I. Visão geral da falha
O motor a diesel de uma determinada embarcação é um motor eliminado de corrente de corrente direta B&W 6L 60MCE, com válvulas de escape hidraulicamente acionadas e molas de ar para o fechamento. Fabricado no Japão, este motor possui uma potência nominal de 15, 000 potência *** sua temperatura operacional normal de 330 graus. Essa anomalia desencadeou um alarme para um desvio significativo na temperatura de escape e resultou em redução automática de velocidade. O som de batida deste cilindro era notavelmente diferente dos outros cilindros. Dado que o navio estava navegando por um canal movimentado, não era viável parar para inspeção imediata; Assim, o navio continuou a uma velocidade reduzida até que pudesse ancorar com segurança fora do estreito para reparos.
Após a desmontagem, descobriu -se que o disco da válvula e o assento exibiram desgaste grave e tinham duas áreas de danos térmicos significativos. Ao longo de sua história operacional, o motor normalmente operou em cargas abaixo de 75%, com temperaturas de saída de água de resfriamento de revestimento do cilindro em torno de 85 graus e temperaturas lubrificantes para o óleo em 45 graus. Essas condições operacionais descartaram a possibilidade de danos à válvula devido a sobrecarga ou tensão térmica excessiva. No entanto, a válvula produziu claramente um som anormal de batida e havia evidências de vazamento de óleo na junta do tubo de óleo de alta pressão responsável pela atuação da válvula. Ao substituir o conjunto da válvula e recondicionar a superfície de acasalamento da junta do tubo de óleo para garantir a vedação adequada, o problema de batida foi temporariamente resolvido. No entanto, durante a viagem subsequente, incidentes semelhantes ocorreram duas vezes, representando preocupações de segurança e aumentando significativamente os custos de peças de reposição. Portanto, uma análise completa da causa raiz é essencial.
Ii. Análise de causas de falha
1. Princípio de trabalho da válvula de escape e seu mecanismo de abertura e fechamento
A Figura 1 ilustra um diagrama simplificado da estrutura da válvula de escape para o motor diesel L60MC.
Figura 1 Diagrama simplificado da estrutura da válvula de escape do motor diesel L60MC
Esta válvula adota um elevador hidráulico e um dispositivo de fechamento pneumático. Ele substitui o mecanismo de fechamento de força de mola relativamente complexo original por um simples mecanismo de fechamento de ar comprimido, que não apenas reduz muito o trabalho de manutenção do dispositivo da válvula de escape, mas também reduz o som de batida durante sua abertura e fechamento. Este dispositivo da válvula de escape possui dois recursos: primeiro, uma turbina 9 é instalada na parte inferior da haste da válvula de escape, que gira o haste da válvula sob a ação da energia cinética de exaustão, melhorando assim o contato da superfície da válvula, fazendo com que o desgaste da superfície da válvula uniforme e a distribuição de temperatura ao redor da superfície da válvula uniforme e impedindo o superaquecimento local da cabeça da válvula. Segundo, um cilindro hidráulico de abertura da válvula 1 e um pistão 2 do cilindro hidráulico 2 são instalados na parte superior do alojamento da válvula da válvula, e um cilindro de ar de fechamento da válvula 5 e um pistão de cilindro de ar 4 é instalado na parte superior da válvula da válvula Habitação. O pistão do cilindro de ar é travado na haste da válvula através de dois blocos de aperto meio cônicos 3, uma placa de pressão e uma ranhura de anel na haste da válvula. O ar de trabalho da fonte de ar de controle é reduzido para 7 kg/cm e entra no cilindro de ar de fechamento da válvula através de uma válvula de retenção e mantém essa pressão no estado fechado para garantir uma vedação apertada entre a válvula e a sede da válvula. Quando a válvula de escape é aberta de acordo com o requisito de tempo, o óleo de trabalho de alta pressão entra no cilindro hidráulico de abertura da válvula, atua no pistão do cilindro hidráulico, supera a força do ar de trabalho no cilindro de ar de fechamento da válvula e o gás de exaustão no escape no aquilo Cilindro do motor diesel e eleva a válvula de escape. Nesse momento, a pressão do ar de trabalho no cilindro de ar de fechamento da válvula sobe para 17 kg/cm (excedendo 20 kg/cm, a válvula de segurança 6 abre). Quando a válvula de escape é fechada de acordo com o requisito de tempo, o óleo de trabalho no cilindro hidráulico de abertura da válvula retorna e o pistão do cilindro de ar sobe sob a ação da pressão do ar de trabalho e fecha gradualmente a válvula de escape.
O óleo de trabalho para abrir a válvula vem do mecanismo de acionamento da válvula de escape, como mostra a Figura 2.
Figura 2 Mecanismo de acionamento da válvula de escape
O óleo lubrificante do sistema de lubrificação por rolamentos de cabeça cruzado, depois de ser despressurizado, entra no mecanismo de acionamento Cilindro 4 através da válvula de retenção de sucção 2. O êmbolo 5 no cilindro é controlado pelo came de escape 9, rolo 8, haste de push 7 e mola 6 Quando a válvula de exaustão é necessária para abrir, a borda ascendente da válvula de cames de escape empurra o rolo e, através da haste, supera a força da mola para empurrar o êmbolo para cima. Depois que o êmbolo se move até o ponto em que fecha o orifício do acelerador do parafuso de ajuste 1, ele começa a comprimir o óleo de trabalho no cilindro, fazendo com que sua pressão aumente rapidamente (a válvula de segurança 3 abre quando a pressão do óleo excede 300 kg /cm). Em seguida, ele entra na parte superior da válvula de escape através do tubo de óleo de alta pressão e empurra o pistão do cilindro hidráulico para abrir a válvula de escape [2].
