II. Kasus Kegagalan Turbocharger STC
Dalam beberapa tahun terakhir, sebuah kapal besar telah melakukan navigasi jangka panjang. Mesin diesel kapal telah mengumpulkan sekitar 11,000 jam pengoperasian dalam kondisi intensitas tinggi.
Mesin penggerak utamanya adalah mesin diesel empat langkah seri PA6 dengan 16 silinder yang disusun berbentuk V pada sudut 60 derajat, dengan lubang 280mm dan langkah 290mm. Tekanan ledakan maksimum satu silinder kurang dari atau sama dengan 14,5MPa, dan suhu pembuangan maksimum satu silinder kurang dari atau sama dengan 580 derajat. Kecepatan kontinu maksimum adalah 1000r/menit, dan daya pengenalnya adalah 5184kW. Dilengkapi dengan turbocharger STC.
Akibat penggunaan intensitas tinggi yang berkepanjangan, turbocharger gas buang mesin diesel PA6 di kapal ini sering mengalami malfungsi sehingga mengakibatkan berbagai masalah seperti kerusakan nosel, kerusakan bilah, kebocoran segel oli, dan keausan bantalan.
Dua kasus khusus yang perlu diperhatikan:
1. Tiba-tiba terdengar suara tidak normal pada turbocharger baris B mesin diesel tertentu. Setelah diselidiki, ditemukan bahwa sambungan ekspansi sistem pembuangan telah tua dan terlepas, menyebabkan pecahan masuk ke ujung turbin dan merusak cincin nosel.
2. Suatu pagi, saat berlayar dengan kecepatan ekonomis (kecepatan mesin diesel: 660 putaran/menit, rasio pitch baling-baling yang dapat dikontrol: 90%), teknisi yang bertugas mendengar suara "mendengung" yang tidak normal dari turbocharger baris A sebuah mesin diesel tertentu pada pemeriksaan rutin. Inspeksi visual menunjukkan sedikit guncangan pada turbocharger, yang intensitasnya semakin meningkat. Kru teknik segera mengambil tindakan darurat, mengurangi kecepatan sistem tenaga dan memutus tenaga penggerak. Selama proses ini, sedikit bau terbakar keluar dari turbocharger. Setelah mematikan dan memutar mesin dengan tangan, ditemukan oli pelumas bocor dari lubang pengamatan bawah turbocharger baris A. Pembongkaran dan pemeriksaan selanjutnya menunjukkan bahwa cincin segel oli telah rusak dan bantalan geser sudah aus, yang menyebabkan penurunan tekanan oli pelumas secara tiba-tiba. Bagian berikut akan fokus pada analisis penyebab dan diagnosis kasus kesalahan ini.
AKU AKU AKU. Analisis Penyebab Kesalahan STC Turbocharger
1. Suara Tidak Normal dari Turbocharger
(1) Suara melengking bernada tinggi.
Hal ini disebabkan oleh berkurangnya luas cincin nosel, berkurangnya luas aliran diffuser, dan bertambahnya kecepatan turbocharger (overspeed).
(2) Suara bergelombang "mendengung", disertai fluktuasi tekanan dorong yang signifikan dan pengoperasian mesin diesel yang tidak stabil.
Hal ini disebabkan oleh penyumbatan pada sistem intake, termasuk pengotoran pada pendingin udara, saluran masuk, intercooler, pengotoran kompresor, berkurangnya jarak bebas katup, dan timing katup yang tidak tepat.
(3) Bunyi "Sssss" dan "Pppp".
Hal ini terutama disebabkan oleh kebocoran udara pada sambungan flensa antara turbocharger dan pipa. Di ujung turbin buang terdengar suara berdenyut berkecepatan tinggi "Pppp", sedangkan di ujung kompresor masuk terdengar suara aliran udara berkecepatan tinggi terus menerus "Sssss". Kemungkinan penyebab lainnya adalah pecahnya bellow.
(4) Bunyi gesekan mekanis dari logam, disertai getaran turbocharger yang tidak normal.
