Chương 12 Các hư hỏng đặc trưng của ĐCĐT tàu quân sự và biện pháp phòng ngừa 12.1. Phân loại các dạng hư hỏng Việc khai thác an toàn các động cơ là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của người cán bộ ngành cơ điện. Sự sẵn sàng chiến đấu và khả năng chiến đấu của con tàu phụ thuộc vào việc giải quyết tốt vấn đề này. Khai thác không có sự cố đạt được nhờ độ tin cậy cao của động cơ và hệ thống phục vụ, nhờ thực hiện đúng đắn các chỉ dẫn, quy phạm và nội quy, nhờ có đầy đủ kinh nghiệm thực tiễn, nhờ kiến thức về kết cấu và các đặc điểm công tác và nhờ sự hiểu biết các quá trình xảy ra trong động cơ của người sử dụng. Hư hỏng là việc động cơ bị mất toàn bộ hay một phần khả năng làm việc do hỏng các bộ phận hay chi tiết riêng của nó và có thể khắc phục được bằng khả năng con người hay nhà máy. Sự hư hỏng của các thiết bị kỹ thuật xảy ra trong chiến đấu gọi là sự cố chiến đấu, còn trong ngày thường gọi là các sự cố hư hỏng. Việc phân loại và trình tự điều tra các sự cố liên quan đến hỏng hóc hay phá huỷ các phương tiện kỹ thuật của con tàu được qui định bởi Điều lệ công tác kỹ thuật và các tài liệu liên quan khác. Phụ thuộc vào đặc tính, các hậu quả và khối lượng thiệt hại gây ra, tất cả các hư hỏng được phân chia thành tai nạn, hư hỏng kỹ thuật, các trục trặc kỹ thuật và các sự cố gãy vỡ. 1. Tai nạn Tai nạn là hư hỏng kéo theo sự huỷ diệt con tàu hay phá huỷ nó hoàn toàn và gây chết người. 2. Hư hỏng kỹ thuật Hư hỏng kỹ thuật là sự hư hỏng gây phá hỏng động cơ mà muốn khắc phục thì phải cần đến nhà máy sửa chữa hay thay thế. Ví dụ: các va đập thuỷ lực, chảy ổ trục, đứt thanh truyền, v.v… 3. Trục trặc kỹ thuật Trục trặc kỹ thuật là hỏng hóc không dẫn đến phá hỏng động cơ, nhưng ở những tình trạng có thể gây ra hư hỏng. Ví dụ: sự vượt tốc, quá tải, v.v… 4. Các sự cố Các sự cố gãy vỡ là tất cả những trường hợp hỏng hóc không thuộc về các dạng trên và có thể khắc phục được bằng lực lượng nghành 5 hay thợ của trạm xưởng. Ví dụ: cháy và nứt nắp máy và pittông, hỏng truyền động các bánh răng, hư hỏng các cơ cấu phụ, v.v… Khi có hư hỏng phải tiến hành điều tra và đề ra các biện pháp để không xảy ra trường hợp tương tự khi khai thác tiếp theo. Dựa vào các kết quả điều tra phải lập hồ sơ gửi lên Bộ Tham mưu và Cục Kỹ thuật. Nếu hư hỏng do người gây ra thì trên cơ sở hồ sơ phải cho lệnh bắt giữ những người có lỗi. Còn nếu hư hỏng là do nhà máy chế tạo hay sửa chữa thì phải lập hồ sơ kiến nghị, gửi cho nhà máy, Bộ Tham mưu và Cục Kỹ thuật. Tất cả các hư hỏng, sự cố được ghi nhận và mô tả tỉ mỉ trong các tập san thông tin chuyên ngành nhằm mục đích rút kinh nghiệm, phân tích và giảng dạy cho các chiến sĩ. 12.2. Các nguyên nhân hư hỏng và sự cố của ĐCĐT và các biện pháp phòng ngừa Như kinh nghiệm khai thác đã chỉ ra, các sự cố và hư hỏng thường xảy ra nhất khi khởi động, sấy nóng, chạy rà, đảo chiều, thay đổi đột ngột tải trọng và phá niêm cất các chi tiết. Chỉ huy nghành cơ điện buộc phải biết phát hiện các trục trặc bất kỳ theo các biểu hiện đặc trưng và hiểu các nguyên nhân của chúng. Các nguyên nhân thường xuyên nhất của các sự cố và hư hỏng do lỗi của con người là: khả năng chuyên môn yếu và thiếu kỹ năng sửa chữa, tổ chức phục vụ của nghành cơ điện kém, không tuân thủ các