2. Fatores que afetam a batida da válvula de escape
O som de batida da válvula de escape geralmente ocorre quando a válvula está fechando. Geralmente, existem duas situações. Uma é que o disco da válvula ou o assento da válvula da válvula de escape é excessivamente desgastado, causando batidas devido à pequena lacuna na parte superior da haste da válvula ao fechar. Isso pode ser resolvido substituindo a válvula de escape ou o assento da válvula.
A situação mais comum é causada por vazamentos graves no sistema hidráulico.
Sob condições normais de manutenção, esse tipo de dispositivo de válvula de escape não produz sons óbvios de batida ao fechar. Existem duas razões para isso. Primeiro, ao fechar, a pressão do ar de trabalho no cilindro de encerramento diminui gradualmente, e a velocidade de fechamento diminui gradualmente. Segundo, ao fechar, o êmbolo no mecanismo de condução cilindro desce ao longo da borda descendente da came da válvula de escape com o rolo, e o óleo de trabalho no cilindro hidráulico de abertura é gradualmente retornado devido ao efeito de sucção do êmbolo, que age como como um buffer semelhante a uma almofada de óleo.
Quando o êmbolo desce para a abertura do orifício do parafuso de ajuste, ele fica próximo ao final do processo de fechamento. Parte do óleo de trabalho é liberado através do orifício do acelerador para garantir que a válvula e o assento da válvula estejam bem fechados.
Portanto, vazamento grave de óleo no sistema hidráulico, causando uma queda rápida na pressão do óleo durante o processo de fechamento ou abrindo demais o orifício do parafuso de ajuste, destruirá o efeito buffer semelhante a uma almofada de óleo, resultando em um som de batida quando a válvula A cabeça afeta o assento da válvula sob a ação da pressão do ar de fechamento.
A partir disso, pode -se saber que o som de batida quando a válvula de escape se fecha pode ser eliminada ajustando o volume total de descarga de óleo no sistema hidráulico. O volume total de descarga de óleo do sistema hidráulico inclui o volume de liberação do orifício do parafuso de ajuste e o volume de vazamento do sistema hidráulico. É necessário evitar que os dois fenômenos extremos do volume total de descarga de óleo sejam muito pequenos e grandes demais.
Iii. Métodos de solução de problemas
Depois que o som anormal de batida ocorreu na válvula de escape, tocando o tubo de óleo de alta pressão do mecanismo de acionamento da válvula de escape até o cilindro hidráulico da válvula de escape, uma força de impacto forte poderia ser sentida, o que era muito mais forte que o de outros cilindros , e houve vazamento de óleo na junta do tubo de óleo. Assim, pode -se concluir que a pressão do óleo estava muito alta ao abrir a válvula. Ao mesmo tempo, com base no som, foi julgado que o som de batida veio principalmente do fechamento da válvula, e foi inicialmente concluído que foi causado pelo disco da válvula colidindo com o assento da válvula devido a assentos muito rápidos. O engenheiro principal ajustou primeiro o parafuso de ajuste no mecanismo de acionamento da válvula de escape, fechando gradualmente a válvula para reduzir a liberação de óleo de trabalho através do orifício do parafuso de ajuste até que estivesse completamente fechado, mas o som anormal de batida ainda não desapareceu. Isso indicou que a batida não foi causada pelo rápido retorno do sistema hidráulico. Finalmente, o conjunto da válvula de escape teve que ser substituído depois que o motor foi interrompido e o vazamento de óleo foi eliminado pela junta do tubo de óleo. Após a reinstalação, finalmente voltou ao normal. Posteriormente, quando o conjunto da válvula removido foi desmontado, além do desgaste grave e duas marcas de queimadura graves no disco da válvula e no assento da válvula devido ao batimento anormal, não foram encontradas outras anormalidades. As condições de vedação do cilindro hidráulico de abertura da válvula de escape e o cilindro de ar de fechamento eram boas. Embora a falha tenha sido eliminada, a causa real não foi encontrada naquele momento. Não foi até a próxima viagem quando o fenômeno ocorreu novamente que todos prestaram muita atenção e analisaram intensivamente e finalmente encontraram o cerne do problema. Aconteceu que a falha estava na válvula de segurança do cilindro de ar. Ao abrir a válvula, a válvula falhou em abrir normalmente, resultando em pressão excessiva e um aumento acentuado na pressão do óleo de acionamento, causando vazamento de óleo na junta. Ao fechar a válvula, devido à pressão excessiva do ar no cilindro de ar de fechamento, a válvula fechou muito rapidamente, causando um forte impacto e som anormal de batida, e o disco da válvula e o assento da válvula foram gravemente usados, o que levou ainda a vedação ruim, afetando a combustão e aumentar a temperatura de escape do cilindro. No tempo anterior, a válvula de segurança foi aberta sob pressão muito alta devido à eliminação do vazamento do tubo de óleo, restaurando assim a operação normal. Depois de desmontar e inspecionar a válvula de segurança, foi considerado muito sujo e tinha alguma ferrugem. Finalmente, a válvula foi substituída e o fenômeno não ocorreu novamente nas operações subsequentes e a falha foi completamente eliminada.