Hal ini disebabkan oleh perubahan jarak bebas antara bantalan dan poros (baik bertambah atau berkurang), berkurangnya jarak bebas antara impeler dan volute, deformasi impeler, keausan eksentrik pada jurnal rotor, keausan parah pada selongsong apung atau pelat dorong, atau gangguan keseimbangan dinamis rotor.
(5) Getaran dan kebisingan tidak normal yang disebabkan oleh endapan karbon yang parah di turbin atau benda asing yang jatuh ke supercharger, mengakibatkan kerusakan pada bilah dan nosel.
2. Getaran Turbocharger yang Tidak Normal
Sebagai perangkat mekanis berputar berkecepatan tinggi, penyebab utama getaran abnormal pada turbocharger antara lain kerusakan pada bagian yang berputar, hilangnya keseimbangan dinamis rotor, dan lonjakan arus yang parah. Penyebab lonjakan telah dianalisis.
(1) Kerusakan Pisau.
Hal ini terutama disebabkan oleh benda asing atau serpihan dari patahnya ring atau katup piston yang masuk ke impeler, beban berlebih pada turbocharger, atau resonansi bilah karena frekuensi eksitasi aliran udara eksternal yang kuat atau pulsa gas buang, yang menyebabkan kerusakan pada turbocharger.
(2) Bantalan Kelelahan.
Penyebab utamanya antara lain pasokan oli pelumas yang tidak mencukupi, beban bantalan yang berlebihan, kerusakan mekanis yang disebabkan oleh kotoran yang tercampur ke dalam pasangan gesekan, ketidakseimbangan dinamis rotor, dan deformasi tekukan poros, dll. Faktor-faktor ini menyebabkan pergerakan aksial rotor, yang mengakibatkan getaran parah pada rotor. turbocharger.
(3) Hilangnya Keseimbangan Dinamis Rotor.
Penggunaan jangka panjang pasti akan menyebabkan keausan bilah, keausan bantalan, deformasi poros, dll., yang secara alami menyebabkan rotor kehilangan keseimbangan dinamis.
3. Kebocoran Oli Turbocharger
Kebocoran oli turbocharger terutama terjadi karena kevakuman yang berlebihan pada kompresor yang menyebabkan oli tersedot ke dalam (misalnya saat filter udara atau kompresor tersumbat), saluran oli balik tersumbat, suplai oli berlebihan ke sistem, dan kegagalan seal oli ( seperti keausan berlebihan pada cincin segel oli atau elastisitas cincin segel oli yang tidak mencukupi). Kebocoran oli yang parah dapat menyebabkan turbocharger tidak beroperasi secara normal [5].
IV. Diagnosis dan Penghapusan Kasus Kesalahan Turbocharger STC
1. Proses Diagnosis dan Penanganan Kesalahan
Jika terjadi kesalahan selama pengoperasian turbocharger, tindakan darurat harus diambil, analisis kesalahan dilakukan, dan kesalahan tersebut segera dihilangkan. Setelah kesalahan dihilangkan, verifikasi yang diperlukan harus dilakukan sebelum dapat digunakan kembali.
Langkah-langkah berikut harus diperhatikan:
(1) Hentikan kendaraan jika perlu (jika terjadi kesalahan besar, seperti suara bising yang tidak normal);
(2) Mencatat dan mengamati fenomena gangguan secara real time;
(3) Temukan bagian yang rusak secara akurat;
(4) Menentukan penyebab kesalahan;
(5) Konfirmasikan fenomena kesalahan;
(6) Mengambil tindakan untuk menghilangkan kesalahan;
(7) Verifikasi apakah kesalahan telah dihilangkan.
2. Metode Pemecahan Masalah
Berdasarkan analisis penyebab pada Bagian III, dipadukan dengan suara dengungan turbocharger yang tidak normal, lonjakan yang terlihat jelas, guncangan yang parah, bau terbakar saat deselerasi, dan kebocoran oli pelumas yang ditemukan saat lubang observasi dibuka setelah dimatikan.
