Konvensjonelt indikator- og trekkdiagram
Eksempel 1 Tilstandskontroll MAN B&W 5L90MC
Vi antar at motoren er installert i et seilende skip med «fixed pitch» (FP) propell. Hovedmotor går med normal full belastning (NCR = Normal Continuous Rating).
Vi får oppgitt at 4 døgn etter avgang lastehavn blir det konstatert uregelmessigheter ved HM og det blir derfor foretatt en tilstandskontroll. Vedlegg 1 og 2 viser referansedata, og vedlegg 3 viser data fra tilstandskontrollen.
a) Vurder motorens driftstilstand med sikte på å finne årsaken(e) til uregelmessighetene.
b) Gi din anbefaling for tiltak og videre drift av HM.
Vedlegg 1 – «ME Cylinder Indication» for sylinder nr. 1 på simulator maskineriet - MAN B&W 5LMC90. Vi antar at data for de øvrige 4 sylindrene er lik sylinder nr. 1.
Vedlegg 2 - ME Turbocharger System (barometertrykk = 1 bar) Tilstandskontroll: Vedlegg 3
Barometric pressure: 1 bar
ME speed: 74 RPM
Index: 57.7 % (antas lik for alle sylindre)
Mean indicated pressures (bar):
1 2 3 4 5
14.6 16.5 16.4 16.4 16.5
Maximum pressures (bar):
1 2 3 4 5
117 125 124 125 124
Compression pressures: (bar)
1 2 3 4 5
100 104 103 104 104
Time of ignition:
Image media/196maskin.png not resolvable
1 2 3 4 5
5.4 4.6 4.7 4.6 4.7
Maximum injection pressures (bar):
1 2 3 4 5
715 716 715 717 716
Pressure injection opening (bar):
1 2 3 4 5
420 420 420 420 420
Time of injection:
1 2 3 4 5
- 1.4 - 1.3 - 1.4 - 1.4 - 1.3
Exhaust gas temperatures (°C):
1 2 3 4 5
365 348 345 348 349
Turbine inlet 1: 404°C 2: 405°C
Turbine outlet 1: 283°C 2: 284°C
Exhaust gas pressures:
Receiver : 1.58 bar
Turbine outlet 1: 253 mmWC 2: 258 mmWC
Turbochargers
Speed 1: 6700 RPM 2: 6750 RPM
Pressure drop filter 1: 112 mmWC 2: 115 mmWC
Pressure drop cooler 1: 175 mmWC 2: 171 mmWC
Scav. air pressure receiver 1.91 bar
Scav. air temp. 47 °C
Compressor inlet 1: 38 °C 2: 39 °C
Before cooler 1: 178 °C 2: 179 °C
After cooler 1: 46 °C 2: 47 °C
Løsning – Eksempel 1
a)
Tabellen viser parmeteravvik ved tilstandskontrollen med en kort vurdering.
Parameter Ref.
syl.
1 m/feil
Avvik snitt øvr.
syl Vurdering (stikkord)
Motorturt. (o/min) 74 74 0 - Regulator innstilling OK
MIP (bar) 15,94 14,6 - 1,44 16,08
Red syl 1, indikerer feil v/forbr. Snitt økt (+0,12) Þ litt økt skipsmotstand og økt varmebelastning (alle syl.)
Pumpeindeks (%) 56,49 57,7 +1,21 - Økt pga. effektutjevning og noe økt skipsmotstand
tm rom (°C) 40 38,5 0 - Marginal forskjell
tluft receiver (°C) 47 47 - - Termostatstyrt ok
pluft receiver (bar) 2,04 1,91 - 0,13 Red pga. red NTL, indikerer redusert luftmengde (GL)
pexh receiver (bar) 1,68 1,58 - 0,1 pluftrec > pexhrec OK (krav for å unngå tilbakeslag)
prec - pexh 0,36 0,33 - 0,03 Differanse økt litt Þ ok for renspyling og
luftfylling
texh receiver (°C) 372 401 + 29 Økt pga. dårlig forbr., etterbrann syl.1 og økt pådrag
texh (etter syl) (°C) 327 365 + 88 (347)
Økt syl 1 pga. sen tenning (feil v/forbr.), økt øvrige syl pga. økt pådrag og redusert luftfylling (mLf) etc.
