I. Symptômes de l'apparition du défaut
Les trois moteurs diesel générateurs de la roue Kote nenhai sont tous des moteurs diesel japonais Yanmar, modèle EY26, d'une puissance de 1620 kW et d'une vitesse nominale de 720 tr/min, qui sont des moteurs diesel à quatre temps, six cylindres à vitesse moyenne.
Un mois s'était écoulé depuis la révision complète du moteur diesel du générateur n°2. Lors d'une inspection de routine de la salle des machines pendant le service et le ravitaillement en carburant lors d'un voyage de la Malaisie vers l'Afrique, il a été observé que les températures d'échappement des cylindres n° 1 et n° 4 du moteur diesel du générateur n° 2 étaient nettement supérieures à celles des autres cylindres. Une comparaison avec les spécifications du fabricant a indiqué que ces températures dépassaient les valeurs standards fournies dans le manuel. Malgré cette anomalie, tous les autres paramètres opérationnels du moteur diesel du générateur sont restés dans les limites normales et aucun bruit, vibration ou odeur anormale n'a été détecté.
II. Analyse des causes possibles du défaut de température d'échappement élevée
La température d'échappement élevée d'un moteur diesel de générateur peut être attribuée à plusieurs facteurs, principalement liés au système de carburant, aux systèmes d'admission et d'échappement, à l'usure des composants et à d'autres problèmes divers. Cependant, les principales causes sont généralement associées à la qualité de la combustion du carburant et à l’échange d’air.
1. Problèmes du système de carburant
(1) Viscosité excessive du carburant ou mauvaise qualité du carburant
1) Viscosité excessive du carburant
① Les moteurs diesel du générateur Yanmar à bord du navire Kote Nenhai utilisent du fioul lourd (HFO) lorsque la charge dépasse 25 %. Si la charge n'atteint pas le seuil requis pendant le fonctionnement du HFO, un débit de carburant insuffisant et une perte de chaleur excessive peuvent entraîner une basse température de l'huile ou une viscosité élevée. Cela entraîne une mauvaise atomisation, provoquant une combustion retardée dans le cylindre et une post-combustion prolongée, conduisant finalement à des températures d'échappement élevées.
② Le système de carburant du Kote Nenhai est partagé entre le moteur principal et les moteurs diesel du générateur. Après l'accostage, lorsque le moteur principal est arrêté, la faible consommation de carburant des moteurs diesel du générateur rend difficile le maintien d'une température optimale par le système de chauffage automatique du carburant. Des ajustements manuels pour réduire le volume de vapeur sont souvent nécessaires. Si le volume de vapeur est excessivement réduit, la température de l'huile peut chuter trop bas, ce qui entraînera une mauvaise atomisation et une post-combustion prolongée, augmentant ainsi la température des gaz d'échappement.
2) Mauvaise qualité du carburant
Les propriétés du carburant telles que l’indice de cétane et la viscosité ont un impact direct sur l’efficacité de l’allumage et de la combustion. De faibles indices de cétane prolongent la période de retard d'allumage, conduisant à une combustion grossière et à un allumage tardif, ce qui augmente la pression de combustion maximale et la température des gaz d'échappement [3]. À l’inverse, un indice de cétane trop élevé peut entraîner une combustion incomplète et une qualité de combustion détériorée, augmentant également la température des gaz d’échappement. Une viscosité élevée du carburant altère l'atomisation, conduisant à une combustion incomplète et à une augmentation supplémentaire de la température des gaz d'échappement. Par conséquent, une mauvaise qualité du carburant affecte l’atomisation et la combustion, contribuant ainsi à des températures d’échappement plus élevées dans l’ensemble du moteur diesel du générateur.
(2) Pannes du système d'alimentation en carburant et d'injection
1) Dysfonctionnement de l'injecteur
Une température d'échappement élevée peut être causée par une faible pression d'ouverture de la soupape en raison de ressorts de pression cassés ou desserrés, de contre-écrous desserrés, d'une mauvaise installation ou d'injecteurs coincés. Ces conditions peuvent conduire à un début précoce de l’injection et à une fin retardée de l’injection, prolongeant la durée de l’injection et dégradant la qualité de l’atomisation. Cela empêche un bon mélange du carburant avec l'air frais, ce qui détériore la qualité de la combustion et provoque une postcombustion grave, une surchauffe des composants et une augmentation de la température des gaz d'échappement. De plus, un diamètre élargi de la buse d'injecteur peut nuire à l'atomisation et à la combustion, tandis qu'une mauvaise étanchéité de la surface du cône de la buse d'injection ou des trous et fissures induits par l'érosion peuvent provoquer une fuite de carburant, prolongeant la période de post-combustion et détériorant davantage la qualité de la combustion. Dans de tels cas, l'injecteur doit être inspecté pour détecter toute accumulation de carbone et des tests de pression d'ouverture de vanne, d'étanchéité et de qualité d'atomisation doivent être effectués pour diagnostiquer le problème.
