Что вызывает неконтролируемое движение дизельного двигателя? Неконтролируемое движение дизельного двигателя — это серьезная проблема безопасности, при которой нерегулируемые источники топлива бесконтрольно попадают в процесс сгорания, превышая проектные параметры двигателя и заставляя его работать на оборотах, выходящих за пределы проектных ограничений. Неконтролируемое движение дизельного двигателя также может произойти, если двигатель выходит из-под нормального контроля над подачей топлива и затягивает дополнительные горючие вещества, такие как масло или внешние газы, которые продолжают гореть из-за воспламенения от сжатия; в конечном итоге это приводит как к разрушению двигателя, так и к потенциальной угрозе для людей и оборудования, находящихся поблизости.
Итак, каковы семь наиболее распространенных причин? После изучения отчетов с мест эксплуатации и журналов технического обслуживания, вот они. Признание их существования дает вам преимущество в решении этой сложной задачи.
Что такое неконтролируемый разгон дизельного двигателя и почему это опасно?
В нормальном режиме работы дизельный двигатель регулирует скорость вращения, изменяя подачу топлива, а не перекрывая доступ воздуха. Система впрыска подает точно дозированное количество топлива, при этом впускной коллектор остается полностью открытым. Это обеспечивает двигателю плавную работу и быстрое выключение при прекращении подачи топлива.
Но когда в цилиндры попадает неожиданный источник топлива, например, моторное масло, засасываемое через впускной коллектор, баланс нарушается. Двигатель начинает сжигать это масло в качестве дополнительного топлива и ускоряется. По мере увеличения оборотов увеличивается поток воздуха на впуске, всасывая еще больше масляного тумана. Это создает замкнутый цикл самоподпитки. В конце концов, обороты превышают расчетные пределы, и это приводит к поломке шатунов, разрыву цилиндров или полному разрушению двигателя.
7 распространенных причин самопроизвольного разгона дизельного двигателя
Знание причин неконтролируемого разгона дизельного двигателя является основой для промышленного технического обслуживания и оценки рисков. Ниже перечислены семь наиболее часто встречающихся причин, с которыми мы сталкиваемся в полевых условиях.
1. Выход из строя уплотнения турбокомпрессора приводит к попаданию масла во впускной коллектор.
Выход из строя сальника подшипника турбокомпрессора является одной из основных причин. Турбокомпрессор использует масло под давлением для смазки и охлаждения. Когда сальник вала изнашивается, трескается от перегрева или становится хрупким, масло под давлением просачивается через сальник. Затем компрессорное колесо выбрасывает это масло непосредственно во всасываемый воздушный поток. Эти масляные пары становятся неконтролируемым «вторым топливом» для двигателя. Двигатель увеличивает обороты, забирает больше воздуха, затягивает больше масла, и цикл повторяется.
2. Неисправные системы вентиляции картера и перелив масла.
Переполнение масляного поддона приводит к тому, что коленчатый вал перемешивает излишки масла, превращая их в густой туман. В то же время, если система вентиляции картера (система сапуна) засорена или неисправна, внутри картера повышается давление. Это давление выталкивает масляный туман во впускную систему. Двигатель начинает расходовать собственную смазку, и прежде чем вы это заметите, произойдет неконтролируемое потребление масла из собственного поддона.
3. Неисправности топливных форсунок или регулятора.
Механические неисправности в системе регулирования подачи топлива также могут привести к неконтролируемому разгону. Форсунка может заклинить в открытом положении, или её механический или электронный регулятор может заглохнуть при полном уровне топлива, что приведёт к непрерывной и неконтролируемой подаче дизельного топлива в цилиндры и, как следствие, к превышению оборотов, которое невозможно остановить с помощью ключа зажигания.
4. Внешняя утечка углеводородного газа
На нефтяных месторождениях, химических заводах и в шахтах часто встречаются среды, содержащие углеводородные газы, такие как пропан или метан, которые просачиваются в окружающий воздух. Если дизельный двигатель вдыхает эту газовоздушную смесь, он будет продолжать сжигать ее даже после отключения подачи дизельного топлива, что делает практически невозможным остановку работающего двигателя из-за окружающих паров.
