Mesin diesel banyak digunakan di kapal modern. Saat ini, kapal dengan mesin diesel sebagai mesin utama menyumbang lebih dari 98% dari total, dan total tenaga kapal bertenaga diesel-menyumbang lebih dari 90% dari total-tenaga pembangunan kapal.
Penghidupan normal mesin utama diesel untuk menyediakan tenaga bagi kapal merupakan kondisi yang diperlukan untuk menjamin keselamatan navigasi.
Metode penyalaan-udara bertekanan banyak digunakan pada mesin diesel-dan besar-karena torsi awal yang besar, proses penyalaan yang cepat dan lancar, serta penerapan yang luas.
Mesin utama diesel dari kapal baling-baling-bermesin ganda,-tunggal tiba-tiba gagal menyala secara normal pada waktu yang bersamaan. Makalah ini menganalisis dan memecahkan masalah kesalahan start ini, dengan harapan dapat memberikan inspirasi dan bantuan kepada personel pemeliharaan dan manajemen mesin utama diesel.
I. Fenomena Kesalahan
Saat kapal bersiap untuk berlayar, setelah mesin utama diesel menyelesaikan persiapan awal-persiapan, awak kapal menekan tombol "Start" di konsol kontrol terpusat, namun mesin diesel tidak berputar, dan start gagal.
Para insinyur kelautan kemudian mencoba menghidupkan mesin dari konsol kendali lokal, namun masih gagal.
Untuk memastikan selesainya misi kapal, para insinyur kelautan akhirnya mencoba membuka katup start utama secara manual. Mereka merasa lebih berat dari biasanya, namun mesin utama akhirnya berhasil dihidupkan dan beroperasi normal setelahnya.
Setelah kapal kembali, para insinyur kelautan berusaha menemukan penyebab kesalahan start. Melalui beberapa tes awal, mereka merangkum fenomena berikut:
(1) Ketika tombol "Start" ditekan pada konsol kendali terpusat dan konsol kendali lokal, mesin diesel gagal dihidupkan.
(2) Setelah menekan tombol "Start", terdengar suara pergantian katup pemutus bahan bakar.
(3) Setelah beberapa kali operasi "meniup{1}}through", ketika tombol "Start" pada konsol kontrol terpusat atau konsol kontrol lokal ditekan, mesin diesel dapat hidup.
(4) Fenomena start kedua mesin utama diesel adalah sama.
II. Prinsip Awal
Mesin utama diesel kapal ini menggunakan sistem penyalaan-udara bertekanan, yang mengadopsi metode penyalaan-baris masuk dan penyalaan{2}}baris ganda. Gambar 1 menunjukkan diagram sistem awal.
Gambar 1: Diagram Sistem Starter Mesin Diesel
Tekanan udara awal adalah 1,2-3 MPa, dan tekanan udara kontrol adalah 0,7 MPa. Keduanya diisi ke dalam botol udara awal dan botol udara kontrol setelah didekompresi oleh botol udara bertekanan utama 4,7 MPa melalui katup pengurang tekanan.
Saat mesin diesel dihidupkan, katup solenoid start diberi energi. Setelah udara kontrol melewati katup interlock roda gigi putar, udara tersebut dibagi menjadi dua jalur:
Satu jalur mengarah ke katup pengarah, menutup katup pemutus bahan bakar-dan membuka sirkuit bahan bakar minyak.
Jalur lainnya menuju ke katup start utama, membuka katup start utama dan membuka sirkuit udara start.
Setelah melewati katup start utama, udara start dibagi menjadi tiga jalur:
Satu jalur mengarah ke katup awal yang dipasang pada silinder bank B-. Setelah katup start silinder terbuka, udara masuk ke dalam silinder.
Satu jalur mengarah ke distributor udara, dan kemudian, sesuai dengan urutan penyalaan mesin diesel, jalur tersebut mencapai katup start silinder secara berurutan untuk membukanya.
Jalur lain mengarah ke gubernur memulai servo.
