Vấn đề cốt lõi của sự dao động tốc độ (tăng vọt) trong động cơ diesel tàu thủy là sự mất cân bằng động giữa nhiên liệu cung cấp và tải. Các nguyên nhân cụ thể có thể được khám phá từ bốn khía cạnh chính: hệ thống nhiên liệu, hệ thống kiểm soát tốc độ, bản thân động cơ và môi trường bên ngoài. Kết hợp logic điều khiển cơ và điện tử, nó bao gồm toàn bộ chuỗi vấn đề từ các bộ phận cơ bản đến các bộ phận điều khiển cốt lõi:
I. Lỗi hệ thống nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu không liên tục hoặc không đồng đều
Hệ thống nhiên liệu trực tiếp xác định lượng phun nhiên liệu. Bất kỳ sự bất thường nào trong bất kỳ liên kết nào cũng sẽ dẫn đến việc phát điện không đồng đều và gây ra sự dao động tốc độ, đây là nguồn lỗi cơ bản và thường xuyên nhất.
① Vấn đề về chất lượng và phân phối nhiên liệu: Không khí trộn lẫn trong nhiên liệu (không khí bị nén, gây biến động áp suất cung cấp nhiên liệu), nước (phá vỡ sự ổn định của quá trình đốt cháy) hoặc tạp chất (làm tắc đường dẫn nhiên liệu); đường dẫn nhiên liệu bị cong, bộ lọc bẩn hoặc tắc (thô hoặc mịn), khiến dòng nhiên liệu cung cấp không ổn định; hỏng bơm nhiên liệu (áp lực cung cấp nhiên liệu không đủ), không đáp ứng được yêu cầu cung cấp nhiên liệu liên tục của bơm phun.
② Những bất thường ở bơm phun: Cặp pít tông và van phân phối bị mòn quá mức, dẫn đến rò rỉ bên trong, áp suất và thể tích cung cấp nhiên liệu không đồng đều giữa các xi lanh; giá bơm nhiên liệu bị kẹt (chẳng hạn như chặn tạp chất) hoặc vòng điều chỉnh lượng nhiên liệu bị lỏng, không thể kiểm soát chính xác lượng cung cấp nhiên liệu; khe hở dọc trục hoặc chuyển động của trục cam quá mức, khiến cần điều chỉnh lượng nhiên liệu dịch chuyển qua lại dẫn đến sự dao động định kỳ về lượng nhiên liệu cung cấp.
③ Lỗi kim phun: Khả năng phun sương kém, nhỏ giọt hoặc rò rỉ hoặc cháy van kim phun, dẫn đến hiệu suất đốt giữa các xi-lanh có sự khác biệt đáng kể; lò xo kim phun hoặc lò xo van phân phối bị hỏng, làm mất ổn định áp suất phun; Áp suất phun không đồng đều giữa các xi lanh, gây ra công suất phát không đồng đều và trực tiếp dẫn đến biến động tốc độ.
II. Lỗi trong hệ thống điều chỉnh tốc độ: Lỗi hoặc phản hồi chậm của “trung tâm điều tiết”
Hệ thống điều khiển tốc độ là cốt lõi để duy trì tốc độ quay ổn định và được chia thành điều khiển tốc độ cơ học và điều khiển tốc độ điện tử. Bất kỳ trục trặc nào trong bất kỳ thành phần nào của nó sẽ dẫn đến sự thiếu chính xác của quy định, đây là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng "chạy trốn".
(1) Lỗi bộ điều tốc cơ khí
① Các vấn đề về hao mòn và lắp ghép của bộ phận: Sự mài mòn và lỏng lẻo của ống lót bánh đà (quả cầu), lỗ chốt, tấm đẩy và điểm kết nối phuộc dẫn đến "di chuyển chết". Bộ điều tốc cần phải loại bỏ khe hở trước khi nó có thể hoạt động, gây ra độ trễ trong việc điều chỉnh nguồn cung cấp nhiên liệu và biến động định kỳ. Độ đồng trục kém giữa vỏ từ tính và phần ứng và khe hở quá mức giữa trục trung tâm và nắp cuối (chẳng hạn như khi khớp nối nhiễu được thiết kế trở thành khe hở), gây ra sai lệch trong chuyển động của bộ truyền động.
② Các vấn đề về lò xo và bôi trơn: Độ mỏi, biến dạng hoặc lắp đặt lò xo điều tốc không đúng cách sẽ tạo ra hiệu ứng cộng hưởng, khuếch đại biến động tốc độ. Mức dầu bẩn, đặc hoặc quá cao trong dầu bôi trơn bộ điều tốc làm tăng lực cản chuyển động bên trong, giảm độ nhạy điều chỉnh tốc độ và khiến hệ thống phản ứng chậm chạp.
