Denne artikkelen analyserer årsakene til overbelastningen av marine hoveddieselmotorer og undersøker det spesielle og komplekse driftsmiljøet om bord.
De variable og uforutsigbare arbeidsforholdene den utsettes for er ikke overbelastningsforholdene som vil oppstå i driften av den faste (på land) enheten, men det er stor sannsynlighet for at det vil oppstå om bord.
Det er et fenomen med abnormitet og normalitetsreversering, og det opptrer stort sett i en implisitt form, med uforutsigbare egenskaper.
Ulykkelig vær, tøffe sjøforhold og vannveistopografi er hovedårsakene til overbelastning.
I. Generell definisjon av overbelastning av dieselmotor
Under driften av det faste dieselgeneratorsettet, så lenge det ikke overskrider grensen for "effekt-hastighetskarakteristisk kurve" for driftsenheten og de viktigste tekniske parameterne (hovedsakelig forskjellige temperaturparametre; trykkparametre; rotasjonshastighetsparametere), vil det ikke være noen overbelastning.
Hvis disse forskriftene overskrides, anses enheten som overbelastet. Dette er tilfellet for faste (-landbaserte) enheter. Imidlertid er bestemmelsen av overbelastning for marine dieselmotorer under drift langt mer komplisert.
Dette er fordi marine dieselmotorer bestemmes av deres fremdriftsegenskaper.
I tillegg er de også påvirket av sjøforholdene.
Marine dieselmotorer er underlagt eksterne naturlige og ikke-menneskelige-påførte miljøforstyrrelser og begrensninger under drift.
Denne situasjonen er unormal for stasjonære enheter, men normal for marine dieselmotorer under drift, og fører dermed til ulike uforutsigbare (som ugunstig vær, komplekse sjøforhold, undervannshindringer osv.) overbelastningsforhold.
Variabiliteten til disse lastene forårsaket av ytre faktorer er vanligvis utenfor rammen av forskrifter eller prosedyrer og er en svært tilfeldig hendelse med stor tilfeldighet og usikkerhet.
Denne overbelastningen kan løst refereres til som skjult overbelastning for å skille den fra fast-enhetsoverbelastning.
Det er en mer farlig og farlig tilstand.
Det følgende vil analysere årsakene, miljøforholdene, farene og forebyggingen av ulike plutselige tilstander som ofte oppstår av marine dieselmotorer utløst av eksterne faktorer.
II. Forholdet mellom spesialiteten, kompleksiteten og overbelastningen i driftsmiljøet til marine dieselmotorer
På grunn av de betydelige forskjellene i driftsmiljø, plass, forhold og faste enheter (på land) mellom marine dieselmotorer og faste enheter, er de uunngåelig begrenset av disse faktorene under drift, og enhetsbelastningen vil også endre seg tilsvarende.
Følgende punkter er fremhevet for kort forklaring for å illustrere omfanget av deres innvirkning på driften av enhetene.
1. Alvorlige sjøforhold
Det refererer til de katastrofale hydrologiske og meteorologiske fenomenene i havet forårsaket av faktorer som stormer, snø, tsunamier og tyfoner.
Sjøforholdene endres til enhver tid på grunn av ulike faktorer, inkludert plass, tid, vær, skipsruter og geografiske og topografiske forhold, og situasjonen er ekstremt kompleks.
Som et gammelt ordtak sier: «Det er en tre-fots bølge på havet selv uten vind», som er en bildebeskrivelse av det farlige været i havet.
Og bølger er en av hovedårsakene til den skjulte overbelastningen av maskineriet.
Figur 1 Endringer i driftspunktet til dieselmotoren under ulike navigasjonsforhold
Fra figur 1 kan man se at dersom dieselmotoren kjører med den nominelle lasthastighetskarakteristikken, og fungerer sammen med propellen med karakteristikken I, er driftspunktet a. På dette tidspunktet avgir dieselmotoren merkeeffekten Pe, og driver propellen til å rotere med nominell hastighet ne.
Hvis motstanden til skipet øker, vil fremdriftskarakteristikken til propellen bli brattere, for eksempel vil den bli karakteristisk kurve II. Dermed endres driftspunktet fra punkt a til punkt b. På dette tidspunktet, selv om kraften og hastigheten til dieselmotoren begge er lavere enn de nominelle verdiene, jobber de allerede i over-momentområdet, noe som er svært ugunstig for driften av dieselmotoren.
