابيب العادم، قمت بتفكيك مجمعات العادم للفحص ولكن وجدت الحد الأدنى من السخام دون أي ظروف غير طبيعية. بعد ذلك قمت بقلب المحرك وقمت بقياس خلوص صمامات السحب والعادم لكل أسطوانة. كشفت القياسات أن خلوص صمامات السحب للأسطوانات 1 و4 كان أكبر بكثير من قيم خلوص العمل العادي. عند الفحص الدقيق، كان من الواضح أن سيقان صمام السحب والأذرع المتأرجحة أظهرت تآكلًا شديدًا، وأن مسامير ضبط خلوص الصمام على الأذرع المتأرجحة كانت مفكوكة. أخيرًا، قمت بتعديل خلوص صمام السحب إلى القيمة المحددة (0.3 مم) وشددت براغي الضبط. بالإضافة إلى ذلك، قمت باستبدال شاشة الفلتر عند طرف سحب التوربين. بعد تشغيل محرك الديزل للمولد لبعض الوقت، عادت درجات حرارة العادم إلى نطاق التشغيل الطبيعي.
2. الدروس المستفادة
عند مراجعة سجل المحرك المساعد، وقياس درجات حرارة مياه البحر، والتشاور مع موظفي غرفة المحرك، تم اكتشاف أن درجات حرارة عادم الأسطوانات 1 و 4 كانت أعلى باستمرار من درجات حرارة الأسطوانات الأخرى لعدة أيام أثناء التنقل عبر المبرد الأكثر برودة نسبيًا. مياه بحر الصين. في البداية، لم يكن الفرق في درجة الحرارة كبيرًا، مما دفع كبير المهندسين إلى التغاضي عن المشكلة وتأخير التحقيق في سبب ارتفاع درجات حرارة العادم في الأسطوانات 1 و4. ولم يتم اتخاذ أي إجراء فوري لمعالجة الخلوص الزائد لصمام السحب ومسامير الضبط المفككة. مما أدى إلى تسريع التآكل بين الأذرع المتأرجحة وسيقان صمام السحب، مما يزيد من خلوص الصمام. مع مرور الوقت، تفاقم الخلل، مع اقتراب الفرق في درجة حرارة العادم من مستويات حرجة، مما تسبب في ارتفاع درجة الحرارة والتأثير على عمر الخدمة وسلامة المكونات.
وعلى الرغم من عدم وقوع أي حوادث كبيرة، إلا أن الحادث كان بمثابة درس عميق. ويؤكد هذا على أهمية قيام المهندسين بتحليل ومعالجة أي أخطاء على الفور، بغض النظر عن خطورتها الظاهرة، لمنع التصعيد إلى مشكلات أكثر خطورة. يجب على المهندسين تعزيز وعيهم بإدارة سلامة المعدات، وتحسين ممارسات الصيانة اليومية، والحفاظ على مستوى عال من المسؤولية لضمان التشغيل الآمن للسفينة.