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特定ホストのシリンダ給油装置における指示球の不規則な動きの解析

Jun 16, 2024

主エンジンシリンダオイルインジェクタのインジケータボールの不規則な動きは、シリンダオイルの中断により主エンジンが引っ張られ、ディーゼルエンジンに重大な故障を引き起こすような問題ではありませんが、無視することはできず、この問題はシリンダオイルの管理と密接に関係しています。

 

以下は、MAN6S26MCエンジンのシリンダーオイルインジェクターインジケータボールの不規則な動きの分析です。

 

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問題の概要

当該船は1995年に日本製の液化ガス運搬船であり、主機関はMAN6S26MCで機械式オイルインジェクター(75lubricatorsHJdrwg)を装備している。

 

2013 年と 2014 年の冬に、オイル インジェクター インジケーター ボールに次のような不規則な動きがありました。

2013 年 12 月の南京から武漢への航海中、主エンジンが高速で稼働していたとき、シリンダー オイル インジェクターは、シリンダーとオイル充填ユニットごとに示されたビー玉の高さが変化する不規則な動きを繰り返し示しました (図 1 を参照)。

 

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当時、船の機関員はオイルインジェクターのヒーターを分解して検査したが、オイルインジェクターの加熱コアの銅表面にひどいスケールが付着していたことを除いて、他の異常は発見されなかった。電熱管は清掃され、再設置された。

武漢での航海後、インジェクターのオイルレベルインジケーターは正常に戻り、それ以降は正常を示し続けています。

この障害はヒーターの故障が原因だと思われます。

2014年の冬、ある航海で南京は満載で武漢に向けて出航しました。約2~3時間後、メインエンジンオイルインジェクターが再び不規則な動きを見せました(図2参照)。これは2013年の状況に似ています。

 

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武漢港の停泊状況を利用して、電気ヒーターを解体し、新しいものと交換します(交換したものも新しいものもオリジナル製品ではありません)。

同時に、シリンダーオイルデイリータンクとオイルインジェクター間のすべてのパイプライン(直径30のセクション1つと直径20のセクション1つ)、バルブ、中空ジョイントを解体して検査し、クリアしましたが、異常は見つかりませんでした。

最終的に、オイルインジェクターの四角いジョイント開口部はわずか 8 程度であることがわかりました。このような小さな開口部は、インジェクターに入るシリンダーオイルを絞る効果がある可能性があると考え、シリンダーオイル貯蔵タンク (最高液位が日常タンクより約 1 メートル高い) を作動させてシリンダーオイルインジェクターにオイルを供給しました。

翌日、武漢は停泊してドックに停泊し(約3時間の航行)、インジェクターの燃料噴射量計は時折高低に変動する異常現象を示しましたが、その頻度は大幅に減少しました。

その後の航海では、主機関が高速で運転しているときに、NO.1/2/3シリンダーのオイル噴射ユニットに異常現象がほとんど見られないことが分かりました。時折、1つまたは2つのユニットが短時間(数秒程度)現れました。明らかに振幅の小さい不規則なボール指示動作と比較すると、NO.4/5/6シリンダーは依然として不規則な動作を示しましたが、頻度は大幅に減少しました。主機関は、適度な負荷軽減操作を行った後も、引き続き不規則な動作を示しました。

この時点で、この現象はヒーターの故障によるものではないことが徐々に認識されてきました。

オイル温度の影響を考慮して、まずオイルインジェクターの表面に温度計を設置(貼り付け)したところ、温度計が48度まで表示することが確認されました。

シリンダーオイルヒーターの制御温度を意識的に下げると、インジェクター本体表面の温度計が約 38 度を示したときに、ビー玉の不規則な動きの頻度が大幅に減少し、再び不規則な動きの現象は見られなくなります (図 3 を参照)。

 

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もちろん、インジケータビー玉の全体の高さは一貫して増加していますが、これは温度の低下とシリンダーオイルの粘度の上昇によって引き起こされ、正常な現象です。

同じ量のオイルを注入しても、粘度が高いと、オイルがインジケータボールをより高い高さまでジャンプさせることができます。

 

原因分析

機械式シリンダーオイルインジェクターの構造と2013年と2014年の異常動作後の分解検査の分析に基づくと、

 

このラウンドのメインエンジンのシリンダーオイルインジェクター上の示されたビー玉の不規則な動きの理由は次のとおりです。

シリンダーオイル加熱プロセスの全体的な温度制御は比較的低い(50度以下)が、実際には、加熱中にオイルは片側で泡を生成し、泡は反対側のオイルに溶解します。したがって、ヒーターコアの近くの特定の領域では泡が多くなり、他の領域では泡が少なくなるか、まったくなくなります。泡の生成と完全な消失には、プロセスが必要です。

オイルインジェクターの構造から、加熱コアは各オイルインジェクターの吸引口の下にありますが、その距離は比較的近く、約2cmしかありません。気泡領域はオイルインジェクターの吸引口に向かって拡大し、オイルインジェクターが時々気泡を吸い込み、その動作を妨げ、インジケータビー玉が不規則に動きます。インジケータビー玉のオイル位置に気泡は観察されませんでしたが、これは加圧後に気泡が再びオイルに溶解したためです。