5. Внутренний износ двигателя и чрезмерный прорыв газов
Изношенные гильзы цилиндров и поршневые кольца увеличивают прорыв газов, заставляя продукты сгорания проходить мимо колец в картер, повышая давление в картере и выталкивая масляный туман через сапуны во впускной коллектор. Хотя этот процесс начинается медленно, если его не остановить, он может быстро перерасти в катастрофическое превышение оборотов.
6. Неправильные модификации двигателя или настройки подачи топлива.
Несанкционированные модификации, такие как увеличение предельных значений работы топливного насоса или отключение заводских ограничителей скорости, могут перегрузить систему управления двигателем. Кроме того, эксплуатация оборудования на склонах, превышающих номинальный угол наклона, может привести к попаданию масла из картера в систему впуска. Скопившееся масло засасывается внутрь и вызывает неконтролируемый поток.
7. Проглатывание загрязненных отложений
В двигателях, работающих длительное время при очень низких нагрузках, вокруг впускных клапанов и коллектора могут накапливаться отложения масла и топлива. При внезапном увеличении нагрузки поток всасываемого воздуха может оторвать эти отложения и перенести их в цилиндры в виде дополнительного топлива. Это вызывает резкий скачок оборотов, который застает операторов врасплох.
Признаки неконтролируемого разгона дизельного двигателя, которые ни в коем случае нельзя игнорировать.
За секунды или минуты до катастрофической аварии обычно появляются четкие сигналы раннего предупреждения:
Скачок оборотов : Скорость вращения двигателя увеличивается самостоятельно без изменения нагрузки или нажатия на педаль газа. Отпускание педали газа не приводит к её снижению.
Густой дым : Синий дым из выхлопной трубы означает интенсивное сгорание масла. Черный дым означает детонацию избытка топлива. И то, и другое — плохой знак.
Отсутствие реакции на нажатие педали газа : независимо от того, какие действия предпринимаются — перемещение или натяжение рычага управления или троса отключения — обороты двигателя не снижаются.
Необычный визг : турбокомпрессор издает пронзительный свист, и весь двигатель сотрясается от сильной механической вибрации.
Если вы увидите что-либо из перечисленного, отнеситесь к этому как к чрезвычайной ситуации. Не ждите.
Как безопасно остановить неконтролируемое движение дизельного двигателя (аварийные действия)
В условиях промышленного производства ваша личная безопасность превыше всего. Не пытайтесь выполнять опасные ручные работы.
Шаг 1: Активируйте аварийный воздушный запорный клапан (клапан перепуска воздуха).
Если ваше оборудование оснащено аварийным клапаном отключения подачи воздуха или системой защиты от превышения скорости, немедленно активируйте ручной тросовый или дистанционный переключатель, чтобы безопасно выключить двигатель и немедленно перекрыть подачу воздуха. Таким образом, двигатель можно выключить без нарушения подачи воздуха.
Шаг 2: По возможности (с учетом ограничений) прекратите подачу топлива.
Если есть возможность безопасно добраться до главного топливного клапана, перекройте его. Однако это не предотвратит сбои в работе двигателя, сжигающего масло или внешние углеводородные газы; эффект будет иметь только перекрытие подачи топлива. Только блокировка подачи воздуха гарантирует остановку двигателя.
Шаг 3: Предупреждение о критической опасности: Чего НЕ следует делать
Во избежание травм строго соблюдайте следующие правила техники безопасности:
Не полагайтесь на ключ зажигания : он лишь отключает электрическую цепь. В случае неконтролируемого разгона на масле он бесполезен.
НЕ перекрывайте впускной коллектор вручную без защиты : разрежение во впускном коллекторе двигателя, работающего на повышенных оборотах, огромно. Оно может затянуть вашу руку или одежду внутрь, причинив серьезные травмы.
НЕ распыляйте воду во впускной коллектор : вода не сжимается. Это вызовет гидроудар, который может мгновенно расколоть блок цилиндров и разбросать осколки.
Как предотвратить неконтролируемый разгон дизельного двигателя в промышленных условиях
Систематический план профилактики является основой для предотвращения аварий с неуправляемым движением.
Установите автоматические аварийные запорные клапаны для подачи воздуха.
Установка запорного клапана впускного коллектора широко признана эффективной мерой. Клапан обнаруживает превышение скорости или ненормальные сигналы и быстро закрывает свою заслонку, мгновенно отключая двигатель и выключая его.
