Dizel motorlar modern gemilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, ana motor olarak dizel motorlu gemiler toplamın %98'inden fazlasını oluşturuyor ve dizel-ile çalışan gemilerin toplam gücü, toplam gemi inşa gücünün %90'ından fazlasını- oluşturuyor.
Gemiye güç sağlamak için dizel ana motorun normal şekilde çalıştırılması, seyir güvenliğini sağlamak için gerekli bir durumdur.
Basınçlı-havayla çalıştırma yöntemi, büyük başlatma torku, hızlı ve sorunsuz başlatma süreci ve geniş uygulanabilirliği nedeniyle orta-ve büyük-boyutlu dizel motorlarda yaygın olarak kullanılır.
Çift-motorlu, tek-pervaneli bir geminin dizel ana motorları aniden aynı anda normal şekilde çalışmamaya başladı. Bu makale, dizel ana motorların bakım ve yönetim personeline ilham ve yardım sağlamayı umarak bu çalıştırma hatasını analiz etmekte ve gidermektedir.
I. Arıza Olgusu
Bir gemi yola çıkmaya hazırlanırken, dizel ana motor-başlatma öncesi hazırlıkları tamamladıktan sonra mürettebat, merkezi kontrol konsolundaki "Başlat" düğmesine bastı, ancak dizel motor dönmedi ve çalıştırma başarısız oldu.
Deniz mühendisleri daha sonra motoru yerel kontrol konsolundan çalıştırmayı denediler ancak yine de başarısız oldular.
Geminin görevinin tamamlandığından emin olmak için deniz mühendisleri en sonunda ana çalıştırma vanasını manuel olarak açmayı denedi. Her zamankinden daha yorucu olduğunu hissettiler, ancak ana motor nihayet başarılı bir şekilde çalıştı ve daha sonra normal şekilde çalıştı.
Gemi geri döndükten sonra deniz mühendisleri, çalıştırma arızasının nedenini bulmaya çalıştı. Çoklu başlangıç testleri aracılığıyla aşağıdaki olayları özetlediler:
(1) Merkezi kontrol konsolu ve yerel kontrol konsolu üzerindeki "Başlat" düğmesine basıldığında dizel motor çalıştırılamadı.
(2) "Başlat" düğmesine bastıktan sonra, yakıt kesme valfinin anahtarlama sesi-duyulabiliyordu.
(3) Birkaç "üfleme- işleminden sonra, merkezi kontrol konsolu veya yerel kontrol konsolu üzerindeki "Başlat" düğmesine basıldığında dizel motor çalışabildi.
(4) İki dizel ana motorun çalışma fenomeni aynıydı.
II. Başlangıç Prensibi
Bu geminin dizel ana motoru, tek-sıralı giriş ve çift-sıralı ateşlemeli başlatma yöntemini benimseyen basınçlı-havalı bir çalıştırma sistemi kullanır. Şekil 1, çalıştırma sistemi diyagramını göstermektedir.
Şekil 1: Dizel Motorun Çalıştırma Sistemi Şeması
Başlangıç havasının basıncı 1,2-3 MPa ve kontrol havasının basıncı 0,7 MPa'dır. Her ikisi de, bir basınç düşürme valfı aracılığıyla 4,7 MPa'lık bir ana basınçlı hava şişesinin basıncı boşaltıldıktan sonra, başlangıç havası şişesine ve kontrol havası şişesine doldurulur.
Dizel motor çalıştırıldığında, çalıştırma solenoid valfına enerji verilir. Kontrol havası, döndürme dişlisi kilitleme valfinden geçtikten sonra iki yola ayrılır:
Yollardan biri, yakıt kesme valfını kapatan ve akaryakıt devresini açan yön valfine gider-.
Diğer yol ana başlatma valfine gider, ana başlatma valfini açar ve çalıştırma havası devresini açar.
Ana çalıştırma valfinden geçtikten sonra çalıştırma havası üç yola ayrılır:
Yollardan biri, B-bank silindirlerine takılı başlatma valfine gider. Silindir başlatma valfi açıldıktan sonra hava silindire girer.
Bir yol hava dağıtıcısına gidiyor ve dizel motorun ateşleme sırasına göre sırayla silindir çalıştırma valflerine ulaşarak onları açıyor.
Başka bir yol ise valinin servoyu başlatmasına yol açar.