TIGN (dgr) 3,04 5,4 +2,36 (4,6)
Sen syl 1 pga. sen innsprøyting og økt tf (red mLf, og feil v/innsprøyting?). Sen øvrige syl. pga. sen innsprøyting og økt tennforsinkelse mv.
Pmax (barg) 132,1 117 - 7 (124) Lavest syl 1 pga. lavt pkomp og sen tenning
PCOMPR (barg) 108,3 100 - 3,6 103,6 Lav syl 1, (- 3,6 bar) ind. gjennomslag (se kontroll)
Tennsprang 23,8 17 - 8,9 20,4 Red syl 1 pga. sen tenning. Red. øvrige syl pga.
sen tenning (VIT regulering)
PINJO (barg) 420 420 0 420 Uforandret OK (innstilt fjærtrykk)
PINJM (barg) 717,8 715 715 Marginal endring – indikerer pumper ok
TINJO (dgr) - 2,0 - 1,4 + 0,6 -1,35 Sen alle pga. VIT regulering, pga. økt indeks
Tennforsinkelse (dgr) 5,04 6,8 +1,76 5,95
Økt syl 1 pga. lavt tK (red pkomp) og redusert mLf,), økt øvrige syl pga. redusert luftfylling (mLf)
Turbo
N (o/min) 7250 6700 - 550 Indikerer belegg/feil i luft/exh system nr 1
Dt (turb) (K) 131 121 - 10
Indikerer belegg turbin 1
(Merk at Dt is øker ved økt innløpstemperatur)
Dt (TLkomp) (K) 133 140 + 7 Indikerer redusert hiK og belegg TL kompressor 1
1 Dp L.kjøler (mmVS) 169 175 + 6 Liten økning (v/red GL) Þ noe belegg, men kjøler 1 ok
Dp luft filt (mmVS) 112 112 - Filter 1 ok
pexh turb ut (mm
VS) 200 253 + 53
Økt v/red Gexh og indikerer belegg avgasskjele Þsotblåse kjel ved en passende anledning.
Turbo
2
N (o/min) 7240 6750 - 500 Samme som turbo 1
Dt (turbin) (K) 131 120 - 11 Indikerer belegg turbin 2
Dt (TL komp)(K) 133 140 + 7 Som TL nr. 1
Dp L.kjøler (mmVS) 169 171 + 2 Marginal økning v/red GL indikerer kjøler 2 ok
Dpluft filt (mmVS) 112 115 + 3 Indikerer filter 2 ok
pexh turb.ut(mmVS) 200 258 + 58 Som TL nr. 1
Løsning eksempel 1a) forts.
Vi ser nærmere på parameteravvik for syl 1:
Pkomp er ca. 3,6 bar lavere enn snitt for de øvrige 4 sylindrene, noe som indikerer gjennomslag. Dette kan teoretisk også skyldes lekk avgassventil, men en så vidt stor reduksjon betyr stor lekkasje, og ville trolig føre til større økning (+ 28) av eksos- temperaturen. Vi kan derfor praktisk utelukke lekk avgassventil.
Pmax er ca. 7 bar lavere for syl 1 enn snitt for øvrige sylindre, dette som følge av redusert pkomp, senere tenning og økt tennforsinkelse. (Her kan vi imidlertid anta at økning av tennforsinkelsen skyldes feil ved forstøvning og evt. redusert luftfylling, noe som normalt ikke medfører rask trykkstigning og fare for ringkollaps).
Tennspranget er lavest for syl. 1 og indikerer altså sen tenning, men reduksjonen må for øvrig anses normal.
(Ref. ovennevnte data).
Maks innsprøytingstrykk er redusert marginalt (- 2,8 bar) for alle syl, noe som indikerer at brennstoff pumpene er OK. Innsprøytings tidspunkt er videre omtrent lik for alle og bekrefter at pumpene er ok. Vi kan imidlertid ikke utelukke at viskositeten er litt lav, sett i forhold til referansedataene.
MIP i syl 1 er ca. 1,5 bar lavere enn snittverdien, noe som indikerer energitap og feil v/forbrenningen i denne sylinderen.
