De economische werking van moderne grote dieselmotoren is afhankelijk van uitlaatgasturbocompressoren, die het vermogen van dieselmotoren met ongeveer 30% kunnen vergroten. Om aan de vraag naar turbocompressoren in dieselmotoren met hoog vermogen te voldoen, heeft het MAN-bedrijf gebruik gemaakt van de nieuwste ontwikkelingsresultaten en productietechnologie, vertrouwend op zijn ervaring in de onafhankelijke productie van dieselmotoren en turbocompressoren, om de TCA-serie turbocompressoren te ontwikkelen die geschikt zijn voor dieselmotoren met een vermogen variërend van 5400 tot 30.000 kW.
Een reddingsschip is uitgerust met twee MAN6L48/60CR-dieselmotoren met elektronische brandstofinjectie, met een vermogen van 7200 kW × 2, en elke hoofdmotor is uitgerust met één TCA55-42W-turbocompressor. De maximale snelheid van de rotor van de turbocompressor tijdens kortstondig gebruik bedraagt 19800 tpm, en de maximale snelheid van de rotor tijdens continu gebruik is 19400 tpm. De maximale turbodruk kan 4 bar bereiken en de maximaal toegestane inlaattemperatuur van de uitlaatturbine is 600 graden.
Op een dag, terwijl het schip normaal voer, gaf de rechter hoofdmotorbewakingscomputer op het bedieningspaneel van de machinekamer plotseling een alarm weer van "turbineschijfkoelluchtdruk laag" en activeerde een verzoek om de belasting van de rechterhoofdmotor te verminderen. De dienstdoende machinist bracht de brug onmiddellijk op de hoogte van deze situatie, en de rechterhoofdmotor moet voor gebruik worden teruggebracht tot minder dan 50% belasting. Na ontvangst van de melding heeft de chauffeur direct een lastreductiehandeling op de rechter hoofdmotor uitgevoerd. Op dit moment drukt de ingenieur op de resetknop voor het mute-alarm op de rechter hoofdmonitorcomputer van het bedieningspaneel en het alarm voor lage luchtkoeldruk van de turbineschijf van de turbocompressor verdwijnt.
Vervolgens werd de handleiding van de hoofdmotorturbocompressor geraadpleegd. De handleiding bepaalde dat de maximale belasting van de turbocompressor-turbineschijf van de hoofdmotor niet hoger mag zijn dan 70% zonder enige boost-luchtkoeling (de fabrikant stelt de koeldruk van de turbocompressor-turbineschijf in die overeenkomt met de snelheid van de turbocompressor in het monitoringcomputerprogramma. Zodra de koeldruk afwijking groter is dan de ingestelde waarde ± 50 mbar, wordt het alarm geactiveerd na een vertraging van 60 seconden, op voorwaarde dat de snelheid van de turbocompressor groter is dan of gelijk is aan 11600 tpm en de turbine van de turbocompressor de bewaking van de schijfkoeldruk wordt van kracht). De handleiding vermeldde echter niet specifiek de reden voor het alarm voor een lage koelluchtdruk voor de turbineschijf van de turbocompressor.
Het koelsysteem van de turbineschijf van de turbocompressor wordt weergegeven in het diagram.
Uit het diagram blijkt dat het koelsysteem van de turbineschijf van de turbocompressor hoofdzakelijk bestaat uit de luchtinlaatleiding 2 (8) van de turbineschijf, de druksensor 4 van de koelleiding, de inlaatleiding 3 van de koeldruksensor en het gastheerbesturingssysteem. 5.
De belangrijkste redenen voor de lage luchtkoeldruk van de turbocompressorschijf in de hoofdmotor zijn als volgt: (1) De druksensor van de koelleiding is beschadigd, wat resulteert in vals alarm; (2) De inlaatleiding van de druksensor van de koelleiding lekte lucht, waardoor de druksensor een lage druk voelde; (3) Lekkage in de koelleiding veroorzaakt een alarm voor lage koeldruk.
Nadat het schip was aangemeerd, heeft de motorsupervisor eerst een kalibratietest uitgevoerd op de koelleidingdruksensoren van de linker en rechter hoofdmotorboosters. De testwaarden van de linker en rechter druksensor waren hetzelfde en de fout van de druksensor werd uitgesloten. Vervolgens werd een inspectie uitgevoerd aan de inlaatleiding van de koelleidingsensor van de rechter hoofdmotor en bleek dat de leiding normaal was zonder enige luchtlekkage.