Çalıştırma havası B-sıra silindirlerine ateşleme sırasına göre girerek pistonları iter ve krank milinin dönmesini sağlar. Dizel motor hızı başlangıç hızı 1'e ulaştığında, regülatör hız (gaz kelebeği) ayar sinyalini alır, başlangıç gazı 1'e giden yakıt beslemesini hızlı bir şekilde artırır ve ardından dizel motor kararlı bir çalışma durumuna girene kadar gazı hıza göre ayarlar. Çalıştırma işlemi sırasında çalıştırma hızı ile gaz kelebeği arasındaki ilişki şeması Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2: Çalıştırma Sürecinde Çalıştırma Hızı ve Gaz Arasındaki İlişki Diyagramı
III. Arıza Nedeninin Analizi ve Sorun Giderme
Dizel motorun temel çalışma prensibi ve çalıştırma prensibine göre, bu dizel motorun çalıştırma işlemi temel olarak yakıt besleme sistemini, emme ve egzoz sistemini, hız kontrol sistemini, izleme ve güvenlik sistemini ve basınçlı-hava sistemini içerir.
"Kolaydan zora, yüzeyden içeriye" arıza analizi prensibi takip edilerek ve gemi mühendisleri tarafından başlangıç testleri sırasında özetlenen olaylara dayanarak arıza giderme kapsamı daraltılmıştır.
1. Ön Analiz
Dizel motor, kontrol modundan (merkezi kontrol konsolu veya yerel kontrol konsolundaki "Başlat" düğmesine basıldığında) çalıştırılamadı, ancak ana çalıştırma valfinin manuel olarak açılmasıyla çalışabilir. Ayrıca, dizel motor başarılı bir çalıştırmanın ardından normal şekilde çalıştı; bu da silindir başlatma valflerinin, yakıt besleme sisteminin, emme ve egzoz sisteminin ve dizel motorun hız kontrol sisteminin normal şekilde çalıştığını gösteriyor.
Dizel motor çalışmasa bile, dizel motorun dönmemesi veya başlangıç hızı 1'e ulaşmaması gibi arıza olguları meydana geldiğinde, hız kontrol sisteminin ve yakıt besleme sisteminin henüz çalışmaya katılmadığını ve öncelikle diğer sistemlerdeki arızaların dikkate alınması gerektiğini belirtmekte fayda var.
Çalıştırma sırasında yakıt kesme valfi normal şekilde geçiş yapabiliyordu ve izleme ve güvenlik sistemindeki döndürme dişlisi kilitleme valfi yanmadı; bu durum, çalıştırma solenoid valfinin ve kontrol havası devresindeki döndürme dişlisi kilitleme valfinin normal şekilde çalıştığını ve kontrol havasının ana başlatma valfine ulaşabildiğini gösteriyordu.
Dizel motor ana start valfinin manuel olarak açılmasıyla çalışabildiğinden ana start valfinde arıza noktası olabileceği düşünülmüştür.
2. Ana Çalıştırma Valfinde Sorun Giderme
(1) Yapı ve Çalışma Prensibi
Bu dizel ana motorun ana başlatma valfi, Şekil 3'te gösterildiği gibi karterin yanına monte edilmiştir ve yapısı Şekil 4'te gösterilmektedir. Ana bileşenler şunları içerir: üst blok, piston, kılavuz yay, tahliye valfi, ana yay, ana valf, valf yuvası ve valf gövdesi.
Şekil 3: Ana Çalıştırma Valfi
Şekil 4: Ana Çalıştırma Valfının Yapısı
Kontrol havası bağlandıktan sonra piston tahliye vanasını aşağı doğru hareket edecek şekilde çalıştırır. Valf gövdesindeki ana başlangıç havası tahliye portu aracılığıyla dış atmosfere bağlanır ve basınç hızla düşer. Sonuç olarak, ana valfin dış tarafına etki eden dikey basınç, iç tarafa etki eden dikey basıncın bileşke kuvvetini ve ana yayın elastik kuvvetini yenerek ana valfin yukarı doğru kalkmasına ve böylece ana başlatma valfinin açılmasına neden olabilir.
Bu işlem sırasında pistona uygulanan kontrol havasının kuvveti, kılavuz yayın elastik kuvvetini ve emniyet valfine etki eden yukarı doğru gaz basıncını yenebilmelidir. Pistonun kuvvet durumu formül (2)'de gösterilmiştir.
Ana başlatma vanası manuel olarak açılırsa, diskin döndürülmesiyle üst bloğa uygulanan aşağı doğru basınç, kontrol havasının kuvvetinin yerini alarak tahliye vanasının aşağı doğru hareket etmesine neden olur.