Pumpeindeks er økt (alle syl), dette for å utjevne effekttap i sylinder 1.
Tennforsinkelsen er økt, mest for sylinder 1 (+ 1,76), noe som indikerer feil v/forstøvning og/eller redusert luftfylling (redusert pkomp).
Konklusjon - syl 1:
1. Fastbrente/brukne kompresjonsringer.
2. Mulig feil/skade på brennstoffventil.
Begge alternativer gir altså symptomer i tråd med observerte driftsparametere og må derfor anses som mulige feil på sylinder nr. 1.
Andre parameteravvik/feil:
- Snitt MIP er økt (marginalt), og indikerer noe økt skipsmotstand (evt. motstrøm) ⇒ økt
varmebelastning for alle sylindre. For syl 1 pga. dårlig forbrenning (redusert luftfylling) og øvrige sylindre pga.
økt pådrag, dvs. økt MIP pga. effektutjevning.
- Spyletrykk er redusert, noe som følger av redusert turtall (N ), begge ladere. Dette er en indikasjon på redusert luftgjennomgang G
- Avgasstemperatur i receiver er økt fra 372 til 401°C (+29°C), noe vi kan anta skyldes dårlig forbrenning syl 1, samt redusert luftgjennomgang og økt pådrag for de øvrige sylinderne.
- Temperaturfall over turbin (Δt ) er redusert for begge ladere og indikerer belegg på begge turbiner og/eller dyseringer.
TL L
T
massestrøm gass gjennom begge turbiner og omtrent like mye belegg på begge.
- Δt er økt (+ 7) for begge kompressorer, samtidig som trykkforhold (p /p ) er redusert. Dette kan forklares, dels med at kompressorene arbeider utenfor optimalt driftsområde (gir redusert η ) og dels med belegg på begge TL kompressorer.
- Δp 1 og 2 er økt litt, men økningen anses marginal, dvs. begge kjølerne anses OK.
- p utløp turbiner er økt ved redusert G ⇒ indikerer belegg i avgasskjel.
- Δp luftfilter 1 og 2 er økt litt, men økningen anses marginal ⇒ indikerer luftfiltre ok.
- Pkomp, kontroll:
≈ konst ⇒ Ref: ⇒ 35,95 ⋅ 2,91 = 104,6 dvs. 103,6 barg
Kontrollen indikerer altså at kompresjonsringer og ventiler sylinder 2, 3, 4 og 5 fungerer ok, mens det altså er tegn til begynnende gjennomslag i sylinder 1.
Anmerkning
Gjennomslag i syl. 1 kan teoretisk også knyttes til feil ved sylinderoljetilførsel, evt. pga. tette rør i lubrikator og mengde mv. Dette bør derfor også kontrolleres ved første anledning.
1b) Tiltak
Tiltak - gjennomslag
Begynnende gjennomslag er en så vidt alvorlig feil at denne bør rettes opp straks for å unngå skader på sylinderenheten.
Vi bør derfor iverksette følgende tiltak:
Varsle bro om behov for en kort stopp for inspeksjon av ringer, foring og stempel via spyleporter, samt at det kan bli nødvendig å stoppe HM for å henge opp en brennstoff- pumpe og/eller redusere motorbelastningen (redusere indeks syl. nr. 1).
Da gjennomslaget her anses begrenset, kan vi anta at det skyldes fastbrente ringer og jeg foreslår derfor følgende tiltak:
Kople ut VIT reguleringen.
Redusere turtall/belastning til omkring 80%.
Redusere pumpeindeks på sylinder 1 inntil gjennomslaget forsvinner og samtidig øke sylinderoljemengden til maks på denne sylinderen.
Fastbrente ringer vil da normalt løsne etter noen få minutter/timer og normal drift kan deretter gradvis gjenopprettes.
Andre tiltak
Antar at årsaken til gjennomslaget var fastbrente ringer og at ovennevnte tiltak var tilstrekkelige for å gjenopprette ringfunksjonen.
Deretter vil jeg iverksette følgende strakstiltak:
Vannvaske begge TL kompressor («full ahead»).
Vannvaske begge TL turbiner («slow ahead»).
K1 2 1
iK
kjøler
exh exh
pk
=
psp