De inlaatpijp van de koelpijp is verdeeld in twee delen: het binnenste en het buitenste deel. De koelluchtinlaatleiding voor de turbineschijf aan de buitenzijde is eenvoudig te inspecteren, goed aangesloten en kent geen mogelijkheid tot luchtlekkage. Vervolgens heeft de motorsupervisor de koelleiding van de turbineschijf in de uitlaatgasinlaatkamer van de rechter hoofdmotorturbocompressor gedemonteerd en geïnspecteerd. Het bleek dat de schroefdraadhulsverbinding bij de haakse elleboog van de koelinlaatpijp van de turbineschijf in de uitlaatgaskamer eraf was gevallen en vastzat aan de mondstukring, samen met de gebroken koelpijpverbinding aan de basis van de koelpijp. pijp.
Om veiligheidsredenen werd ook een inspectie uitgevoerd aan de luchtkoelleiding van de turbineschijf van de linker hoofdmotor, en er werd vastgesteld dat de bouten van de luchtkoelingshuls in de inlaatkamer van de linker turboturbine van de hoofdmotor alleen los zaten en niet beschadigd.
Wanneer bovengenoemde gebreken optreden is het schip nog geen 1 jaar uit de fabriek en hebben de linker en rechter hoofdmotoren ruim 1000 uur gedraaid en vallen nog onder de garantie. Het scheepsmanagementpersoneel meldde bovenstaande situatie onmiddellijk aan de supervisor van het vlootonderhoud en de belangrijkste motorserviceverlener. Na ontvangst van de feedback hechtte de hoofdmotorfabrikant er veel belang aan en stuurde relevante dienstverleners om de rechter inlaathuls van de hoofdmotor te vervangen en de luchtkoelingsmof van de linker hoofdmotorturbocompressor opnieuw vast te draaien. Het losgemaakte luchtkoelpijponderdeel van de turbineschijf werd geblokkeerd door de mondstukring en kwam niet in het uiteinde van de uitlaatturbinerotor van de turbocompressor terecht, wat geen ernstige mechanische ongelukken veroorzaakte.
Zodra de diameter van het losgemaakte onderdeel kleiner is dan de opening van het luchtuitlaatkanaal van de sproeierring, komt het losgemaakte onderdeel in de turbinebladen terecht, wat schade aan de bladen kan veroorzaken of zelfs de gehele turbo onbruikbaar kan maken, met aanzienlijke verliezen tot gevolg.
Schroefdraadverbindingen zijn gevoelig voor defecten bij hoge temperaturen als gevolg van onjuist materiaal en montage, evenals spanningsrelaxatie. De spanningsrelaxatie van bouten bij hoge temperaturen is een typisch relaxatieverschijnsel. De middelste hoek van de luchtkoelpijp van de turbineschijf op dit schip is verbonden door een schroefdraadhuls. Zodra de aangesloten draad losraakt, zal de trilling van de losse schroefdraadhuls intensiveren onder de overdracht van trillingen van de hoofdmotor en trillingen van de gasimpact. De lucht onder druk die in de luchtpijp circuleert, wordt gekoeld, terwijl de buitenkant van de luchtpijp wordt onderworpen aan erosie van de uitlaatgasstroom bij hoge temperaturen, waardoor niet alleen thermische spanning ontstaat, maar ook pulserende spanning op de koelbuis van de turbineschijf.
Op basis van de beschadiging van de luchtkoelleiding van de turbocompressorschijf kan worden afgeleid dat de oorzaak van deze storing is dat de luchtkoelleiding van de turbocompressorschijf van de rechter hoofdmotor eerst losraakte bij de aansluiting van de middelste schroefdraadbus. De losse koelpijp leed aan vermoeidheidsproblemen onder herhaalde cyclische thermische spanningen en pulserende spanningen.
Nadat de bovengenoemde storing is opgetreden, stuurt de fabrikant van de apparatuur een dienstverlener om de luchtkoelpijp van de turbocompressorschijf op de rechter hoofdmotor te vervangen, en wordt de losse schroefdraadhuls van de luchtkoelpijp op de linker hoofdmotorturbocompressor vervangen. aangescherpt. Het ontwerp van de luchtkoelleiding van de turbocompressor vertoont ernstige gebreken en moet worden verbeterd voordat deze kan worden gebruikt. Voordat de fabrikant enige verbetering aan de turbocompressor aanbracht, was de enige oplossing het verkorten van het inspectie-interval voor de luchtkoelleidingen van de turbineschijf, het inspecteren en vastdraaien van de verbindingsmoffen met schroefdraad om te voorkomen dat ze losraken.
Er zijn twee verbeteringsplannen: (1) Herontwerp van de luchtkoelleidingen van de turbineschijf van de turbocompressor, waarbij materialen worden gebruikt met een sterkere weerstand tegen vermoeidheid en betrouwbaardere verbindingsmethoden worden toegepast; (2) Verwijder de luchtkoelingsleidingen van de turbineschijf en vervang de turbineschijf die geen koeling nodig heeft.