Belirli bir balıkçılık kolluk kuvveti gemisinin tahrik sistemi, iki tahrikli dizel motordan, bir adet çift-motorlu paralel redüktörlü dişli kutusundan, bir takım kontrol edilebilir piçli pervanelerden ve şaft sisteminden oluşur. Ana motor, sıralı konfigürasyonda, dört-zamanlı, direkt enjeksiyonlu, turboşarjlı ve ara soğutmalı orta-hızlı bir deniz motorudur. Şanzıman, baskı yataklarına ve yüksek-elastik kavramalara sahip paralel bir şanzımanı benimser. Geminin ana tahrik cihazı yapısının şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şekil 1 Geminin Ana Tahrik Sisteminin Şematik Diyagramı
I. Arıza Olgusu
Aylık bakım sırasında mürettebat, ana motorun karter yağ karterinde büyük miktarda metal kalıntısı buldu. Raporlamanın ardından metal döküntünün kaynağının tespiti için ana motora derhal bakım yapılmasına karar verildi. Gemi mürettebatı, dizel motoru söküp inceledi; silindir kapağı, silindir gömleği, piston biyel kolu grubu, ana yatak burcu, eksantrik mili ve krank mili gibi önemli bileşenler üzerinde detaylı kontroller gerçekleştirdi. İşlem sırasında aşağıdaki arıza belirtileri keşfedildi.
1)Birden fazla parçada pas bulundu.
(1) Eksantrik mili
"Gözlem deliği kapağı" söküldükten sonra 4. ve 6. eksantrik millerinin yüzeylerinde pas gözlendi. 4. ve 6. eksantrik millerinin pas durumları Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2 No. 4 ve No. 6 eksantrik millerinin pas durumları
(2) Ana yatak kovanları.
Ana yatak kovanlarını sökerken ve incelerken, her bir silindire karşılık gelen ana yatak kovanlarının tamamının değişen derecelerde paslandığı ve paslanmanın serbest uçtan çıkış ucuna kadar giderek derinleştiği tespit edildi. Paslanmış parçaların tamamı ana yatak kovanlarının üst yarısıydı.
1. vites ana yatak kovanının üst yarısının paslanma durumu Şekil 3’te gösterilmektedir.
Şekil 3 No. 1 dişlisinin ana yatak burcunun üst yarısının pas durumu
(3) Krank mili
Piston biyel kolu ve krank mili üzerindeki yatak burcu gibi diğer aksesuarlar çıkarıldıktan sonra, krank milinin yüzeyinde pas olduğu, en şiddetlisi ise No. 5 dişli ana muylusu olduğu gözlendi. No. 5 dişli ana muylunun pas durumu Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4 5# dişli mili muylusunun pas durumu
2) Ana yatak burcunun ve baskı rondelasının aşınması.
Sökme işleminden sonra 7. vitesin ana yatak burcunun ve baskı rondelasının ciddi şekilde aşındığı ve metalde yırtılma meydana geldiği tespit edildi. İlk olarak bunun metal döküntülerinin ana kaynağı olduğu belirlendi. 7. dişlinin ana yatak burcu ve baskı rondelasının aşınma durumları Şekil 5'te gösterilmektedir.
Şekil 5. 7 numaralı dişlinin ana yatak burcunun ve baskı rondelasının aşınma koşulları
II. Hata Ağacı Analizi Yöntemi ve Gerçek Gemi Analizi
Hata ağacı analizi, karmaşık hata sistemlerini etkili bir şekilde çözmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Yukarıdan aşağıya tümdengelimli arıza analizi yapar. Spesifik olarak, hataya neden olabilecek çeşitli faktörleri, sistemin genelinden-ağaç benzeri bir dallanma yapısındaki bileşenlerine kadar adım adım--analiz eder. Bu analiz yöntemi, mantıksal blok diyagramlar oluşturarak ve hataların nedenlerini analiz etmek için adım adım mantık yürüterek sistem hatalarını teşhis edebilir.