気泡が存在する領域が不規則なため、さまざまなオイルインジェクターとオイル注入ユニットの動きが不規則になり、示されたビー玉の高さも異なります。

したがって、オイルを加熱して泡を発生させることが、インジケーターボールの不規則な動きの根本的な原因です。

シリンダーオイル貯蔵キャビネットガス供給シリンダーオイルインジェクターの作動により、オイル供給レベルが増加します。実際には、インジェクターを加圧し、特にオイル入口に近いNO.1/2/3シリンダーで気泡の発生を抑制します。また、NO.4/5/6シリンダーにも効果があり、不規則な動作の頻度を減らします。ただし、これでは問題を根本的に解決することはできません。

船舶が係留されているとき、オイルインジェクターはすべて自動加熱状態にあります。そのため、船舶が最初に走行を開始すると、オイルインジェクターは実際には加熱された熱いオイル(約6-8L)で満たされており、泡はオイルに再び溶解しています。そのため、主機関の最初の運転期間(1-3時間)中に、オイルインジェクターの異常な現象は観察されませんでした。

加熱コアの銅表面にはひどいスケール付着があり、表面温度が高いことを示しています。これは、後から過剰な電力の電気ヒーターを追加したことによるものと考えられます。

海外から購入後間もなく、オイルインジェクター電気ヒーターが破損し、国内の代替品に交換されたことがわかりました。電源構成が間違っていたため、単に加熱管の表面を清掃したり、同じ代替品に交換したりしても、問題を根本的に解決することはできません。

電気ヒーターの電力は、通常動作時のオイルインジェクターの流量に基づいて厳密に計算されるため、通常は約 100W です。

オイル インジェクターによってシリンダーに供給されるシリンダー オイルが適切な温度範囲内にあることを確認します。これにより、シリンダーに入るシリンダー オイルが適切な粘度になり、シリンダー ライナーの表面に良好な油膜が形成され、潤滑が行われます。

シリンダーオイルの温度が高すぎたり低すぎたりすると、良好な油膜が形成されず、シリンダーライナーやピストンリングの表面に異常な摩耗が生じる可能性があります。

ヒーターの温度制御を下げると、実際には加熱時間が短縮されます(ヒーターの温度コントローラーはオン/オフ制御モードです)。対流加熱状態では、加熱コアの表面温度も低下し、それによって発生する気泡の量が減少し、加熱コア付近の気泡領域が狭くなります。つまり、気泡領域はオイル注入ユニットの吸引口から遠く離れており、ビー玉の不規則な動きが自然に消えることを示しています。

 

ディーゼルエンジンマニュアルに記載されているシリンダーオイルの要件は次のとおりです。

シリンダーライナーに入るシリンダーオイルの粘度は、100-150cSt の間で制御する必要があります。

現在、このラウンドで使用されているシリンダーオイルはモービル560であり、入口オイル温度は45度前後に制御する必要があり、これがより適切です。

給油器の表面に取り付けられた温度計の数値から、当初設定された加熱温度が高すぎることがわかります。

設定温度が高すぎるとヒーターの加熱時間が長くなり、気泡の発生が増加し、オイル充填部に吸い込まれる可能性が高くなり、指示球の動きが不規則になる可能性が高くなります。

したがって、オイル温度を制御することで、インジケータボールの不規則な動きの問題を根本的に解決できます。

まとめると、今回のラウンドで主エンジンシリンダーのオイルインジェクター上の指示されたビー玉が不規則に動いた原因は、主エンジンシリンダーのオイルインジェクターの電気ヒーターの電源構成が不適切であり、オイルの加熱温度が高すぎるためです。

 

改善策

上記の理由の分析から、加熱プロセス中に油中の気泡の発生を排除または低減することが、オイルインジェクターインジケータボールの不規則な動きを回避するための鍵であることがわかります。したがって、オイルインジェクター電気ヒーターの電力構成と加熱温度制御の問題を解決し、加熱温度を厳密に制御することに重点を置いています。

ディーゼルエンジンマニュアルの要件に厳密に従い、加熱温度を制御します。

オイルインジェクターの取扱説明書では、シリンダーオイルの粘度は45度で100-150cStと規定されています。シリンダーライナーのオイルインジェクションチャンバーでは一定の温度上昇(シリンダー壁温度の上昇)があることを考慮すると、オイルインジェクターの加熱オイル温度を40度前後に制御するのが最適です。これにより、シリンダーオイルの適切な粘度が確保され、電気加熱時の過剰な気泡の発生が減り、オイルインジェクターの正常な動作が保証されます。

オイルインジェクターの日常点検とメンテナンスを強化し、問題が発見された場合は速やかに対処します。

温度制御は自動で行われますが、運転中は頻繁に温度を測定し、変化が見られたら速やかに調整することが重要です。

ホストの負荷変化に応じてオイル注入量を適時に調整し、ホストの正常な動作を確保します。

オイルインジェクター電気ヒーターを元の製造元から購入できない場合は、国内の代替品を使用する場合は、電気ヒーターのパラメータが同じであることを確認する必要があります。

 

結論

メインエンジンシリンダーオイルインジェクターは、ディーゼルエンジンの正常な動作を確保するための重要な機器です。メンテナンスと日常点検の際には、マニュアルの要件を厳守し、頻繁に観察、触覚、嗅覚、聴力検査を行って、良好な動作状態にあることを確認する必要があります。

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