hướng dẫn, quy phạm và nội quy. Mỗi sự cố bất kỳ của động cơ cần được khắc phục ngay khi phát hiện ra nó. Việc dừng động cơ để khắc phục sự cố chỉ thực hiện khi có lệnh của thuyền trưởng. Trong một số trường hợp ngoại lệ như: tụt áp suất dầu, xuất hiện tiếng gõ bất bình thường, tăng đột ngột vòng quay và khi sinh mạng người bị đe doạ thì được phép tự động dừng máy và báo cáo lên thuyền trưởng. Khi tàu hành trình trong vùng thuỷ hẹp, khi gió bão, khi có nguy cơ va chạm và trong tình trạng chiến đấu, cho phép động cơ làm việc ở số vòng quay giảmytrong trường hợp có những trục trặc riêng biệt, các sự cố này có thống kê trong quy phạm khai thác động cơ tàu thuỷ. Một vài trường hợp trong số này được khảo sát trong chương nói về bảo đảm sự làm việc của ĐCĐT tàu quân sự khi có các hư hỏng riêng bịêt. Để loại trừ các sự cố trước tiên cần xác định chính xác các nguyên nhân xuất hiện chúng. Các nguyên nhân này rất đa dạng, vì vậy, thậm chí việc hệ thống hoá tỉ mỉ nhất của chúng cũng không thể thâu tóm tất cả các trường hợp gặp được trong thực tế khai thác. Thông thường người ta xác định nguyên nhân hỏng hóc và sự cố trên cơ sở kinh nghiệm cá nhân, và trước tiên dựa vào kinh nghiệm của người sĩ quan cơ điện trên tàu. Nếu kinh nghiệm cũng không cho kết quả thì phải lập kế hoạch xác định nguyên nhân sự cố: nghiên cứu tài liệu, học hỏi mọi người, kiểm tra động cơ, tiến hành các đo đạc cần thiết và các phân tích thí nghiệm. Sau khi xác định nguyên nhân sự cố sẽ dễ dàng tìm được cách khắc phục và phòng ngừa nó. Kinh nghiệm lâu dài khai thác các động cơ tàu quân sự của Hải quân cho phép giải thích một loạt các hư hỏng lặp đi lặp lại cùng với hậu quả nghiêm trọng nhất của nó. Trong số đó có thể nêu ra các va đập thuỷ lực, nổ trong các -te và bầu nạp không khí, sự vượt tốc của động cơ, sự chảy của ổ trục. Chúng ta sẽ khảo sát các tình trạng, các nguyên nhân và biện pháp ngăn ngừa các hư hỏng đã nêu. 12.3. Các va đập thuỷ lực trong các xy lanh động cơ Nếu chất lỏng lọt vào các xy lanh động cơ thì khi các xu páp đóng và pit tông khi chuyển động lên điểm chết trên, thông qua chất lỏng không khí bị nén đập vào nắp xy lanh gây hư hỏng hay phá huỷ các chi tiết của động cơ. Hư hỏng như thế được gọi là va đập thuỷ lực. Nguyên nhân của va đập thuỷ lực là nước hay dầu lọt vào khoang trong các xy lanh động cơ với số lượng vượt quá thể tích buồng cháy. Các hậu quả đặc trưng của va đập thuỷ lực là uốn và đứt thanh truyền, phá hỏng pít tông, nắp máy và xy lanh. Trong một số trường hợp nặng nhất thì gây phá huỷ blốc xy lanh và thậm chí uốn trục khuỷu. Đề phòng va đập thuỷ lực, trước hết có nghĩa là loại trừ khả năng lọt chất lỏng vào buồng cháy. Do đó cần phải biết bằng cách nào và theo lối nào chất lỏng có thể đi vào các xy lanh của động cơ. 1. Nước ngoài mạn Nước ngoài mạn có thể đi qua hệ thống thải khíN, các vết nứt trong ống dẫn khí xả, còn trong trường hợp làm mát động cơ bằng nước mạn (làm mát hở) là qua các vết nứt trong nắp máy đi vào xy lanh động cơ. Trong các động cơ có làm mát trung gian khí tăng áp, nước mạn có thể lọt vào các xy lanh qua các vết nứt trong các ngăn của bầu làm mát khí. Trên tàu ngầm, nguyên nhân va đập thuỷ lực có thể là do mở quá sớm cửa xả khí khi khởi động và đóng nó quá muộn khi