2. Ana Yatak Kabuk Hasarının Arıza Ağacı Analizi
Dizel motor yatak kovanlarının anormal aşınmasının birçok nedeni vardır. Arıza ağacı analizi yöntemine göre dizel motorun ana yatak kovanının hasar görmesi en üst olay olarak alınarak, bu arızaya yol açan neden olaylar analiz edilmektedir. Hata ağacı uygun mantıksal ilişkiye göre listelenir ve analiz edilir. Ana yatak kabuğu hasarının hata ağacı Şekil 6'da gösterilmektedir.
Şekil 6 Ana Yatak Kabuk Hasarına İlişkin Arıza Ağacı
Şekil 6'da gösterildiği gibi, arızanın nedenleri aşağıdaki yedi temel olaya atfedilebilir: motor gövdesinin yanlış montajı, yatak kovanlarının hatalı montajı, yatak kovanlarının kavitasyonu, yatak kovanlarının kötü malzemesi, düşük kaliteli yağlama yağı, yetersiz yağlama yağı ve dizel motorun uzun-süreli yüksek-yükte çalışmasının neden olduğu ana yatak kovanlarında hasar.
1) Makinelerin kurulumu.
Merkezleme ve titreşim izolasyonu gibi ana motorların kurulumu gereksinimleri karşılamadı, bu da ana motorların dengesiz yüklenmesine veya titreşimine neden oldu ve bu da yatakların aşınmasına yol açtı.
Arızanın meydana gelmesinin ardından iki ana motorun merkezleme durumları incelendi. Denetim, iki ana motorun merkezleme parametrelerinin kurulum gereksinimlerini karşıladığını ve son kuru havuz onarımıyla karşılaştırıldığında farkların kabul edilebilir aralıkta olduğunu buldu. Bu nedenle bu olay temelde göz ardı edilebilir.
2) Rulman kabuğunun montajı.
Ana yatağın alt yatak kovanı, krank milini destekler ve krank milinin ana muylusunun merkez çizgisini düz bir çizgide tutar.
Merkez çizgisinin yanlış hizalanması, krank milinin bükülmesine ve ana yatak üzerindeki yükün artmasına neden olur. Krank kolunun solundaki ve sağındaki iki yatak çok alçaksa, krank milinin merkez çizgisi aşağı doğru bükülecek ve bir yay oluşturacaktır.
Krank atışı alt ölü merkezde olduğunda geri çekilecektir; tersine, üst ölü merkezdeyken krank atışı uzatılacaktır.
Krank kolunun uzaması ve geri çekilmesindeki fark, ana yatağın yükseklik farkıyla orantılıdır, dolayısıyla krank milinin ortalanıp merkezlenmediğini ve dolayısıyla yatak kovanının durumunu ölçmek için kullanılabilir.
Bu orta-hızlı dizel motorun tasarım spesifikasyonuna bakıldıktan sonra, dizel motorun krank milinin nispeten yüksek bir sağlamlığa sahip olduğu bulunmuştur. Merkez çizgisinin yanlış hizalanması yalnızca ana yatakların alt yatak kovanlarındaki boşluktan kaynaklanıyor olabilir. Son fabrika bakımının ardından ana motorun krank mili atış farkı verilerini gözden geçirin ve ana motorun mevcut krank mili atış farkını ölçün ve bunları sırasıyla kılavuzdaki parametre gereksinimleriyle karşılaştırın. İnceleme ve doğrulamanın ardından boşluk gerekliliklerinin karşılandığı ve yatak kabuğu montaj boşluğunun etkisinin temel olarak göz ardı edilebildiği bulundu.
3) Yatak kabuklarının kavitasyon erozyonu.
Yatak kovanının yüzeyi yağlama yağına göre hareket ettiğinde, gaz kabarcıklarının patlamasından kaynaklanan yerel yüksek sıcaklık ve yüksek basınç, yatak kovanı yüzeyinin yorulmasına ve dökülmesine yol açarak kusurlara neden olur.
Kavitasyon olgusu, iğneye benzer deliklerden oluşan yoğun bir bal peteği şeklinde ortaya çıkar ve deliklerin dış yüzeyi temizdir ve genellikle korozyon ürünleriyle kaplı değildir.
Bu dizel motorun yatak kovanlarının özelliklerine dayanarak kavitasyon erozyonunun meydana gelmediği belirlenebilir ve kavitasyon erozyonunun yatak kovanları üzerindeki etkisi temel olarak göz ardı edilebilir.