Dari penilaian di atas, kemungkinan penyebab kesalahan mungkin adalah kegagalan segel oli, peningkatan celah antara bantalan dan poros, ketidakseimbangan rotor yang menyebabkan gerakan aksial dan gesekan, yang menyebabkan getaran kuat pada turbocharger. .
Saat memecahkan masalah kesalahan spesifik pada turbocharger, analisis awal harus dilakukan terlebih dahulu berdasarkan tampilan, fenomena kesalahan, konsumsi oli pelumas, kualitas oli setelah pelumasan, dan parameter pengoperasian mesin diesel. Kemudian turbocharger harus dibongkar dan semua komponen harus diperiksa.
Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut:
(1) Periksa kebocoran oli di ujung turbin dan apakah bilahnya rusak.
Gunakan endoskopi industri untuk mengamati segel oli dan kondisi bilah turbin melalui lubang inspeksi untuk menentukan apakah elastisitas cincin segel oli baik dan apakah sudah aus. Tanda kebocoran oli yang terlihat jelas dapat ditemukan di ujung turbin, dan terdapat tanda goresan dan keausan yang jelas pada bilah turbin dan rumah turbin. Dapat ditentukan bahwa segel minyak telah rusak.
(2) Periksa apakah ada benda asing yang masuk ke ujung turbin.
Setelah membongkar dan memeriksa intake manifold dan volute, serta memeriksa turbin dan ring nosel, ditemukan bahwa kecuali goresan pada impeller, tidak ada kerusakan pada turbin dan ring nosel, serta tidak ada benda asing.
(3) Periksa apakah jarak bebas pas terlalu besar.
Cara pengukurannya seperti terlihat pada diagram pengukuran jarak bebas pada Gambar 3. Standar pemeriksaannya adalah: jarak bebas aksial A: 0.10 - 0.32 mm, jarak bebas radial B: 0.{ {5}},93mm. Setelah pengukuran, ditemukan bahwa jarak bebas antara bantalan dan poros meningkat, dengan jarak bebas radial B mencapai 0,97 mm, melebihi kisaran standar sebesar 0,04 mm. Terdapat pergerakan radial pada poros, yang menandakan bahwa impeler dan volute bersentuhan dan tergores.
(4) Bongkar dan periksa turbocharger.
Selama pembongkaran dan pemeriksaan turbocharger secara komprehensif dan menyeluruh, teknisi melakukan pemeriksaan dan pengujian yang cermat dan mendetail pada komponen presisi internalnya.
Setelah pembongkaran dan penyelidikan yang cermat, ditemukan bahwa terdapat tanda-tanda keausan yang jelas pada rakitan selongsong apung dan komponen pelat dorong di dalam turbocharger, yang perlu diganti.
(5) Rencana Perbaikan.
Setelah pemeriksaan dan diagnosis menyeluruh, ditentukan bahwa set perakitan perantara perlu diganti. Ini adalah cara paling langsung dan efektif untuk menghilangkan gangguan saat ini.
Setelah penggantian selesai, instalasi ulang menyeluruh dan uji coba akan dilakukan untuk memastikan bahwa semua komponen dipasang dengan benar dan sistem beroperasi dengan stabil.
Setelah uji coba, kinerjanya bagus, dan kesalahan berhasil dihilangkan.
V. Penanggulangan dan Tindakan Pencegahan
1. Rawat dan Servis Turbocharger dengan Ketat sesuai Peraturan
Berdasarkan pengalaman instalasi praktis dalam beberapa tahun terakhir, hal-hal berikut harus diperhatikan:
Pertama, elemen filter filter halus turbocharger harus diganti secara teratur (setiap 100 jam) untuk memastikan aliran oli tidak terhalang dan oli pelumas bersih.
Kedua, segel oli di ujung turbin dan kondisi kerja bilah turbin harus diperiksa secara berkala menggunakan endoskopi industri.