dừng động cơ trong chế độ kính tiềm vọng cũng như khi động cơ làm việc để bơm tải trọng dằn chính. Để đề phòng các va đập thuỷ lực do nước mạn lọt vào xy lanh, sau khi dừng động cơ và trước mỗi lần khởi động cần phải mở các van kiểm tra và van xả của các khoang khí của ống thải, các bầu chứa khí, ống dẫn khí xả và bộ gom khí của tua bin - máy nén. Trước mỗi lần khởi động quay động cơ 1,5 2 vòng khi các khoá van chỉ thị mở. Các ống dẫn khí, các thiết bị khoá và cụm ống xả cần định kỳ kiểm tra độ kín. ở các động cơ có làm mát trung gian khí tăng áp, khi ngừng hoạt động hơn 2 giờ cần phải tháo nước khỏi bầu làm mát. 2. Nước ngọt Nước ngọt có thể vào các xy lanh qua các vết nứt, các vết rỗ do ăn mòn hay các khuyết tật đúc trong nắp máy và trong các xy lanh. Một trong các dấu hiệu có thể cho biết nước ngọt lọt vào các xy lanh là mức nước trong két giãn nở bị giảm. Nếu vì các nguyên nhân nào đó khi động cơ không hoạt động mà mức nước bị giảm thì cần phải xác minh và khắc phục nguyên nhân đó trước khi khởi động máy. ở các động cơ kiểu M -500 sau khi dừng máy cần phải khử áp lực trong két giãn nở. Trong các động cơ hình sao kiểu M - 500 va đập thủy lực có thể xảy ra do dầu bôi trơn lọt vào trong các xy lanh các block nằm dưới thấp. Sau khi dừng các động cơ này, dầu chảy từ các chi tiết của cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền vào ống thu dầu và vào các xy lanh các block thấp. Nếu sau khi dừng máy không hút dầu ra đồng thời với quay trục khuỷu thì dầu ngấm qua các khe hở giữa pít tông và xy lanh và qua các kênh dẫn dầu của xéc măng vào khoang xy lanh. Để kiểm tra sự có dầu trong xy lanh các block thấp người ta thường làm một loạt các lỗ xả dầu và hệ thống riêng cho kiểm tra. 12.4. Nổ trong các -te và các bầu chứa không khí của động cơ Nếu trong các -te động cơ hình thành hỗn hợp gây nổ của hơi dầu và không khí, thì khi tiếp xúc với chi tiết máy nóng nào đó nó có thể bốc cháy và gây nổ. Các sự cố tương tự thường kèm theo các hậu quả nặng nề. Đã thống kê được là trung bình hàng năm trên các tàu xảy ra 10 12 vụ nổ các động cơ. 1. Các nguyên nhân và cơ chế phát triển của vụ nổ các -te Trong các -te các động cơ thường xuyên có không khí bị bão hòa, các phần tử dầu dạng hạt nhỏ. ở các nhiệt độ bình thường cường độ bốc hơi của các phần tử này không đáng kể và nồng độ hơi dầu không đạt tới các giá trị tới hạn gây nổ. Nếu trong các -te xuất hiện “điểm nóng” ở dạng phần chi tiết máy bị quá nóng thì nó trở thành nguồn bốc hơi dầu mạnh. Sự bốc hơi sẽ xảy ra cho đến khi toàn bộ các -te hay một phần thể tích của nó bị điền đầy với nồng độ hỗn hợp hơi dầu theo trọng lượng tới giới hạn 88,9 94,4% - là giới hạn bốc lửa. Tiếp tục đốt nóng thì nhiệt độ hỗn hợp tăng lên đến nhiệt độ bốc lửa nằm trong khoảng 270 350 0 C. Hỗn hợp bị bốc lửa và phát sinh sự nổ ban đầu, khi đó các van an toàn sẽ làm việc hoặc là các -te động cơ bị phá hỏng. Tiếp theo áp lực sóng là sự giảm áp suất cục bộ, không khí bên ngoài qua các -te hỏng xâm nhập vào hỗn hợp khí - không khí nóng gây ra nổ thứ cấp còn mạnh hơn. Khi đó luồng lửa phụt ra từ các -te có thể gây hỏa hoạn và nguy hiểm đến sinh mạng. Nguồn sinh nhiệt mạnh có thể là các phần quá nóng của các ổ bạc lót thanh truyền, ổ trục và cổ khuỷu, của các xy