Motsatt, når motstanden til skipet avtar, vil fremdriftskarakteristikken til propellen bli flatere, for eksempel vil den bli karakteristisk kurve III. Dermed endres driftspunktet fra punkt a til punkt d. På dette tidspunktet, selv om dieselmotoren ikke fungerer i over-momentområdet, overstiger både hastigheten og kraften til dieselmotoren nominelle verdier ne og Pe. Dieselmotoren er også i en overbelastet tilstand, noe som er svært ugunstig for driften av dieselmotoren.
Motstanden til skipsnavigasjon vil bli påvirket av følgende ukontrollerbare faktorer:
Faktorer knyttet til uvær, snø og sjøforhold; faktorer knyttet til retningen til havstrømmene; faktorer knyttet til topografien til vannveien; faktorer relatert til sedimentet ved undervannsdelen av skroget; faktorer knyttet til grunnstøting og grunnstøting; faktorer knyttet til sammenfiltring av propellen med fremmedlegemer; faktorer knyttet til økningen i sleping (sleping); faktorer knyttet til propellens påvirkning på flytende gjenstander mv.
De kontrollerbare faktorene inkluderer:
Skarpe svinger under navigering; Starter; Smale vannveier; Fortøyning; Akselerasjon; Omvendt navigering; Endre retning; Lasting osv.
Disse faktorene, enten alene eller i kombinasjon, kan føre til at den faktiske fremdriftskurven (eller dreiemomentkarakteristikken) til enheten avviker fra den opprinnelige utformede fremdriftskarakteristikken (eller dreiemomentgrensekarakteristikken). Enhver bevegelse av selve fremdriften til venstre eller høyre vil føre til overbelastning av enhetens kraft, dreiemoment eller hastighet.
Denne typen situasjoner oppstår gjentatte ganger og vekselvis under navigering under ugunstige vær- og sjøforhold.
Når skipet er på toppen av bølgen, blir propellen eksponert for vannoverflaten, noe som resulterer i null-last på tomgang, en plutselig økning i enhetshastigheten og hovedmotoren går for høyt (overkjører).
Når skipet er ved bølgedalen, øker plutselig volumet av skroget som er nedsenket, friksjonsmotstanden øker plutselig, og hovedmotorens veivaksel (inkludert akselen) blir overbelastet. Samtidig øker propellens skyvekraft og dreiemoment.
Denne ugunstige sjøtilstanden forårsaker langsgående og sideveis svaiing av skipets skrog, noe som vil resultere i begge de to ovennevnte typene overbelastninger (faktisk ledsaget av overopphetingsbelastning).
Og disse to typene overbelastninger er de farligste for marine dieselmotorer.
Andre ulike faktorer har også lignende skadelige effekter på enheten, men alvorlighetsgraden varierer.
2. Skipet grunnstøter eller går på grunn
Blant de mange sjøulykkene er grunnstøting eller grunnstøting (inkludert å løpe inn i revet) begge alvorlige marine katastrofer.
Når en slik ulykke inntreffer, synker skipets hastighet plutselig fra normal hastighet til null hastighet eller nesten null hastighet øyeblikkelig, men motoren fortsetter å drive propellen i sin opprinnelige tilstand.
Fra "Propeller Performance Characteristics Curve" kan man vite at på dette tidspunktet vil skyvekraften og dreiemomentet til propellen stige fra minimumsverdien til maksimumsverdien.
Arbeidsprinsippet til propellen forteller oss: "Når farten gradvis øker, avtar propellens skyvekraft kontinuerlig. Når hastigheten når en viss verdi (vanligvis litt større enn H-verdien), er propellens skyvekraft null. Dette blir ofte referert til som null skyvekraft."
Motsatt, når hastigheten endres fra maksimalverdien til null, når angrepsvinkelen til propellen sin maksimale verdi. På dette tidspunktet vil propellen, akselen og enheten alle lide av alvorlig overbelastning på grunn av at propellen genererer mer kraft og dreiemoment enn den konstruerte fremdriftskraften og dreiemomentet.
Etter at et skip har opplevd de ovennevnte ulykkene, for å redde seg selv og rømme, reverserer det ofte ved høy belastning i null-fartstilstanden til skipet, noe som kunstig får enheten til å overarbeide.
3. Fremmedlegemer blir viklet inn i propellen eller akterakselen
Når denne feilen oppstår, øker plutselig belastningen på propellen, eksosrøyken fra motoren blir svart, rotasjonshastigheten synker, og hvis den vedvarer i lang tid, vil det føre til at temperaturen på kjølevannet og smøreoljen stiger, at forbrenningen forringes, og at akselen og veivakselen blir overbelastet.
4. Dra
Denne typen overbelastning forekommer for det meste i trålfiskefartøyer.