Udara awal memasuki silinder bank B-dalam urutan pembakaran, mendorong piston dan menggerakkan poros engkol untuk berputar. Ketika putaran mesin diesel mencapai kecepatan awal 1, pengatur menerima sinyal pengaturan kecepatan (throttle), dengan cepat meningkatkan pasokan bahan bakar ke throttle awal 1, dan kemudian menyesuaikan throttle sesuai dengan kecepatan hingga mesin diesel memasuki kondisi operasi yang stabil. Diagram hubungan antara kecepatan start dan throttle selama proses start ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2: Diagram Hubungan antara Kecepatan Start dan Throttle pada Proses Start
AKU AKU AKU. Analisis dan Pemecahan Masalah Penyebab Kesalahan
Berdasarkan prinsip kerja dasar dan prinsip penyalaan mesin diesel, proses penyalaan mesin diesel ini terutama melibatkan sistem penyediaan bahan bakar, sistem pemasukan dan pembuangan, sistem kendali kecepatan, sistem pemantauan dan keselamatan, serta sistem-udara bertekanan.
Mengikuti prinsip analisis sesar "dari yang mudah ke yang sulit, dari permukaan ke dalam", dan berdasarkan fenomena yang dirangkum oleh para insinyur kelautan selama pengujian awal, cakupan pemecahan masalah sesar dipersempit.
1. Analisis Pendahuluan
Mesin diesel gagal dihidupkan melalui mode kendali (menekan tombol "Start" pada konsol kendali terpusat atau konsol kendali lokal), tetapi dapat dihidupkan dengan membuka katup start utama secara manual. Selain itu, mesin diesel beroperasi secara normal setelah start berhasil, yang menunjukkan bahwa katup start silinder, sistem suplai bahan bakar, sistem masuk dan keluar, serta sistem pengatur kecepatan mesin diesel bekerja normal.
Perlu dicatat bahwa meskipun mesin diesel gagal dihidupkan, ketika terjadi fenomena gangguan seperti mesin diesel tidak berputar atau tidak mencapai kecepatan start 1, sistem kontrol kecepatan dan sistem pasokan bahan bakar belum ikut bekerja, dan kesalahan pada sistem lain harus dipertimbangkan terlebih dahulu.
Selama penyalaan, katup-pemutusan bahan bakar dapat beralih secara normal, dan katup pengunci roda gigi pemutar di sistem pemantauan dan keselamatan tidak menyala, yang menunjukkan bahwa katup solenoid pengaktifan dan katup pengunci roda gigi pemutar di sirkuit udara kontrol bekerja secara normal, dan udara kontrol dapat mencapai katup pengasutan utama.
Karena mesin diesel dapat dihidupkan dengan membuka katup start utama secara manual, maka dianggap mungkin terdapat titik gangguan pada katup start utama.
2. Mengatasi Masalah pada Katup Start Utama
(1) Struktur dan Prinsip Kerja
Katup start utama mesin induk diesel ini dipasang di samping bak mesin, seperti terlihat pada Gambar 3, dan strukturnya ditunjukkan pada Gambar 4. Komponen utamanya antara lain: blok atas, piston, pegas pemandu, katup pelepas, pegas utama, katup utama, dudukan katup, dan badan katup.
Gambar 3: Katup Start Utama
Gambar 4: Struktur Katup Start Utama
Setelah udara kontrol terhubung, piston menggerakkan katup pelepas untuk bergerak ke bawah. Udara awal utama di badan katup dihubungkan ke atmosfer luar melalui saluran pelepas, dan tekanan turun dengan cepat. Akibatnya, tekanan vertikal yang bekerja pada sisi luar katup utama dapat mengalahkan gaya resultan tekanan vertikal yang bekerja pada sisi dalam dan gaya elastis pegas utama, sehingga menyebabkan katup utama terangkat ke atas, sehingga membuka katup start utama.
Selama proses ini, gaya udara pengatur yang diterapkan pada piston harus mampu mengatasi gaya elastis pegas pemandu dan tekanan gas ke atas yang bekerja pada katup pelepas. Kondisi gaya piston ditunjukkan pada rumus (2).
Jika katup start utama dibuka secara manual, tekanan ke bawah yang diterapkan pada blok atas dengan memutar cakram menggantikan gaya udara kontrol, menyebabkan katup pelepas bergerak ke bawah.