③ Các vấn đề về điều chỉnh và lắp đặt: Hiệu chỉnh bộ điều chỉnh không chuyên nghiệp (chẳng hạn như cài đặt không đúng tốc độ điều chỉnh tốc độ ở trạng thái ổn định- và các tham số khuếch đại) dẫn đến mất kiểm soát trong phạm vi điều chỉnh. Trình tự lắp đặt không đúng cách (chẳng hạn như cố định vít điều chỉnh trước khi siết chặt các bu lông vỏ) sẽ phá vỡ độ thẳng đứng của trục trung tâm, làm tăng tốc độ mài mòn của bộ truyền động.
(II) Lỗi bộ điều khiển tốc độ điện tử
① Lỗi thành phần lõi: Cảm biến tốc độ bất thường (chẳng hạn như đầu dò cảm ứng điện từ) - đầu bẩn, có bột kim loại (tăng điện trở từ, gây dao động dòng điện cảm ứng), lỏng dây hoặc nhiễu do dòng điện mạnh (220V/380V), máy hàn, truyền tín hiệu tốc độ không chính xác; bộ truyền động điện tử (động cơ servo/bộ truyền động điện từ) bị kẹt, hao mòn phần ứng, không phản ứng chính xác với các tín hiệu điều khiển, trực tiếp gây ra chuyển động không ổn định của giá bơm phun nhiên liệu.
② Sự cố về bộ điều khiển và hệ thống dây điện: Lỗi phần cứng hoặc nhiễu của bộ điều khiển điều tốc điện tử (bộ xử lý trung tâm ECU/SCB), xuất ra các hướng dẫn dao động không chính xác; các đường dây điều khiển tiếp xúc kém, truyền tín hiệu không ổn định, khiến cơ cấu chấp hành chuyển động thường xuyên, mất trật tự; cài đặt không đúng hai-thông số chiến lược điều khiển PID cấp độ (PID tốc độ, PID vị trí giá đỡ), hiệu quả điều chỉnh động kém. (Trong đó, tỷ lệ P: chịu trách nhiệm phản ứng nhanh, tích phân I: chịu trách nhiệm loại bỏ độ lệch dư, đạo hàm D: chịu trách nhiệm ổn định biến động.)
III. Hỏng thân động cơ: “Nền phát điện” bị hỏng
Những bất thường trong chính các bộ phận của động cơ có thể dẫn đến mất cân bằng công suất phát điện của từng xi-lanh, gián tiếp gây ra sự biến động về tốc độ quay, thường liên quan đến hiệu suất đốt và công suất ra.
① Xi lanh hoạt động bất thường: Áp suất nén trong một xi lanh nhất định không đủ (chẳng hạn như rò rỉ van, mòn vòng piston hoặc hư hỏng đệm xi lanh) dẫn đến xi lanh không hoạt động hoặc hoạt động không đủ; chênh lệch nhiệt độ quá lớn trong khí thải của mỗi xi-lanh (vượt quá yêu cầu của nhà sản xuất) cho thấy quá trình đốt cháy không cân bằng, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của công suất phát.
② Lỗi trong hệ thống nạp, xả và tăng áp: Bộ lọc không khí bị tắc hoặc bộ làm mát khí nạp bị tắc dẫn đến không đủ khí nạp và đốt cháy không hoàn toàn; hiệu suất của bộ tăng áp tăng áp giảm hoặc áp suất ngược khí thải quá cao (chẳng hạn như do ống xả bị tắc) làm mất cân bằng giữa khí nạp và khí thải, gây ra biến động công suất đầu ra; sự tăng vọt của bộ tăng áp (do quá trình đốt cháy kém) càng làm trầm trọng thêm tốc độ động cơ không ổn định.
IV. Môi trường bên ngoài và các yếu tố tải: Nhiễu bên ngoài vượt quá khả năng quy định
Không phải do bản thân thiết bị bị lỗi mà nó khiến hệ thống điều chỉnh tốc độ không thể đáp ứng được nhu cầu thực tế, biểu hiện là tốc độ dao động.
① Biến động tải quá mức: Thường xuyên khởi động{0}}dừng thiết bị có công suất cao-(chẳng hạn như động cơ lớn, máy hàn), thay đổi tải vượt quá khả năng đáp ứng của hệ thống điều chỉnh tốc độ; việc phối hợp không hợp lý giữa "-động cơ-chân vịt" trên tàu (chẳng hạn như hộp số ăn khớp kém), dẫn đến truyền tải không ổn định, gián tiếp ảnh hưởng đến tốc độ động cơ.
② Điều kiện môi trường bất thường: Khu vực làm việc ở độ cao quá cao (không khí loãng, không đủ lượng khí nạp), nhiệt độ môi trường quá cao (tản nhiệt kém, ảnh hưởng đến hiệu suất cháy), dẫn đến công suất động cơ giảm và không ổn định; Khi tổ máy phát điện dự phòng mắc song song với tổ máy chính, do tốc độ dao động dẫn đến mất đồng bộ, thậm chí mất điện.