Ketiga, pipa bergelombang di ujung saluran masuk gas turbin harus dibongkar secara teratur untuk memeriksa adanya serpihan logam di saluran masuk turbin dan adanya goresan atau kerusakan pada cincin nosel. Putar turbin secara manual untuk memeriksa adanya suara atau gesekan yang tidak normal.
2. Melakukan Pekerjaan dengan Baik dalam Pengoperasian dan Pengelolaan Turbocharger
Pertama, pantau status kerja turbocharger secara real time, berikan perhatian khusus pada perubahan kecepatan turbocharger, tekanan boost, tekanan oli pelumas, temperatur masuk turbin, temperatur pendinginan, dan temperatur oli pelumas, terutama tekanan masuk oli pelumas turbocharger. SEBUAH (B).
Dari sudut pandang desain peralatan, alarm hanya akan berbunyi ketika tekanan oli pelumas kurang dari atau sama dengan {{0}}.03 MPa. Namun dalam penggunaan sebenarnya ditemukan bahwa selama tekanan oli pelumas kurang dari atau sama dengan 0,07 MPa dan menunjukkan tren menurun, maka mesin harus segera dimatikan; jika tidak, pasokan oli yang tidak mencukupi dapat menyebabkan bantalan turbocharger terbakar, atau bahkan menyebabkan seluruh turbocharger rusak.
Kedua, saat turbocharger sedang beroperasi, perkuat inspeksi visual terhadap tampilannya, nilai apakah pengoperasiannya stabil, dan dengarkan baik-baik suara pengoperasiannya. Jika bilahnya patah atau turbin mengalami karbonisasi parah, suara tidak normal akan muncul.
Apabila terdeteksi adanya suara getaran yang tidak normal atau bau terbakar dari turbocharger, maka mesin harus segera dimatikan dan turbocharger dilepas. Gunakan endoskopi industri untuk memeriksa melalui lubang observasi apakah segel oli, bilah turbin, dll.
Jika ditemukan kebocoran oli pada seal oli atau kerusakan pada bilah turbin, maka mesin induk harus dihentikan servisnya untuk ditangani, kemudian diperbaiki dan diuji berdasarkan penyebabnya. Jika komponen inti seperti bantalan dan rotor rusak, komponen tersebut harus dikirim ke pabrikan asli untuk diperbaiki sesuai peraturan dan menjalani uji keseimbangan dinamis. Dilarang keras memasang ulang turbocharger tanpa melakukan uji keseimbangan dinamis.
3. Memperkuat Manajemen Operasi Mesin Diesel
Pembakaran yang buruk, suhu gas buang yang terlalu tinggi, kesalahan injeksi bahan bakar, pendinginan yang tidak memadai, perubahan beban yang cepat, dan pengoperasian mesin diesel yang tidak tepat semuanya dapat mempengaruhi kualitas emisi gas buang, termasuk suhu gas buang, tekanan, dan laju aliran.
Parameter ini sangat penting untuk kualitas operasional turbocharger gas buang.
Misalnya, ketika beban pada mesin diesel meningkat, suhu gas buang dan laju aliran juga meningkat, menyebabkan kecepatan turbin meningkat dan tekanan masuk meningkat; akselerasi dan deselerasi yang sering atau perubahan beban yang cepat dapat menyebabkan pengoperasian turbocharger yang tidak stabil dengan kecepatannya yang berfluktuasi; Masalah pada sistem bahan bakar, sistem pemasukan dan pembuangan, atau sistem pendingin dapat memperburuk lingkungan kerja pada ujung turbin turbocharger, yang mengakibatkan suhu pemasukan yang terlalu tinggi pada ujung turbin dan mengurangi masa pakai turbocharger.
Oleh karena itu, manajemen pengoperasian dan pemeliharaan mesin diesel penggerak laut perlu ditingkatkan untuk menjaga kondisi pengoperasian dan kualitas pembakaran yang baik, memastikan pengoperasian yang andal, lebih sesuai dengan persyaratan operasional turbocharger, dan juga mengoperasikan mesin utama secara wajar.