Поддерживайте исправность системы вентиляции картера и турбокомпрессора.
Разработайте эффективный график технического обслуживания. Уделите особое внимание регулярному осмотру системы вентиляции картера на предмет засоров, проверке подшипников и уплотнений турбокомпрессора, а также регулярной очистке впускных патрубков от остатков масла.
Обеспечьте бесперебойную работу при низких нагрузках и избегайте складирования влажных грузов.
Для дизельных генераторов следует свести к минимуму длительную работу на холостом ходу или при очень низкой нагрузке. Для резервных генераторов необходимо регулярно проводить испытания с помощью нагрузочного стенда. Это не только выявит скрытые проблемы, но и предотвратит накопление несгоревшего топливного тумана в выхлопной системе (образование «мокрого дыма»).
Как промышленные дизельные двигатели повышают безопасность после неконтролируемого разгона
В условиях высокого риска в таких отраслях промышленности, как нефтедобыча, морские платформы, транспортировка химических веществ и горнодобывающая промышленность, безопасность представляет собой замкнутую систему: предотвращение → обнаружение → остановка → перезапуск.
Аварийное отключение — лишь одна из составляющих безопасности дизельных двигателей.
После успешного предотвращения неконтролируемого разгона с помощью запорного клапана общий процесс обеспечения безопасности не завершается. После расследования инцидента, устранения неисправности и подтверждения экологической безопасности оборудование должно иметь возможность надежно перезапускаться. Однако неконтролируемый разгон или аварийное отключение часто сопровождаются сбоями в энергосистеме или повышением экологических рисков.
Почему критически важным дизельным двигателям необходимы надежные резервные системы запуска?
В критически важных областях применения, таких как нефтяные месторождения, взрывозащищенные зоны горных работ, аварийные пожарные насосы и спасательные шлюпки, перезапуск дизельного двигателя сопряжен с серьезными техническими трудностями:
Риск искрообразования : В опасных промышленных условиях, где могут присутствовать легковоспламеняющиеся газы, обычные электрические пусковые устройства могут производить искры, которые создают риск вторичного взрыва.
Выход из строя/отказ батареи : Во время реагирования на чрезвычайные ситуации батареи могут выйти из строя из-за высокой температуры, чрезмерного разряда, отключения электроэнергии или простого старения.
Экстремальные условия окружающей среды : сильный холод, влажность или длительные периоды простоя могут резко снизить надежность электрических систем запуска.
В критические моменты механический пружинный пусковой механизм предлагает надежное автономное решение, которое является чисто механическим и не требует электричества.
Принцип работы : Пружинный стартер использует ручную рукоятку для предварительного натяжения внутренней пружины высокой жесткости. Освобождение пружины высвобождает механическую энергию для вращения маховика дизельного двигателя. Для работы не требуется электричество.
Взрывозащищенный и надежный : весь процесс запуска не требует батареи, кабелей или сжатого воздуха. Исключен риск искрообразования, что делает его идеальным для промышленных условий, требующих бесшумной работы механических устройств.
Применение функции безопасного перезапуска : После устранения неисправности, приводящей к неконтролируемому разгону, или аварийного отключения обслуживающий персонал может просто предварительно завести пружину с помощью рукоятки и вытащить фиксирующий штифт для обеспечения высоконадежного запуска без отключения питания.
Нужен надежный способ запуска для критически важных дизельных двигателей? Для ответственных дизельных двигателей, где отказ батареи, перебои в электроснабжении или работа в опасных условиях являются ключевыми факторами, механический пружинный стартер обеспечивает полностью независимое решение для запуска.
Заключение: Что вызывает неконтролируемое движение дизельного двигателя?
Глубокое понимание причин самопроизвольного разгона дизельного двигателя, от выхода из строя уплотнений турбокомпрессора и проблем с вентиляцией картера до попадания газов извне, является первым шагом к созданию системы безопасности. Установка запорного клапана на впуске и проведение планового технического обслуживания могут предотвратить самопроизвольный разгон в источнике проблемы. А оснащение механическим пружинным стартером Cqstart обеспечивает промышленным дизельным двигателям бесшумный, независимый от внешних воздействий способ перезапуска после аварийного отключения.
