Denne artikel analyserer årsagerne til overbelastningen af marine hoveddieselmotorer og undersøger det specielle og komplekse driftsmiljø om bord.
De variable og uforudsigelige arbejdsforhold, det udsættes for, er ikke de overbelastningsforhold, der ville opstå i driften af den faste (på land) enhed, men vil med stor sandsynlighed forekomme om bord.
Der er et fænomen med abnormitet og normalitetsvending, og det optræder for det meste i en implicit form med uforudsigelige karakteristika.
Katastrof vejr, barske havforhold og vandvejstopografi er hovedårsagerne til overbelastning.
I. Generel definition af dieselmotoroverbelastning
Under driften af det faste dieselgeneratorsæt, så længe det ikke overskrider grænsen for "effekt-hastighedskarakteristik" for driftsenheden og de vigtigste tekniske parametre (hovedsageligt forskellige temperaturparametre; trykparametre; rotationshastighedsparametre), vil der ikke være nogen overbelastning.
Hvis disse regler overskrides, anses enheden for at være overbelastet. Dette er tilfældet for faste (-landbaserede) enheder. Bestemmelsen af overbelastning for marine dieselmotorer under drift er imidlertid langt mere kompliceret.
Dette skyldes, at marinedieselmotorer er bestemt af deres fremdriftsegenskaber.
Derudover er de også påvirket af havforholdene.
Marinedieselmotorer er underlagt eksterne naturlige og ikke-menneskelige-inducerede miljøforstyrrelser og begrænsninger under drift.
Denne situation er unormal for stationære enheder, men normal for marine dieselmotorer under drift, hvilket fører til forekomsten af forskellige uforudsigelige (såsom ugunstigt vejr, komplekse havforhold, undervandshindringer osv.) overbelastningsforhold.
Variabiliteten af disse belastninger forårsaget af eksterne faktorer er normalt uden for rammerne af regler eller procedurer og er en meget tilfældig hændelse med stor tilfældighed og usikkerhed.
Denne overbelastning kan løst refereres til som skjult overbelastning for at skelne den fra fast-enhedsoverbelastning.
Det er en mere farlig og farlig tilstand.
Det følgende vil analysere årsagerne, miljøforholdene, farerne og forebyggelsen af forskellige pludselige tilstande, der ofte opstår af marinedieselmotorer udløst af eksterne faktorer.
II. Forholdet mellem specialitet, kompleksitet og overbelastning af driftsmiljøet for marinedieselmotorer
På grund af de betydelige forskelle i driftsmiljø, plads, forhold og faste enheder (på land) mellem marine dieselmotorer og faste enheder, er de uundgåeligt begrænset af disse faktorer under drift, og enhedsbelastningen vil også ændre sig i overensstemmelse hermed.
Følgende punkter er fremhævet til kort forklaring for at illustrere omfanget af deres indvirkning på enhedernes drift.
1. Alvorlige havforhold
Det refererer til de katastrofale hydrologiske og meteorologiske fænomener i havet forårsaget af faktorer som storme, sne, tsunamier og tyfoner.
Havforholdene ændrer sig til enhver tid på grund af forskellige faktorer, herunder rum, tid, vejr, skibsruter og geografiske og topografiske forhold, og situationen er ekstremt kompleks.
Som et gammelt ordsprog siger: "Der er en tre-fods bølge på havet selv uden vind", som er en billedbeskrivelse af havets farefulde vejr.
Og bølger er en af hovedårsagerne til den skjulte overbelastning af maskineriet.
Figur 1 Ændringer i dieselmotorens driftspunkt under forskellige navigationsforhold
Af figur 1 kan det ses, at hvis dieselmotoren kører med den nominelle belastningshastighedskarakteristik og arbejder sammen med propellen med den karakteristiske kurve I, er driftspunktet a. På dette tidspunkt udsender dieselmotoren den nominelle effekt Pe og driver propellen til at rotere med den nominelle hastighed ne.
Hvis skibets modstand stiger, bliver propellens fremdriftskarakteristiske kurve stejlere, for eksempel bliver den karakteristisk kurve II. Driftspunktet ændres således fra punkt a til punkt b. På nuværende tidspunkt, selvom dieselmotorens effekt og hastighed begge er lavere end de nominelle værdier, arbejder de allerede i over-momentområdet, hvilket er meget ugunstigt for dieselmotorens drift.