Hovedårsaken er at når fiskegarnet går inn i en stor gruppe fisk eller blir fanget på en gjenstand (som et sunket skipsfragment, liten stein, etc.), vil den opprinnelige arbeidstilstanden endres, prosessen vil avta, og angrepsvinkelen til propellen vil endres, noe som resulterer i en økning i skyvekraft og dreiemoment.
Denne situasjonen vil føre til langvarig overbelastning.
5. Propellpåvirkning på flytende gjenstander
I slike tilfeller vil propellbladene deformeres, propellens ytelse vil forringes, spesielt vil stigningen øke, den dynamiske balansen vil bli forstyrret, og vibrasjonen vil intensiveres. Dette vil føre til en økning i belastningen på ulike lagre, noe som fører til skade.
6. Økt friksjonsmotstand på grunn av begroing på skroget
Ettersom fartøyet opererer over tid, fester marine organismer (alger, skalldyr osv.) seg mer til skrogoverflaten, noe som forårsaker økt korrosjon.
Friksjonsmotstanden til skroget øker gradvis dag for dag. I følge relevante data øker friksjonskraften til skroget med en hastighet på 2% per år, noe som uunngåelig øker den ekstra belastningen på enheten. "Propellens fremdriftskarakteristiske kurve" skifter til venstre, og enhetshastigheten synker.
Hvis den opprinnelige innstilte hastigheten opprettholdes på dette tidspunktet, fungerer enheten faktisk med et for høyt effektnivå.
Denne situasjonen kan lett føre til at enheten fungerer med overdreven kraft i lang tid, og forårsaker stor skade.
7. Skipsvending
Hvert skip har som kjent sin egen spesifikke svingradius.
Denne egenskapen har liten innvirkning på skip med en enkelt motor, men den er betydelig for skip med flere motorer.
Jo større og lengre skipet er, desto større er dets svingradius (vanligvis omtrent tre ganger lengden på skipet), og desto lengre blir snutiden. Påvirkningen på motorene er mer åpenbar.
Fordi de indre og ytre motorene har forskjellige radier under skipets sving, er avstandene og kursene de opplever forskjellige, og prosessene som oppleves av propellene på indre og ytre side av snusirkelen er også forskjellige. Følgelig er belastningene (rotasjonshastighetene) til de indre og ytre motorene også forskjellige.
Dette kan identifiseres direkte fra endringene i eksosrøyken til enheten. Hvis belastningen (rotasjonshastigheten) til enheten ikke er justert på forhånd på dette tidspunktet, vil den indre enheten gå inn i en alvorlig overbelastet tilstand.
8. Navigering i smale kanaler (grunnt vann)
Når skip går inn i elver (eller kanaler) fra havet eller beveger seg fra dypvannsområder til gruntvannsområder, oppstår det såkalte -skipssuging-fenomenet (strandsuging eller bunnsuging). Den mest direkte konsekvensen av dette fenomenet er en økning i navigasjonsmotstand og en reduksjon i hastighet.
Hvis hastigheten holdes blindt uten endringer, vil motoren gå under overbelastet tilstand.
III. Farer ved overbelastning og forebygging
Overbelastning oppstår under drift av enheten, og årsakene kan kun identifiseres og analyseres gjennom driftsprosessen.
Men generelt kan årsakene tilskrives enten subjektive faktorer eller eksterne objektive faktorer.
Ytre negative faktorer kan dempes gjennom subjektive handlinger og atferd. Det er spesielt viktig å understreke behovet for å utdype ens forståelse av den objektive verden, slik som utformingen av hver flyplan, analysen av værmeldinger, forståelsen av den tekniske tilstanden til mannskapet, responstiltakene osv. Passende operasjonsteknikker bør tas i bruk for å takle de objektive driftsforholdene.
Overbelastning oppstår når det er ubalanse mellom motoren, propellen og skipet.
Den relative balansen mellom de tre er garantien for å forhindre overbelastning.
Etableringen av denne balansen er tilfeldig (spesielt knyttet til sjøforholdene) og er basert på gjensidig avhengighet.
For å forhindre forekomst av overbelastning for enheten, blir besittelse av omfattende kunnskap av personell svært viktig.
Spesielt i moderne skip med det integrerte maskin-pilotsystemet, bør både disiplinen motorstyring og føreryrket ha grunnleggende kunnskap om relevante tverrfaglige felt. Enhver enkeltfaglig kunnskap er utilstrekkelig i dag.
I moderne skipsoperasjoner er det utenkelig for besetningsmedlemmene som ikke er kjent med «propulsion characteristic curve» å vitenskapelig kontrollere skipets drift.