2) Panne de la pompe d’injection de carburant
La température d'échappement peut également augmenter en raison d'une usure excessive entre le piston et le manchon, réduisant les performances d'étanchéité et la pression d'injection, conduisant à une mauvaise atomisation et à un angle d'avance d'injection plus petit. Une usure importante entre la soupape et le siège de soupape peut également réduire les performances d'étanchéité, provoquant une chute de la pression résiduelle dans la conduite de carburant haute pression et une réduction du volume d'injection, qui affectent toutes deux la qualité de l'atomisation et le processus de combustion, détériorant finalement la qualité de la combustion et augmentant la qualité de la combustion. température d'échappement.
3) Filtre à carburant endommagé
Un filtre à carburant endommagé peut dégrader la qualité du carburant entrant dans la chambre de combustion, laissant place à des particules de carburant plus grosses qui ne peuvent pas se décomposer et brûler complètement, entraînant une mauvaise atomisation et une mauvaise qualité de combustion, et par conséquent une augmentation de la température des gaz d'échappement. Ce scénario peut être exclu si un seul cylindre présente une température d’échappement anormalement élevée.
2. Problèmes de système d'admission et d'échappement
1) Dysfonctionnements de la soupape d’admission
Une cause possible d'un dysfonctionnement de la soupape d'admission est une usure importante du haut de la tige de la soupape d'admission, entraînant un jeu excessif des soupapes. Cela affecte le calage de la soupape d’admission, la faisant s’ouvrir tard et se fermer tôt. Par conséquent, la quantité d'air frais entrant dans la chambre de combustion est considérablement réduite, ce qui entraîne une pression de compression plus faible à la fin de la course de compression, une combustion incomplète du carburant, une qualité de combustion détériorée et une augmentation de la température des gaz d'échappement.
Un autre problème potentiel est une usure importante de la surface du cône d'étanchéité de la soupape d'admission ou une érosion du disque de soupape, ou encore le blocage de la soupape d'admission en position ouverte. Ces conditions empêchent la soupape d'admission de se fermer hermétiquement, permettant à l'air frais de s'échapper de la chambre de combustion par la soupape d'admission, réduisant ainsi le volume d'air, détériorant la qualité de la combustion et augmentant la température des gaz d'échappement.
Cette situation peut être diagnostiquée en mesurant le jeu des soupapes de la soupape d'admission et en effectuant un test d'étanchéité sur le disque de soupape.
2) Dysfonctionnements de la soupape d’échappement
Les dysfonctionnements des soupapes d’échappement peuvent être causés par plusieurs facteurs :
- Erosion du disque de soupape d'échappement, entraînant de petits trous.
- La soupape d'échappement étant bloquée en position ouverte.
- Marques et piqûres sur la ligne d'étanchéité du disque de soupape d'échappement, entraînant une mauvaise étanchéité.
Ces problèmes permettent à l'air frais de s'échapper de la soupape d'échappement, réduisant ainsi le volume d'air dans le cylindre, abaissant la pression de compression, détériorant la qualité de la combustion et augmentant la température des gaz d'échappement.
Cette situation peut être identifiée en vérifiant l'état d'étanchéité du disque de la soupape d'échappement et en vérifiant la flexibilité de la soupape d'échappement.
3) Dysfonctionnements du mécanisme d’entraînement des soupapes
Des dysfonctionnements dans le mécanisme d'entraînement des soupapes peuvent provenir de :
- Vis de réglage desserrées pour le culbuteur qui ajuste le jeu des soupapes.
- Forte usure du culbuteur en contact avec la tige de soupape d'admission.
- Tiges de poussée pliées ou déformées.
- Usure importante du galet et de la came.
Ces conditions entraînent une augmentation du jeu des soupapes d'admission, modifiant le calage de la soupape d'admission, provoquant son ouverture tardive et sa fermeture précoce, réduisant la quantité d'air frais entrant dans la chambre de combustion, détériorant la qualité de la combustion et augmentant la température des gaz d'échappement.
De plus, des vis de réglage trop serrées peuvent entraîner un jeu insuffisant aux soupapes d'admission et d'échappement. Lorsque les soupapes atteignent leur température de fonctionnement maximale, elles peuvent ne pas se fermer hermétiquement, ce qui entraîne des fuites, une érosion accrue du disque de soupape, une réduction du volume d'air dans le cylindre, une qualité de combustion détériorée et une augmentation de la température des gaz d'échappement.