Omvendt, når skibets modstand falder, vil propellens fremdriftskarakteristiske kurve blive fladere, for eksempel vil den blive karakteristisk kurve III. Driftspunktet ændres således fra punkt a til punkt d. På nuværende tidspunkt, selvom dieselmotoren ikke arbejder i over-drejningsmomentområdet, overstiger både dieselmotorens hastighed og effekt de nominelle værdier ne og Pe. Dieselmotoren er også i en overbelastet tilstand, hvilket er meget ugunstigt for driften af dieselmotoren.
Modstanden af skibsnavigation vil blive påvirket af følgende ukontrollerbare faktorer:
Faktorer relateret til storme, sne og havforhold; faktorer relateret til retningen af havstrømmene; faktorer relateret til vandvejens topografi; faktorer relateret til sedimentet ved undervandsdelen af skroget; faktorer relateret til grundstødning og grundstødning; faktorer relateret til sammenfiltringen af propellen med fremmedlegemer; faktorer relateret til stigningen i slæbning (bugsering); faktorer relateret til propellens påvirkning på flydende genstande mv.
De kontrollerbare faktorer omfatter:
Skarpe sving under navigation; Starter; Smalle vandveje; Fortøjning; Acceleration; Omvendt navigation; Ændring af retning; Indlæsning mv.
Disse faktorer, enten alene eller i kombination, kan få enhedens faktiske fremdriftskurve (eller momentkarakteristiske kurve) til at afvige fra den oprindeligt designede fremdriftskarakteristik (eller momentgrænsekarakteristikkurve). Enhver bevægelse af den faktiske fremdrift til venstre eller højre vil føre til overbelastning af enhedens effekt, drejningsmoment eller hastighed.
Denne form for situation opstår gentagne gange og skiftevis under navigation i ugunstige vejr- og havforhold.
Når skibet er på toppen af bølgen, er propellen udsat for vandoverfladen, hvilket resulterer i nul-belastning i tomgang, en pludselig stigning i enhedshastigheden og hovedmotoren overskrider hastigheden (overløber).
Når skibet er ved bølgedalen, stiger volumen af skroget, der er nedsænket, pludselig, friktionsmodstanden øges pludselig, og hovedmotorens krumtapaksel (inklusive akslingen) er overbelastet. Samtidig øges propellens tryk og moment.
Denne ugunstige havtilstand forårsager langsgående og sideværts svajning af skibets skrog, hvilket vil resultere i begge ovennævnte to typer overbelastninger (faktisk ledsaget af overophedningsbelastning).
Og disse to typer overbelastning er de farligste for marine dieselmotorer.
Andre forskellige faktorer har også lignende skadelige virkninger på enheden, men sværhedsgraden varierer.
2. Skibet grundstødning eller løb på grund
Blandt de talrige søulykker er grundstødning eller grundstødning (inklusive at løbe ind i revet) begge alvorlige havkatastrofer.
Når en sådan ulykke sker, falder skibets hastighed pludselig fra normal hastighed til nul hastighed eller næsten nul hastighed øjeblikkeligt, men motoren fortsætter med at drive propellen i dens oprindelige tilstand.
Fra "Propeller Performance Characteristics Curve" kan det vides, at på dette tidspunkt vil propellens tryk og moment stige fra minimumsværdien til maksimumværdien.
Propellens arbejdsprincip fortæller os: "Efterhånden som hastigheden gradvist stiger, falder propellens trækkraft kontinuerligt. Når hastigheden når en vis værdi (generelt lidt større end H-værdien), er propellens trækkraft nul. Dette omtales almindeligvis som nultryk."
Omvendt, når hastigheden ændres fra den maksimale værdi til nul, når propellens angrebsvinkel sin maksimale værdi. På dette tidspunkt vil propellen, akslen og enheden alle lide under alvorlig overbelastning på grund af, at propellen genererer mere kraft og drejningsmoment end den konstruerede fremdriftskraft og drejningsmoment.
Efter at et skib har oplevet ovennævnte ulykker, for at redde sig selv og undslippe, bakker det ofte ved høj belastning i skibets nul-hastighedstilstand, hvilket kunstigt får enheden til at overarbejde.
3. Fremmedlegemer bliver viklet ind i propellen eller agterakslen
Når denne fejl opstår, øges belastningen på propellen pludselig, udstødningsrøgen fra motoren bliver sort, omdrejningstallet falder, og hvis det fortsætter i længere tid, vil det få temperaturen på kølevandet og smøreolien til at stige, forbrændingen forringes, og akslen og krumtapakslen bliver overbelastet.
4. Træk
Denne form for overbelastningstilstand forekommer for det meste i trawlfiskerfartøjer.