F_piston, kontrol udara > F_relief valve, udara start + pegas T_guide (2)
(2) Analisis Potensi Penyebab Kesalahan
Dari prinsip kerja main starting valve terlihat bahwa kunci pembukaan main starting valve terletak pada normalnya bukaan relief valve. Oleh karena itu, analisis dilakukan dari tiga aspek berikut berdasarkan rumus (2):
1) Kontrol tekanan udara tidak memadai, mengakibatkan tekanan ke bawah yang diterapkan pada piston kecil.
Titik kebocoran pada pipa udara kontrol atau penyumbatan pada konektor udara kontrol akan menyebabkan tekanan udara kontrol yang masuk ke katup start utama menjadi rendah.
2) Peningkatan resistensi terhadap gerakan ke bawah katup pelepas.
Pelumasan yang buruk antara relief valve dan guide bushing, atau karatan pada relief valve atau guide bushing akibat udara lembab, akan menyebabkan pergerakan relief valve terhenti, dan dalam kasus yang parah, bahkan bisa macet total.
Perlu dicatat bahwa jika tekanan udara awal terlalu tinggi, resistensi terhadap gerakan ke bawah katup pelepas juga akan meningkat secara signifikan.
3) Kesulitan dalam menekan pegas pemandu.
Pegas pemandu terbuat dari logam. Karat akibat udara lembab akan menyebabkan produk karat menghambat kompresi normal pegas. Kompresi siklik yang berlebihan dapat menyebabkan-retakan mikro, sehingga meningkatkan gaya yang diperlukan untuk kompresi.
Selain itu, pemasangan pegas yang tidak tepat dapat menyebabkan gangguan pada komponen di sekitarnya sehingga menghambat kompresi pegas.
(3) Pembongkaran dan Inspeksi
Setelah pemeriksaan luar dan pembongkaran katup start utama untuk memeriksa katup pelepas dan pegas pemandu, ditemukan hal-hal berikut:
1) Sambungan pipa udara kontrol normal tanpa kebocoran, dan konektor udara kontrol tidak terhalang.
2) Katup pelepas dapat bergerak secara fleksibel di dalam busing pemandu, dan pegas pemandu tidak memiliki karat yang terlihat jelas dan tidak ada retakan yang terlihat jelas di permukaan.
3) Tekanan botol udara kontrol normal, namun tekanan botol udara starter utama melebihi 3 MPa, seperti terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5: Pengukur Tekanan Udara Awal
Tingginya tekanan udara start utama menjadi alasan mengapa para insinyur kelautan merasa berat saat membuka katup start utama.
Karena udara kontrol dan udara awal utama diperoleh dengan mendekompresi udara dari botol udara bertekanan utama dengan tekanan 4,7 MPa melalui katup pengurang tekanan-, titik gangguan pada dasarnya dikunci sebagai katup pengurang tekanan-.
3. Pemecahan Masalah Katup-Pengurang Tekanan
(1) Struktur dan Prinsip Kerja
Model katup pengurang tekanan-adalah Q/HFJM-20A. Objek fisiknya ditunjukkan pada Gambar 6, dan dibagi menjadi katup pilot dan katup pengurang tekanan utama. Struktur internal ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 6: Q/HFJM-Katup Pengurang Tekanan 20A
Gambar 7: Struktur Internal Pilot Valve Q/HFJM-20A (Atas) dan Katup Utama (Bawah)
Katup pilot terutama terdiri dari penutup penyetel, pegas penyetel, dan sekrup penyetel. Komponen utama katup pengurang tekanan-utama meliputi: piston, cakram katup utama, dan pegas balik.
Ketika penutup penyetel katup pilot berada pada posisi awal, pegas penyetel katup pilot tidak berada di bawah tekanan, katup pilot tidak terbuka, tekanan di ruang atas dan bawah piston di katup pengurang tekanan utama-seimbang, dan cakram katup utama menutup saluran katup utama di bawah tekanan pegas balik.
