دلایل نوسان ناپایدار سرعت چرخش موتورهای دیزل دریایی چیست؟

موضوع اصلی نوسانات سرعت (سرعت بالا) در موتورهای دیزل دریایی، عدم تعادل دینامیکی بین عرضه سوخت و بار است. علل خاص را می توان از چهار بعد اصلی بررسی کرد: سیستم سوخت، سیستم کنترل سرعت، خود موتور و محیط خارجی. با ترکیب منطق کنترل مکانیکی و الکترونیکی، کل زنجیره مشکلات از اجزای اصلی تا واحدهای کنترل اصلی را پوشش می دهد:

I. خطاهای سیستم سوخت: تامین سوخت متناوب یا ناسازگار

سیستم سوخت به طور مستقیم حجم تزریق سوخت را تعیین می کند. هر گونه ناهنجاری در هر لینک منجر به تولید برق ناهموار و نوسانات سرعت می شود که اساسی ترین و متداول ترین منبع خطا است.

① مسائل مربوط به کیفیت سوخت و تحویل: هوای مخلوط شده در سوخت (هوا قابل تراکم است که باعث نوسانات فشار عرضه سوخت می شود)، آب (برهم زدن پایداری احتراق) یا ناخالصی ها (مسدود شدن خطوط سوخت). خطوط سوخت خمیده، فیلترهای کثیف یا گرفتگی (درشت یا ریز)، که باعث جریان ناپایدار عرضه سوخت می شود. خرابی پمپ سوخت (فشار ناکافی منبع سوخت)، قادر به برآورده کردن نیازهای تامین سوخت مداوم پمپ تزریق نیست.

② ناهنجاری در پمپ تزریق: سایش بیش از حد جفت پیستون و شیر تحویل، که منجر به نشتی داخلی، فشار و حجم ناهموار سوخت در سیلندرها می شود. قفسه پمپ بنزین گیر کرده (مانند مسدود کردن ناخالصی ها) یا حلقه تنظیم مقدار سوخت شل شده است که قادر به کنترل دقیق حجم عرضه سوخت نیست. فاصله محوری یا حرکت بیش از حد میل بادامک، که باعث می شود اهرم تنظیم مقدار سوخت به جلو و عقب حرکت کند و در نتیجه نوسانات دوره ای در حجم عرضه سوخت ایجاد شود.

③ خطاهای انژکتور: اتمیزه شدن ضعیف، چکیدن یا نشت، یا سوختن سوپاپ های سوزنی انژکتورها، که منجر به تفاوت های قابل توجهی در راندمان احتراق بین سیلندرها می شود. فنرهای انژکتور شکسته یا فنرهای شیر تحویل، که ثبات فشار تزریق را مختل می کند. فشار تزریق ناسازگار در بین سیلندرها، باعث تولید برق ناهموار و مستقیماً منجر به نوسانات سرعت می شود.

II. اشکال در سیستم تنظیم سرعت: خرابی یا تاخیر در پاسخ "مرکز تنظیم"

سیستم کنترل سرعت هسته اصلی برای حفظ سرعت چرخشی پایدار است و به کنترل سرعت مکانیکی و کنترل سرعت الکترونیکی تقسیم می شود. هر گونه نقص در هر یک از اجزای آن منجر به عدم دقت تنظیم می شود که عامل اصلی پدیده "فرار" است.

(1) خرابی گاورنر مکانیکی

① مسائل مربوط به سایش و تناسب قطعات: سایش و شل بودن بوش فلای بال (بالای بال)، سوراخ پین، صفحه رانش و نقطه اتصال چنگال منجر به "سفر مرده" می شود. گاورنر قبل از اینکه بتواند عمل کند، باید فاصله را حذف کند، که باعث تاخیر در تنظیم سوخت و نوسانات دوره ای می شود. هم محوری ضعیف بین پوسته مغناطیسی و آرمیچر، و فاصله بیش از حد بین محور مرکزی و پوشش انتهایی (مانند زمانی که تداخل طراحی شده به یک فاصله تبدیل می شود)، باعث انحراف در حرکت محرک می شود.

② مسائل فنر و روغن کاری: خستگی، تغییر شکل یا نصب نادرست فنر گاورنر اثرات تشدید ایجاد می کند و نوسانات سرعت را تقویت می کند. سطح روغن کثیف، غلیظ یا بیش از حد بالا در روغن روانکار گاورنر مقاومت حرکت داخلی را افزایش می دهد، حساسیت تنظیم سرعت را کاهش می دهد و پاسخ سیستم را کند می کند.