Hovedårsagen er, at når fiskenettet går ind i en stor gruppe fisk eller bliver fanget på en genstand (såsom et sunket skibsfragment, lille sten osv.), vil den oprindelige arbejdstilstand ændre sig, processen vil falde, og propellens angrebsvinkel ændres, hvilket resulterer i en stigning i fremdrift og drejningsmoment.
Denne situation vil forårsage langvarig overbelastning.
5. Propellens påvirkning af flydende genstande
I sådanne tilfælde vil propelbladene deformeres, propellens ydeevne vil forringes, især stigningen vil stige, den dynamiske balance vil blive forstyrret, og vibrationen vil intensiveres. Dette vil medføre en stigning i belastningen på forskellige lejer, hvilket fører til skader.
6. Øget friktionsmodstand på grund af tilsmudsning på skroget
Efterhånden som fartøjet opererer over tid, binder marine organismer (alger, skaldyr osv.) sig mere til skrogets overflade, hvilket forårsager øget korrosion.
Skrogets friktionsmodstand øges gradvist dag for dag. Ifølge relevante data stiger skrogets friktionskraft med en hastighed på 2% om året, hvilket uundgåeligt øger den ekstra belastning på enheden. "Propelfremdriftskarakteristikkurven" skifter til venstre, og enhedshastigheden falder.
Hvis den oprindelige indstillede hastighed bibeholdes på dette tidspunkt, kører enheden faktisk med et for højt effektniveau.
Denne situation kan let føre til, at enheden kører med for høj effekt i lang tid, hvilket forårsager stor skade.
7. Skibsvending
Hvert skib har som bekendt sin egen specifikke venderadius.
Denne egenskab har ringe indflydelse på skibe med en enkelt motor, men den er væsentlig for skibe med flere motorer.
Jo større og længere skibet er, jo større er dets venderadius (generelt omkring tre gange skibets længde), og jo længere er vendetiden. Indvirkningen på motorerne er mere tydelig.
Fordi de indre og ydre motorer er i forskellige radier under skibets drejning, er de afstande og kurser, de oplever, forskellige, og de processer, som propellerne oplever på den indre og ydre side af drejecirklen, er også forskellige. Følgelig er belastningerne (omdrejningshastigheder) af de indre og ydre motorer også forskellige.
Dette kan identificeres direkte fra ændringerne i enhedens udstødningsrøg. Hvis enhedens belastning (omdrejningshastighed) ikke er justeret på forhånd på dette tidspunkt, vil den indre enhed gå ind i en alvorlig overbelastet tilstand.
8. Navigation i smalle kanaler (lavt vand)
Når skibe går ind i floder (eller kanaler) fra havet eller bevæger sig fra dybvandsområder til lavvandede områder, opstår det såkaldte -"skibssugning (kystsugning eller bundsugning)-fænomen". Den mest direkte konsekvens af dette fænomen er en stigning i navigationsmodstand og et fald i hastighed.
Hvis hastigheden holdes blindt uden nogen ændring, vil motoren køre under en overbelastet tilstand.
III. Farer ved overbelastning og forebyggelse
Overbelastning opstår under driften af enheden, og årsagerne kan kun identificeres og analyseres gennem driftsprocessen.
Men generelt kan årsagerne tilskrives enten subjektive faktorer eller eksterne objektive faktorer.
Ydre negative faktorer kan afbødes gennem subjektive handlinger og adfærd. Det er særligt vigtigt at understrege behovet for at uddybe ens forståelse af den objektive verden, såsom formuleringen af hver flyveplan, analysen af vejrudsigter, forståelsen af besætningens tekniske tilstand, reaktionsforanstaltningerne osv. Passende operationelle teknikker bør vedtages for at klare de objektive driftsforhold.
Overbelastning opstår, når der er ubalance mellem motoren, propellen og skibet.
Den relative balance mellem de tre er garantien for at forhindre overbelastning.
Etableringen af denne balance er tilfældig (især relateret til havforholdene) og er baseret på gensidig afhængighed.
For at forhindre forekomsten af overbelastning for enheden bliver det meget vigtigt, at personalet har omfattende viden.
Især i moderne skibe med det integrerede maskin-pilotsystem bør både disciplinen motorstyring og førerfaget besidde den grundlæggende viden om relevante- tværfaglige områder. Enhver enkeltfaglig viden er utilstrækkelig i dag.
I moderne skibsoperationer er det utænkeligt for de besætningsmedlemmer, der ikke er bekendt med "fremdriftskarakteristikkurven", videnskabeligt at kontrollere skibets drift.