Ketika penutup penyetel katup pilot diputar searah jarum jam, pegas penyetel dikompresi dan membuka cakram katup pilot. Keluaran udara bertekanan oleh katup pilot memasuki ruang atas piston. Piston mendapat tekanan vertikal ke bawah, mengatasi gaya elastis pegas balik, dan bergerak ke bawah. Pada saat yang sama, batang penekan bergerak ke bawah untuk membuka cakram katup utama. Kemudian,-sumber udara bertekanan tinggi PN1 memasuki ruang keluaran, menghasilkan tekanan keluaran PN2.
Pada saat yang sama, udara bertekanan di ruang keluaran memasuki ruang bawah piston, bekerja pada bagian bawah piston untuk mengimbangi tekanan pada bagian atas piston. Bukaan piringan katup utama mengecil hingga mencapai keseimbangan.
(2) Analisis Potensi Penyebab Kesalahan
Dari prinsip kerja katup pengurang tekanan-ini terlihat bahwa tekanan keluaran bergantung pada bukaan cakram katup utama. Semakin besar bukaannya, semakin tinggi tekanan keluarannya.
Katup pilot berperan sebagai kontrol, dan katup pengurang tekanan-utama memiliki fungsi umpan balik-yang dapat memberikan kompensasi sendiri. Oleh karena itu analisisnya dilakukan dari dua aspek berikut ini:
1) Nilai pengaturan katup pilot tidak normal.
Jika penutup penyetel katup pilot dikencangkan secara tidak sengaja, sehingga meningkatkan pra-kompresi pegas penyetel, atau jika pegas penyetel sudah tua atau berubah bentuk, tekanan keluaran katup pilot akan meningkat, sehingga memengaruhi tekanan keluaran katup utama.
2) Kerja katup utama tidak normal.
Masalah seperti penurunan modulus elastis pegas balik, piston tersangkut setelah bergerak ke bawah, kerusakan permukaan perapat antara cakram katup utama dan dudukan katup, atau tersumbatnya lubang pemandu tekanan-di ruang bawah piston, semuanya akan menyebabkan bukaan cakram katup utama lebih besar dari posisi setimbang semula.
(3) Pemecahan Masalah Kesalahan
Katup pilot dan katup utama dari katup{0}}pengurang tekanan dibongkar. Pegas penyetel dan pegas balik diperiksa secara visual dan gaya elastisnya diuji. Pada saat yang sama, fleksibilitas pergerakan piston dan permukaan penyegelan cakram katup utama diperiksa dengan cermat. Ditemukan bahwa pegas penyetel katup pilot sudah tua.
Setelah mengganti pegas penyetel, penutup penyetel katup pilot disetel hingga menghasilkan tekanan keluaran 3 MPa. Mesin diesel diuji untuk menghidupkan kembali di konsol kendali lokal dan terpusat, dan mesin diesel dapat hidup secara normal.
Para insinyur kelautan menemukan selama pengujian penyalaan bahwa mesin diesel dapat dihidupkan melalui mode kontrol setelah beberapa operasi "meniup{0}}melalui". Faktanya, hal ini terjadi karena operasi "meniup-melalui" menghabiskan udara bertekanan. Setelah tekanan udara start utama berkurang, udara kontrol dapat membuka kembali katup start utama.
IV. Kesimpulan
Makalah ini melakukan analisis rinci dan pemecahan masalah start abnormal mesin utama diesel kapal. Hasilnya menunjukkan bahwa penuaan pegas penyetel katup pilot dari katup-pengurang tekanan dalam sistem-udara terkompresi, yang menyebabkan tekanan udara awal utama menjadi terlalu tinggi, adalah penyebab kesalahan tersebut.
Ada tiga saran yang diajukan kepada personel pengelolaan kelautan:
Pertama, meningkatkan standarisasi perawatan sehari-hari dan secara ketat memelihara dan menyervis setiap komponen dan sistem sesuai dengan petunjuk dan petunjuk teknis.
Kedua, memperkuat pembelajaran dan pemahaman tentang struktur internal dan prinsip kerja spesifik dari komponen utama, yang akan membantu menentukan lokasi kesalahan dengan cepat.
Ketiga, jangan hanya fokus pada mesin induk saja, namun perhatikan juga pengaruh sistem bantu terhadap kehandalan mesin.