4) Yatak burcunun malzemesi.
Bu yatak burcu, ince-duvarlı bir tasarıma sahiptir ve alüminyum alaşımlı bir katman, bir kaplama ve bir nikel elekten oluşur. Rulman burcunun yapı şeması Şekil 7'de gösterilmektedir.
Şekil 7 Rulman Kaplamasının Yapı Şeması
Bu yatak burcunun benimsediği oluk yapısı genellikle nikel elek boyunca aşınmaz ve kalitesi nispeten güvenilirdir. Bu arada, bu yatak burcunun aşınma oranı düşüktür. Orijinal üretici tarafından yapılan testlere göre, yatak burcu yüksek yük ve ince yağ filmi koşullarında bile yatak burcunun aşınması düşük kalmaktadır. Her iki yatak burcu da aynı ürün grubundan olduğundan, yatak burcu malzemesinin etkisi temelde ortadan kaldırılabilir.
5) Yağlama yağı kalitesi.
Düşük yağlama yağı kalitesi, baskı segmanları, ana yatak kovanları ve biyel kolu yatak kovanları vb. gibi dizel motorların ana hareketli çiftlerinin anormal aşınmasına yol açabilir [3].
Yağlama yağı kalitesinin standartların altında olduğu çeşitli durumlar vardır. Bunun nedeni, yağa yabancı maddelerin girmesi veya yağın uzun süreli kullanımdan sonra oksitlenip tortu oluşturması- veya yağın deniz suyu veya tatlı su karışımı nedeniyle emülsifiye olup bozulması ve bunun sonucunda niteliksiz bir yağ filmi oluşturması olabilir.
İnceleme üzerine, dizel motor gövdesi içindeki ana yatak kovanları, krank mili, eksantrik mili vb. yüzeylerinin değişen derecelerde paslandığı ve yağlama yağında hafif bir emülsifikasyon olgusu görüldüğü tespit edildi. Bu nedenle, darbenin yağlama yağının kalitesizliğinden kaynaklandığı göz ardı edilemez.
6) Yetersiz yağlama yağı.
Yetersiz yağlama yağı temel olarak yetersiz yağlama yağı hacmini veya yetersiz yağlama yağı basıncını içerir. Yetersiz yağlama yağı hacmi, yetersiz yağlamaya yol açacak ve yatak burcu ile krank mili arasında bir yağ filmi oluşturmak zor olacaktır. Yetersiz yağlama yağı basıncı, yatak burcunun yetersiz soğutulmasına, yüksek sıcaklıkların oluşmasına ve yatak burcunun hasar görmesine neden olur. Yağlama yağı hacmi ve basıncı kontrol edildikten sonra, bunların dizel motorun yağlama yağı hacminin tasarım gereksinimlerini karşıladığı bulunmuştur, dolayısıyla yetersiz yağlama yağının neden olduğu etki temel olarak ortadan kaldırılabilir.
7) Yüksek yük altında uzun-süreli çalışma.
Dizel motor uzun süre yüksek yük altında çalıştığında yatak burcu ile krank mili arasındaki darbe yükü artar, aralarındaki yağ filmi incelir ve bazı durumlarda tam bir yağ filmi oluşamaz. Bu durum rulman burcunun anormal aşınmasına ve hatta rulman arızasına neden olabilir.
Gezinme günlüğünü kontrol ettikten sonra, yüksek yük altında-uzun süreli çalışmaya ilişkin bir kayıt bulunmadığından, yüksek yük altında-uzun süreli çalışmanın neden olduğu etki temel olarak göz ardı edilebilir.
III. Arıza Tespiti ve Giderilmesi
Ana yatak burcu hasarına ilişkin hata ağacı analizine göre, bu motorun ana yatak burcundaki hasarın olası nedeni, yağlama yağının standart dışı kalitesi olabilir. Bu nedenle yağlama yağı sisteminin daha ileri bir analizi yapıldı. Bu geminin yağlama yağı sistemi incelenmiş olup, yağlama yağı sisteminin şematik diyagramı Şekil 8'de gösterilmiştir.