F_piston, kontrol havası > F_tahliye valfi, çalıştırma havası + T_kılavuz yayı (2)
(2) Potansiyel Arıza Nedenlerinin Analizi
Ana başlatma vanasının çalışma prensibinden, ana başlatma vanasını açmanın anahtarının tahliye vanasının normal açılmasında yattığı görülebilir. Bu nedenle analiz, formül (2)'ye dayalı olarak aşağıdaki üç açıdan gerçekleştirilir:
1) Yetersiz kontrol hava basıncı, pistona küçük bir aşağı doğru basınç uygulanmasına neden olur.
Kontrol havası boru hattındaki sızıntı noktaları veya kontrol havası konnektörünün tıkanması, ana başlatma vanasına giren kontrol havasının basıncının düşük olmasına neden olacaktır.
2) Tahliye vanasının aşağı doğru hareketine karşı artan direnç.
Tahliye vanası ile kılavuz burcu arasındaki yağlamanın yetersiz olması veya tahliye vanasının veya kılavuz burcunun nemli hava nedeniyle paslanması, tahliye vanasının hareketinin sıkışmasına, hatta ciddi durumlarda tamamen sıkışmasına neden olabilir.
Başlatma havası basıncının çok yüksek olması durumunda tahliye vanasının aşağı doğru hareketine karşı direncin de önemli ölçüde artacağını belirtmekte fayda var.
3) Kılavuz yayının sıkıştırılmasında zorluk.
Kılavuz yayı metalden yapılmıştır. Nemli havadan kaynaklanan paslanma, pas ürünlerinin yayın normal sıkışmasını engellemesine neden olacaktır. Aşırı döngüsel sıkıştırma, mikro-çatlaklara neden olarak sıkıştırma için gereken kuvveti artırabilir.
Ayrıca yayın yanlış takılması çevredeki bileşenlerle temasa neden olarak yayın sıkıştırılmasını engelleyebilir.
(3) Sökme ve Muayene
Tahliye valfini ve kılavuz yayını kontrol etmek için ana başlatma valfinin harici muayenesi ve sökülmesinden sonra aşağıdakiler bulundu:
1) Kontrol havası boru hattının bağlantıları sızıntı olmadan normaldi ve kontrol havası konektörü tıkalı değildi.
2) Tahliye valfi, kılavuz burcunda esnek bir şekilde hareket edebiliyordu ve kılavuz yayının yüzeyinde belirgin bir pas ve belirgin bir çatlak yoktu.
3) Kontrol hava şişesinin basıncı normaldi ancak ana başlatma havası şişesinin basıncı Şekil 5'te gösterildiği gibi 3 MPa'yı aştı.
Şekil 5: Hava Basıncı Göstergesinin Başlatılması
Ana çalıştırma havasının yüksek basıncı, gemi mühendislerinin ana çalıştırma vanasını açarken kendilerini yorgun hissetmelerinin nedeni tam olarak budur.
Hem kontrol havası hem de ana başlangıç havası, ana basınçlı hava şişesindeki 4,7 MPa basınçtaki havanın basınç-düşürme valfi aracılığıyla basıncının düşürülmesiyle elde edildiğinden, arıza noktası temelde basınç-düşürme valfi gibi kilitlenir.
3. Basınç-Düşürme Vanasında Sorun Giderme
(1) Yapı ve Çalışma Prensibi
Basınç-düşürme vanasının modeli Q/HFJM-20A'dır. Fiziksel nesne Şekil 6'da gösterilmektedir ve bir pilot vana ve bir ana basınç düşürücü vanaya bölünmüştür. İç yapı Şekil 7'de gösterilmektedir.
Şekil 6: Q/HFJM-20A Basınç Düşürücü Vana
Şekil 7: Q/HFJM-20A Pilot Vana (Üst) ve Ana Vananın (Alt) İç Yapısı
Pilot valf esas olarak bir ayar kapağı, bir ayar yayı ve bir ayar vidasından oluşur. Ana basınç-düşürücü valfin ana bileşenleri şunları içerir: bir piston, bir ana valf diski ve bir geri dönüş yayı.
Pilot valfın ayar kapağı başlangıç pozisyonundayken pilot valfın ayar yayı basınç altında değildir, pilot valf açılmaz, ana basınç-düşürücü valfte pistonun üst ve alt haznelerindeki basınçlar dengelenir ve ana valf diski geri dönüş yayının basıncı altında ana valf geçişini kapatır.