Cette situation peut être vérifiée en mesurant le jeu des soupapes d'admission et d'échappement.
III. Mesures de résolution des pannes et enseignements tirés
1. Mesures prises pour la manipulation
1) Après avoir découvert le dysfonctionnement lors d'un ravitaillement de routine, je me suis immédiatement rendu sur le moteur diesel du générateur pour procéder à une inspection approfondie des symptômes de panne. Par la suite, j'ai démarré le moteur diesel du générateur n°1 de secours, synchronisé l'alimentation électrique, puis débranché le moteur diesel du générateur n°2. Après avoir terminé l'opération de vidange d'huile, j'ai décidé d'arrêter le moteur pour une inspection détaillée. L'inspection initiale a révélé que la position globale de la manette des gaz se situait dans les limites normales. Ensuite, j'ai retiré les injecteurs de carburant des culasses et effectué des tests de pression d'ouverture des soupapes, des tests d'atomisation et des tests d'étanchéité sur tous les injecteurs déposés.
Les tests ont indiqué que les pressions d'ouverture des vannes étaient légèrement inférieures à celles spécifiées. Après avoir ajusté les pressions d'ouverture des vannes aux valeurs requises, les injecteurs ont été réinstallés sur le générateur. Sur la base de la séquence de tir (1-5-3-6-2-4), j'ai apporté des ajustements mineurs à l'alimentation en carburant de chaque cylindre. Cependant, après avoir redémarré et fait fonctionner le moteur diesel du générateur pendant un certain temps, le même problème de température d'échappement élevée a persisté.
2) Suite à cela, j'ai inspecté la pompe à carburant haute pression et ajusté le calage de l'alimentation en carburant. Malgré ces ajustements, la température des gaz d’échappement des cylindres concernés est restée élevée. Soupçonnant un encrassement des tuyaux d'échappement, j'ai démonté les collecteurs d'échappement pour inspection, mais j'ai trouvé un minimum de suie et aucune condition anormale. J'ai ensuite fait tourner le moteur et mesuré le jeu des soupapes d'admission et d'échappement pour chaque cylindre. Les mesures ont révélé que les jeux des soupapes d'admission pour les cylindres 1 et 4 étaient nettement supérieurs aux valeurs normales de jeu de travail. Après une inspection plus approfondie, il était évident que les tiges de soupape d'admission et les culbuteurs présentaient une usure importante, et que les vis de réglage du jeu des soupapes sur les culbuteurs étaient desserrées. Enfin, j'ai ajusté le jeu des soupapes d'admission à la valeur spécifiée (0,3 mm) et serré les vis de réglage. De plus, j'ai remplacé le tamis filtrant du côté admission de la turbine. Après avoir fait fonctionner le moteur diesel du générateur pendant un certain temps, les températures d'échappement sont revenues à la plage de fonctionnement normale.
2. Leçons apprises
Après avoir examiné le journal du moteur auxiliaire, mesuré la température de l'eau de mer et consulté le personnel de la salle des machines, il a été découvert que les températures d'échappement des cylindres 1 et 4 avaient été constamment plus élevées que celles des autres cylindres pendant plusieurs jours alors que nous naviguions dans une zone relativement plus froide. eaux de la mer de Chine. Initialement, la différence de température n'était pas significative, ce qui a conduit l'ingénieur en chef à négliger le problème et à retarder l'enquête sur la cause des températures d'échappement élevées dans les cylindres 1 et 4. Aucune mesure immédiate n'a été prise pour remédier au jeu excessif des soupapes d'admission et aux vis de réglage desserrées. ce qui a accéléré l'usure entre les culbuteurs et les tiges de soupape d'admission, augmentant encore le jeu des soupapes. Au fil du temps, le problème s'est aggravé, la différence de température des gaz d'échappement approchant des niveaux critiques, provoquant une surchauffe et affectant la durée de vie et la sécurité des composants.
Bien qu’aucun accident majeur ne se soit produit, l’incident constitue une leçon profonde. Cela souligne l’importance pour les ingénieurs d’analyser et de résoudre rapidement tout défaut, quelle que soit sa gravité apparente, afin d’éviter toute escalade vers des problèmes plus graves. Les ingénieurs doivent accroître leur sensibilisation à la gestion de la sécurité des équipements, améliorer les pratiques de maintenance quotidienne et maintenir un niveau élevé de responsabilité pour garantir l'exploitation sûre du navire.