Og det er umuligt for de besætningsmedlemmer, der ikke kender skibets ydeevne, at tilpasse maskineriet til forskellige navigationsforhold.
Derfor bør det være en forudsætning for det forebyggende arbejde, hvordan man kan forbedre kvaliteten af besætningen, mens forskellige regler, procedurer og systemer kommer i anden række.
Uden personale af høj-kvalitet kan selv de bedste ting ikke implementeres korrekt.
At forhindre overbelastning af marine dieselmotorer er ofte vanskeligt at opnå.
1) Fordi ændringer i havforholdene er uforudsigelige på mikroniveau, er det mest optimistiske, vi kan gøre, at lave forudsigelser om deres makroskopiske ændringer, hvilket er af ringe betydning for-tekniske operationer på stedet.
Derfor er ændringerne i overbelastningen af motorenhederne også uforudsigelige. Forudsigelse kan ikke komme først, og forebyggelse kan ikke diskuteres.
2) Koordinering og samarbejde mellem motorafdelingen og styreafdelingen.
Under den faktiske drift, på grund af deres forskellige perspektiver på samme sag,
hver afdeling har sine egne prioriteter. Styreafdelingen tager højde for sikkerheden for hele skibet, mens maskinafdelingen overvejer maskinernes sikkerhed. Men ved kritiske havforhold, der kan medføre forskellige overbelastningssituationer, er det nødvendigt, at motorafdelingen følger styreafdelingens anvisninger, og dette kan ikke afvises.
Derfor er overbelastning uundgåelig, og motorafdelingen kan kun anmode om at minimere skadens omfang.
På nuværende tidspunkt er det uhensigtsmæssigt at understrege "forskrifter" eller "procedurer" for meget.
3) I tilfælde af ekstremt farlige skibsforhold, såsom grundstød eller stranding, er det for at sikre sikkerheden for fartøjet, personalet og lasten uundgåeligt at ofre sikkerheden for nogle af hovedmotorerne. Dette er også en form for forebyggelse.
4) I tilfælde af pludselige ulykker, såsom navigation i tåge, i smalle vandveje eller i komplekse kanaler, fuld-effekt bakgear eller skarpe sving, og undvigemanøvrer, der kan forekomme for at undgå kollisioner, skal alt udføres under overbelastede forhold.
5) Som en sidste udvej bør navigationsafdelingen overveje at indsætte et "søanker" for at beskytte hovedmotoren. Men på dette tidspunkt bør fartøjets manøvredygtighed vurderes omhyggeligt. Situationen for et magtesløst fartøj er ekstremt udfordrende.
6) For marine hoveddieselmotorer bør overdrevne forebyggende foranstaltninger ikke træffes under følgende navigationsforhold:
① Når du møder uundgåelige ugunstige vejrforhold (såsom storme, snestorme, tsunamier osv.) under navigation;
② Når vejret pludselig skifter på travle sejlruter;
③ Når du navigerer i smalle vandveje med gunstige vind- og strømforhold og høje strømningshastigheder;
④ Når der er risiko for kollision, og der skal træffes nødforanstaltninger.
I disse flere situationer, selvom der er risiko for overbelastning af motoren, er det stadig nødvendigt at gøre det af hensyn til hele skibets sikkerhed.
Den mindst tilladte driftstilstand er at opretholde tilstrækkelig styreeffektivitet (almindeligvis kendt som styrekraft) til skibets navigation.
Hvis motorens fremdrivningsfunktion medfører tab af nødvendig styreeffektivitet, risikerer skibet at kæntre.
Især under katastrofale vejrforhold, eller når der er risiko for kollision, kan der opstå alvorligere konsekvenser end motoroverbelastning, såsom ødelæggelse af skibe og tab af menneskeliv.
Dette er en nødvendig beredskabsplan, som skibsledelsen ikke kan undvære på forhånd.
Skaden ved motoroverbelastning for marinedieselmotorer er indlysende-.
I milde tilfælde accelererer det komponentslid (især bevægelige dele), forkorter maskinens levetid, reducerer økonomiske fordele og skader skibets driftseffektivitet.
I alvorlige tilfælde kan det forårsage en tragisk ulykke, hvor maskinen ødelægges og mennesker bliver dræbt, og alvorligt true driftsikkerheden.
Derfor bør forebyggelse af overdreven drift tages som nøglepunktet i forebyggelse af ulykker.
Især i situationer, hvor driftsfejl fører til overbelastning af motoren, bør der ringes hyppigt på en alarmklokke, og den bør elimineres.