Pilot valfın ayar kapağı saat yönünde döndürüldüğünde ayar yayı sıkıştırılır ve pilot valf diski açılır. Pilot valfin basınçlı hava çıkışı pistonun üst bölmesine girer. Piston aşağı doğru dikey bir basınca maruz kalır, geri dönüş yayının elastik kuvvetini yenerek aşağı doğru hareket eder. Aynı zamanda itme çubuğu ana valf diskini açmak için aşağı doğru hareket eder. Daha sonra, yüksek-basınçlı hava kaynağı PN1 çıkış odasına girerek PN2 çıkış basıncını oluşturur.
Aynı zamanda çıkış odasındaki basınçlı hava pistonun alt odasına girerek pistonun alt kısmına etki ederek pistonun üst kısmındaki basıncı dengeler. Ana valf diskinin açıklığı dengeye ulaşana kadar azalır.
(2) Potansiyel Arıza Nedenlerinin Analizi
Bu basınç-düşürücü vananın çalışma prensibinden, çıkış basıncının ana vana diskinin açıklığına bağlı olduğu görülebilir. Açıklık ne kadar büyük olursa çıkış basıncı da o kadar yüksek olur.
Pilot valf bir kontrol rolü oynar ve ana basınç-düşürücü valf, kendi kendini-dengeleyen bir geri bildirim işlevine sahiptir. Bu nedenle analiz aşağıdaki iki açıdan gerçekleştirilir:
1) Pilot vananın anormal ayar değeri.
Pilot valfın ayar kapağı yanlışlıkla sıkılırsa, ayar yayının ön-sıkışması artırılırsa veya ayar yayı eskimiş veya deforme olmuşsa, pilot valfın çıkış basıncı artacak ve bu da ana valfin çıkış basıncını etkileyecektir.
2) Ana vananın anormal çalışması.
Geri dönüş yayının elastik modülünün azalması, pistonun aşağı hareket ettikten sonra sıkışması, ana valf diski ile valf yuvası arasındaki sızdırmazlık yüzeyinin hasar görmesi veya pistonun alt odasındaki basınç{0}}kılavuz deliğinin tıkanması gibi sorunlar, ana valf diskinin açıklığının orijinal denge konumundan daha büyük olmasına neden olur.
(3) Arıza Sorun Giderme
Basınç-düşürücü vananın pilot vanası ve ana vanası sökülmüştü. Ayar yayı ve geri dönüş yayı görsel olarak incelendi ve elastik kuvvetleri test edildi. Aynı zamanda piston hareketinin esnekliği ve ana valf diskinin sızdırmazlık yüzeyi dikkatlice kontrol edildi. Pilot valfın ayar yayının eskidiği tespit edildi.
Ayar yayını değiştirdikten sonra pilot valfın ayar kapağı, çıkış basıncını 3 MPa olacak şekilde ayarlandı. Dizel motorun yeniden çalıştırılması yerel ve merkezi kontrol konsollarında test edildi ve dizel motor normal şekilde çalışabildi.
Deniz mühendisleri, çalıştırma testleri sırasında dizel motorun birkaç "üfleme- işleminden sonra kontrol modu aracılığıyla çalıştırılabildiğini buldular. Aslında bunun nedeni, "üfleme-" işlemlerinin basınçlı havayı tüketmesidir. Ana başlatma havasının basıncı düştükten sonra kontrol havası ana başlatma valfini tekrar açabilir.
IV. Çözüm
Bu makale, bir geminin dizel ana motorunun anormal şekilde çalıştırılmasının ayrıntılı bir analizini ve sorun gidermesini gerçekleştirmektedir. Sonuçlar, basınçlı-hava sistemindeki basınç-düşürücü valfın pilot valfinin ayar yayının eskimesinin, ana başlangıç havası basıncının çok yüksek olmasına yol açmasının, arızanın nedeni olduğunu göstermektedir.
Denizcilik yönetimi personeline üç öneri sunuluyor:
İlk olarak, günlük bakımın standardizasyonunu geliştirin ve her bir bileşenin ve sistemin bakımını ve servisini teknik kılavuzlara ve talimatlara göre sıkı bir şekilde yapın.
İkinci olarak, arıza yerinin hızlı bir şekilde belirlenmesine yardımcı olacak ana bileşenlerin iç yapılarının ve spesifik çalışma prensiplerinin öğrenilmesini ve anlaşılmasını güçlendirin.
Üçüncüsü, sadece ana motora odaklanmayın, aynı zamanda yardımcı sistemlerin makinenin güvenilirliği üzerindeki etkisine de dikkat edin.