Şekil 8 Yağlama Yağı Sisteminin Şematik Diyagramı
Bu tip dizel motorda iki yağlama modu bulunabilir: ıslak karter ve kuru karter. Islak karter kullanıldığında, motor-tahrikli yağlama yağı pompası, yağlama yağını karterden çeker. Yağlama yağı, bir yağlama döngüsü oluşturarak kartere geri akmadan önce bir çek valf, basınç ayar valfi, termostatik valf, soğutucu, filtre, yataklar ve turboşarjdan geçer. Yağlama yağı önerilen servis süresine ulaştığında veya kalitesi standartların altına düştüğünde değiştirilmek üzere kirli yağ deposuna boşaltılır. Dizel motorun ayrı bir yağ çökeltme tankı varsa, yağlama yağı karterden çökeltme tankına çekilir, yağ ayırıcıyla daha da ayrıştırılır ve daha sonra yeniden kullanılır.
Yapılan incelemede geminin ıslak karter sistemiyle çalıştığı ve madeni yağ arıtma cihazının uzun süredir kullanılmadığı belirlendi. Bu nedenle madeni yağ kalitesinde bir sorun olabileceği düşünülerek, madeni yağ teste gönderildi. Madeni yağ test raporuna göre, Na ve Mg iyonlarının içeriğinin anormal derecede yüksek olduğu tespit edilmiş olup, bu durum, madeni yağın deniz suyuyla kirlendiği ön tespiti yapılabilir.
Deniz suyuna giren yağlama yağının kaynağını daha detaylı analiz etmek ve "temel nedeni" ortadan kaldırmak için bu ana motorun deniz suyu soğutma sisteminin daha ileri bir analizi yapıldı. Deniz suyu soğutma sisteminin şematik diyagramı Şekil 9'da gösterilmektedir.
Şekil 9 Deniz Suyu Soğutma Sisteminin Şematik Diyagramı
Deniz suyu pompası tarafından emildikten sonra deniz suyu sırasıyla ana motor hava soğutucusundan, ana motor yağlama yağı soğutucusundan ve ana motor tatlı su soğutucusundan geçirilerek soğutulur. Yağlama yağına su girişi varsa, deniz suyu, yağlama yağı soğutucusu yoluyla yağlama yağının içine sızabilir, bu da yağlama yağının bozulmasına ve ardından ana yatak kovanlarının, yatakların ve eksantrik millerinin vb. paslanmasına ve hasar görmesine neden olabilir.
Sonuç olarak, ana yatak burcu hasarının ayrıntılı bir hata ağacı analizinin ardından, ana yatak burcu hasarının temel nedeninin, yağlama yağı soğutucusunda yağlama yağına deniz suyunun sızması olduğu, bunun da yağlama yağının bozulmasına ve ardından ana motorun iç bileşenlerinin korozyonuna yol açarak sonuçta ana yatak burcunun ciddi şekilde aşınmasına neden olduğu bulunmuştur.
Bu nedenle mürettebat için aşağıdaki onarım planları ve günlük bakım önerileri önerilmektedir:
1) Aşırı derecede aşınmış ve paslanmış yatak kovanlarını ve baskı pullarını değiştirin, hafif paslanmış yatak kovanlarını onarın ve paslanmış eksantrik milini onarın.
2) Krank milinin ana muylusunu onarın ve onarımdan sonra mekanik parametrelerini kontrol edin.
3) Yağlama yağı sistemini yıkayın, yeni yağlama yağını değiştirin ve değiştirme sonrasında yağlama yağının kalitesini kontrol edin.
4) Mürettebatın düzenli olarak yağlama yağını muayeneye göndermesi ve muayene için numunelerin farklı yağlama sistemlerinden alınması tavsiye edilir.
IV. Çözüm
Ana motor yatak burcunun anormal aşınması dizel motorlarda yaygın bir arızadır. Bu makale, ana motor yatak burcundaki anormal aşınmanın olası nedenlerini tek tek analiz etmek ve sorunun nedenini hızlı bir şekilde belirlemek için hata ağacı analizi yöntemini kullanır. Sonraki düzeltme ve doğrulama sonrasında, analiz ve düzeltmenin etkili olduğunu gösteren herhangi bir anormal aşınma bulunamamıştır.