Og det er umulig for besetningsmedlemmene som ikke kjenner skipets ytelse å justere maskineriet for å tilpasse seg ulike navigasjonsforhold.
Derfor bør hvordan man kan forbedre kvaliteten på mannskapet være forutsetningen for forebyggende arbeid, mens ulike forskrifter, prosedyrer og systemer kommer i andre rekke.
Uten personell av høy-kvalitet kan ikke selv de beste tingene implementeres riktig.
Å forhindre overbelastning av marine dieselmotorer er ofte vanskelig å oppnå.
1) Fordi endringer i havforholdene er uforutsigbare på mikronivå, er det mest optimistiske vi kan gjøre å gi spådommer om deres makroskopiske endringer, noe som har liten betydning for-tekniske operasjoner på stedet.
Derfor er endringene i overbelastningen til motorenhetene også uforutsigbare. Forutsigelser kan ikke komme først, og forebygging kan ikke diskuteres.
2) Koordinering og samarbeid mellom motoravdelingen og styringsavdelingen.
Under faktisk drift, på grunn av deres forskjellige perspektiver på samme sak,
hver avdeling har sine egne prioriteringer. Styringsavdelingen vurderer sikkerheten til hele skipet, mens maskinavdelingen vurderer sikkerheten til maskineriet. Ved kritiske sjøforhold som kan føre til ulike overbelastningssituasjoner er det imidlertid nødvendig at motoravdelingen følger styringsavdelingens instrukser, og dette kan ikke avvises.
Derfor er overbelastning uunngåelig, og motoravdelingen kan bare be om å minimere skadeomfanget.
På dette tidspunktet er det uaktuelt å legge for mye vekt på "forskrifter" eller "prosedyrer".
3) I tilfeller av ekstremt farlige skipsforhold, som for eksempel grunnstøting eller stranding, for å ivareta sikkerheten til fartøyet, personell og last, er det uunngåelig å ofre sikkerheten til noen av hovedmotorene. Dette er også en form for forebygging.
4) I tilfelle plutselige ulykker, som navigering i tåke, i trange vannveier eller i komplekse kanaler, full-reversdrift eller skarpe svinger, og unnamanøvrer som kan oppstå for å unngå kollisjoner, må alt utføres under overbelastede forhold.
5) Som en siste utvei bør navigasjonsavdelingen vurdere å utplassere et "sjøanker" for å beskytte hovedmotoren. Men på dette tidspunktet bør fartøyets manøvrerbarhet vurderes nøye. Situasjonen til et kraftløst fartøy er ekstremt utfordrende.
6) For marine hoveddieselmotorer bør overdrevne forebyggende tiltak ikke tas under følgende navigasjonsforhold:
① Når du møter uunngåelige ugunstige værforhold (som stormer, snøstormer, tsunamier osv.) under navigering;
② Når været plutselig endrer seg i travle skipsruter;
③ Ved navigering i trange vannveier med gunstige vind- og strømforhold og høye strømningshastigheter;
④ Når det er fare for kollisjon, må det iverksettes nødhjelpstiltak.
I disse flere situasjonene, selv om det er fare for overbelastning for motoren, er det fortsatt nødvendig å gjøre det for sikkerheten til hele skipet.
Minste tillatte driftstilstand er å opprettholde tilstrekkelig styreeffektivitet (ofte kjent som styrekraft) for skipets navigasjon.
Dersom fremdriftsfunksjonen til motoren fører til tap av nødvendig styreeffektivitet, vil skipet risikere å kantre.
Spesielt under katastrofale værforhold eller når det er fare for kollisjon, kan det oppstå alvorligere konsekvenser enn motoroverbelastning, som for eksempel ødeleggelse av skip og tap av menneskeliv.
Dette er en nødvendig beredskapsplan som skipsforvaltningsavdelingen ikke kan klare seg uten på forhånd.
Skaden av overbelastning av motoren for marine dieselmotorer er selv-innlysende.
I milde tilfeller akselererer det komponentslitasje (spesielt bevegelige deler), forkorter maskinens levetid, reduserer økonomiske fordeler og skader skipets driftseffektivitet.
I alvorlige tilfeller kan det føre til en tragisk ulykke der maskinen ødelegges og mennesker blir drept, og alvorlig truer driftssikkerheten.
Derfor bør forebygging av overdreven drift tas som nøkkelpunktet for å forebygge ulykker.
Spesielt for situasjoner der driftssvikt fører til overbelastning av motoren, bør en alarmklokke ringes ofte og den bør elimineres.