③ مسائل مربوط به تنظیم و نصب: کالیبراسیون غیرحرفه‌ای گاورنر (مانند تنظیم نامناسب- نرخ تنظیم سرعت و پارامترهای افزایش سرعت ثابت) منجر به از دست دادن کنترل روی محدوده تنظیم می‌شود. ترتیب نصب نامناسب (مانند ثابت کردن پیچ تنظیم قبل از سفت کردن پیچ های محفظه) عمودی محور مرکزی را مختل می کند و سایش محرک را تسریع می کند.

(II) خرابی کنترل کننده سرعت الکترونیکی

① خرابی قطعات اصلی: سنسور سرعت غیرعادی (مانند پروب القایی الکترومغناطیسی) - سر کثیف، وجود پودر فلز (افزایش مقاومت مغناطیسی، ایجاد نوسانات در جریان القایی)، سیم‌کشی شل یا تداخل برق قوی (220V/380V)، دستگاه‌های جوشکاری در سرعت سیگنال‌های انتقالی؛ محرک الکترونیکی (سرو موتور/ محرک الکترومغناطیسی) گیر کردن، سایش آرمیچر، ناتوانی در پاسخ دقیق به سیگنال های کنترلی، مستقیماً باعث حرکت ناپایدار قفسه پمپ تزریق سوخت می شود.

② مسائل مربوط به واحد کنترل و سیم کشی: خرابی یا تداخل سخت افزاری کنترل کننده گاورنر الکترونیکی (واحد پردازش مرکزی ECU/SCB)، خروجی دستورالعمل های نوسان نادرست. تماس ضعیف خطوط کنترل، انتقال سیگنال ناپایدار، باعث حرکات مکرر و نامنظم محرک می شود. تنظیم نادرست دو پارامتر استراتژی کنترل PID سطح (PID سرعت، PID موقعیت قفسه)، اثر تنظیم پویا ضعیف. (در میان آنها نسبت P: مسئول پاسخ سریع، I انتگرال: مسئول حذف انحراف باقیمانده، مشتق D: مسئول تثبیت نوسانات است.)

III. خرابی بدنه موتور: "پایه تولید برق" آسیب دیده است

ناهنجاری در اجزای خود موتور می تواند منجر به عدم تعادل در ظرفیت تولید نیروی هر سیلندر شود و به طور غیرمستقیم باعث نوسانات در سرعت چرخش شود که اغلب به راندمان احتراق و توان خروجی مربوط می شود.

① عملکرد غیرعادی سیلندر: فشار تراکم ناکافی در یک سیلندر خاص (مانند نشتی سوپاپ، سایش رینگ پیستون، یا آسیب واشر سیلندر) منجر به کار نکردن یا عملکرد ناکافی سیلندر می شود. اختلاف دمای بیش از حد در اگزوز از هر سیلندر (فراتر از نیازهای سازنده) نشان دهنده احتراق نامتعادل است که مستقیماً بر پایداری توان خروجی تأثیر می گذارد.

② اشکال در سیستم های ورودی، اگزوز و توربوشارژ: گرفتگی فیلترهای هوا یا مسدود شدن اینترکولرها منجر به هوای ورودی ناکافی و احتراق ناقص می شود. کاهش راندمان توربوشارژر یا فشار برگشتی بیش از حد بالای اگزوز (مانند انسداد لوله اگزوز) تعادل بین ورودی و اگزوز را مختل می کند و باعث نوسانات در توان خروجی می شود. افزایش شدید توربوشارژر (ناشی از احتراق ضعیف) باعث تشدید سرعت ناپایدار موتور می شود.

IV. محیط خارجی و عوامل بار: تداخل خارجی بیش از ظرفیت تنظیم است

نه به دلیل خرابی تجهیزات، بلکه باعث می شود سیستم تنظیم سرعت نتواند با تقاضای واقعی مطابقت داشته باشد که به صورت نوسانات سرعت آشکار می شود.

① نوسانات بیش از حد بار: شروع مکرر-توقف{1} تجهیزات پرقدرت (مانند موتورهای بزرگ، دستگاه‌های جوش)، تغییرات بار از ظرفیت پاسخگویی سیستم تنظیم سرعت فراتر می‌رود. تطابق نامعقول "-موتور-کشتی پروانه" در کشتی ها (مانند درگیری ضعیف جعبه دنده)، که منجر به انتقال بار ناپایدار می شود که به طور غیرمستقیم بر سرعت موتور تأثیر می گذارد.

② شرایط محیطی غیرعادی: منطقه کار در ارتفاع بیش از حد بالا (هوای رقیق، ورودی ناکافی)، دمای محیطی بیش از حد بالا (اتلاف حرارت ضعیف، تأثیر بر راندمان احتراق)، که منجر به کاهش و ناپایدار توان خروجی موتور می شود. هنگامی که مجموعه ژنراتور آماده به کار با مجموعه ژنراتور اصلی موازی می شود، به دلیل نوسانات سرعت، منجر به ناهمزمانی و حتی قطع برق می شود.