Nguyên nhân và giải pháp khắc phục sự cố ở chế độ tải thấp trên động cơ thế hệ mới ME-B hãng MAN B&W

Bài viết này chỉ ra những nguyên nhân gây ra một số sự cố trên động cơ thế hệ mới MAN B&W ME-B khi hoạt động ở chế độ tải thấp và đề xuất các biện pháp phòng ngừa, xử lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên nhân và giải pháp khắc phục sự cố ở chế độ tải thấp trên động cơ thế hệ mới ME-B hãng MAN B&W CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2017 cứu tránh được nguy cơ hư hại động cơ thật khi sử dụng các nhiên liệu diesel sinh học mới trong các nghiên cứu về cặn buồng cháy. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mathews WS, Lee CF, Peters JE (2003).“Experimental investigations of spray/wall impingement”. Atomization and Sprays; 13: 223-242. [2] Sinha S and Agarwal AK(2007). “Experimental investigation of the combustion characteristics of a bio-diesel (rice-bran oil methyl ester)-fuelled direct-injection transportation diesel engine”. Proc. IMechE: J. Automobile Engineering; 221 (Part D): 921-932. [3] Edwards JC and Choate PJ (1993). “Average molecular structure of gasoline engine combustion chamber deposits obtained by solid state 13C, 31P, and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy”. SAE paper; No. 932811. Ngày nhận bài: 7/3/2017 Ngày phản biện: 23/3/2017 Ngày duyệt đăng: 28/3/2017 NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ Ở CHẾ ĐỘ TẢI THẤP TRÊN ĐỘNG CƠ THẾ HỆ MỚI ME-B HÃNG MAN B&W CAUSES AND PROPOSED REMEDIES FOR THE TROUBLES ON THE NEW TYPE ME-B OF MAN B&W ENGINE AT LOW LOAD OPERATIONMODE NGUYỄN TRÍ MINH, CAO VĂN BÍNH, MAI THẾ TRỌNG Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Bài báo này chỉ ra những nguyên nhân gây ra một số sự cố trên động cơ thế hệ mới MAN B&W ME-B khi hoạt động ở chế độ tải thấp và đề xuất các biện pháp phòng ngừa, xử lý. Từ khóa: Động cơ ME-B, van ELFI, xupap xả, bơm cao áp, tải thấp. Abstract This paper presents reasons and proposes methods to prevent and to solve troubles on the new type Man B&W ME-B engine at low load operation mode. Keywords: ME-B engine, ELFI valve, exhaust valve, fuel pump, low load. 1. Động cơ ME-B và những đặc điểm cơ bản Là một trong những dòng động cơ được sử dụng khá rộng rãi trong thời gian gần đây nhờ những ưu điểm vượt trội về kiểm soát phát thải ô nhiễm khí thải, tiết kiệm nhiên liệu, dầu bôi trơn.Tuy nhiên, với sự lựa chọn chế độ khai thác khác nhau, đặc biệt là khai thác lâu dài ở chế độ tải thấp đã dẫn đến những sự cố nằm ngoài khả năng dự đoán của các nhà chế tạo động cơ. Động cơ thế hệ ME-B được đưa vào sản xuất lần đầu tiên năm 2007, tức là nhiều năm sau khi giới thiệu dòng động cơ ME-C, với mục tiêu:  Cải thiện khả năng làm việc ở chế độ nhỏ tải.  Giảm suất tiêu hao nhiên liệu, suất tiêu hao dầu bôi trơn xy lanh.  Cải thiện phát thải trong khí xả gây ô nhiễm không khí (về thành phần NO x, về hàm lượng muội, khói đen).  Tích hợp hệ thống theo dõi và chấn đoán kỹ thuật động cơ. Hình 1. Khối điều khiển cấp nhiên liệu động cơ ME-B Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 50 - 4/2017 43  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2017 Bên cạnh những ưu điểm đó, động cơ ME-B còn mang những đặc điểm đáng lưu ý sau đây:  Bơm cao áp không phải lai dẫn bởi cam cơ khí mà được lai bởi piston thủy lực. Dầu thủy lực tác động lên piston này được điều khiển bởi van ELFI. Áp suất dầu thủy lực thay đổi theo phụ tải.  Plunger của bơm cao áp không có lò xo cơ khí để trả lại vị trí ban đầu. Chuyển động theo chiều ngược lại của plunger được thực hiện nhờ lực tạo bởi áp suất nhiên liệu tác động lên bề mặt trên của plunger.  Plunger của bơm cao áp không phải dạng rãnh xéo (Hình 2).  Hành trình của plunger thay đổi khi lượng nhiên liệu cấp thay đổi.  Bơm cao áp trên thế hệ ME-B không có các cảm biến vị trí plunger.  Trên thân bơm cao áp có van hút, không phải là cửa hút như với các động cơ trước đây.  Áp suất nhiên liệu trước khi vào bơm cao áp yêu cầu duy trì khá cao (~10 bar).  Áp suất dầu thủy lực được duy trì ổn định nhờ bình tích năng chứa khí ni tơ (~140 bar N 2), tuy nhiên áp suất này dễ bị giảm do rò lọt. Đây là nguyên nhân những sự cố bắt nguồn từ các đặc điểm thiết kế chưa phù hợp cũng như lý do khách quan trong quá trình chế tạo cần được xem xét và khuyến cáo đối với người khai thác. 2. Các sự cố khi khai thác ở chế độ nhỏ tải 2.1. Sự cố trên xupap xả, nguyên nhân và giải pháp Phạm vi ảnh hưởng: Sự cố xảy ra trên dòng động cơ MAN B&W 6S46 ME-B8.3, trên các tàu sê ri 34000 DWT của các chủ tàu khác nhau, trong đó chủ tàu Wisdom Marine Hình 2. Bơm cao áp động cơ MAN B&W thế hệ ME Lines có tàu Daiwan Champion, Daiwan và động cơ thế hệ MC Dolphin, Daiwan Justice cùng sê ri, các động cơ được sản xuất tại DMC (TQ), HITACHI (Nhật) theo nhượng quyền của MAN B&W. Hiện tượng: Khi máy chính chạy nhỏ tải ở chế độ hành trình biển, trong thời gian tăng tải cho động cơ lên giá trị khai thác thông thường ít nhất 1 giờ hoạt động để rửa tua bin, thổi muội nồi hơi, ở giai đoạn tải tăng lên đến 60-80%, đột nhiên tốc độ động cơ dao động mạnh, chỉ báo tải tăng vọt, chỉ báo lượng nhiên liệu cấp tăng cao thậm chí đến 100%. Hình 3. Bố trí piston ME-V Hình 4. Hiện tượng trên cơ cấu chỉ báo của xupap xả Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 50 - 4/2017 44  CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2017 Khoảng vài giây hoặc lâu hơn sau đó, xuất hiện tiếng va đập lớn ở phía xupap xả động cơ, ngay sau đó tốc độ động cơ trở lại bình thường, tuy nhiên hiện tượng có thể lặp lại liên tục hoặc tốc độ động cơ dao động không dứt. Qua kiểm tra cơ cấu chỉ thị xupap có thể thấy xupap không đóng hoàn toàn (độ lệch khoảng 1 cm), hành trình toàn bộ của xupap không thay đổi. Ở chế độ tải thông thường (65-80%) khi hành trình biển, không xảy ra hiện tượng nói trên. Xử lý tức th ...