lanh và pít tông bị sứt mẻ để cho khí cháy lọt qua. Tất cả các nguyên nhân làm hỏng chế độ bôi trơn, làm quá nóng các chi tiết và làm giảm nhiệt độ bắt lửa của dầu đều gây ra nguy cơ nổ trong các -te. 2. Biện pháp phòng ngừa hiện tượng nổ các -te Để pháp phòng ngừa hiện tượng nổ các -te cần phải: - Bảo đảm bôi trơn tin cậy cho động cơ; - Duy trì các khe hở trong các ổ và các chi tiết nhóm xy lanh piston trong các giới hạn cho phép; - Theo dõi sự làm việc bình thường của hệ thống thông hơi các -te; - Phân tích dầu đúng hạn định và không cho phép nhiệt độ bắt lửa của dầu hạ thấp hơn 175 0 C; - Theo dõi trạng thái chính xác của các van an toàn trên các -te và các lưới dập lửa của chúng; - Không cho phép nhiên liệu làm loãng dầu bôi trơn. 3. Hiện tượng nổ trong các bầu chứa khí nạp Đôi khi trong khai thác, hiện tượng nổ trong các bầu chứa khí nạp, nhưng sức mạnh và hậu quả gây ra thường nhỏ hơn các vụ nổ trong các -te. Các nguyên nhân hiện tượng nổ này là do dầu bôi trơn lọt vào trong khoang chứa khí. ở các động cơ 2 kỳ dầu có thể bị hút vào bầu chứa khí nạp qua các cửa hút do các xéc măng dầu lắp không đúng hoặc bị mòn, còn trong các động cơ 4 kỳ - qua hệ thống thông hơi các -te. Dầu sau khi lọt vào bầu chứa khí, bị sấy nóng và bốc hơi tạo hỗn hợp gây nổ. Nguyên nhân bắt lửa trực tiếp của hỗn hợp này thường là khí cháy bị lọt nhiều vào bầu chứa khí nạp khi cản áp đường thải quá cao, điều này đặc trưng cho các động cơ tàu ngầm làm việc ở chế độ kính tiềm vọng, khi quét tải trọng dằn chính hay khi đóng đột ngột đậy nắp che ống thải khí. Các vụ nổ trong bầu chứa khí thường hay xảy ra ở các động cơ 2 kỳ do các đặc điểm của hệ thống trao đổi khí làm tăng khả năng lọt dầu vào bầu chứa khí nạp nhiều hơn. Để đề phòng hiện tượng nổ trong bầu chứa khí nạp cần phải giữ các xéc măng ở trạng thái tốt, xả dầu khỏi bầu chứa khí nạp khi động cơ làm việc, không cho phép cản áp ống thải quá cao, đảm bảo tốt hệ thống thông hơi các -te và các van an toàn trên bầu chứa khí nạp. 12.5. Động cơ bị vượt tốc 1. Hiện tượng Vượt tốc là hiện tượng tốc độ động cơ đột ngột tăng cao và làm việc với số vòng quay cao quá cho phép. Khi đó các lực quán tính vượt quá giới hạn cho phép cực đại nên có thể gây ra đứt bu lông thanh truyền và thanh truyền, thủng pít tông và xy lanh, nóng chảy các ổ và dẫn đến gãy trục khuỷu. 2. Nguyên nhân Các nguên nhân vượt tốc thường liên quan đến các trục trặc của thiết bị nhiên liệu, bộ điều tốc hoặc các xéc măng dầu. Hiện tượng vượt tốc có thể xảy ra khi các thanh răng bơm cao áp bị kẹt, sai lệch vị trí “0” của thanh răng bơm cao áp; kẹt van trượt hoặc pít tông tự động của bộ điều tốc; khi các xéc măng dầu bị mòn nhiều hay lắp không đúng làm dầu lọt nhiều vào buồng cháy; khi dầu với số lượng đáng kể lọt vào bầu khí nạp khi động cơ bắt đầu làm việc. 3. Biện pháp khắc phục Nếu động cơ bắt đầu làm việc với sự vượt tốc thì để dừng máy phải ngừng ngay việc cung cấp nhiên liệu và không khí bằng cách gạt tay gạt thanh răng về vị trí “0” và tăng tải cho động cơ tùy khả năng. 12.6. Nóng chảy các ổ trục khuỷu 1. Hiện tượng Khi động cơ làm việc, nếu vì nguyên nhân nào đó việc cung cấp dầu bôi trơn đến các ổ trục khuỷu bị xấu đi hay bị ngừng hoàn toàn thì lớp kim loại chịu ma sát của các ổ bắt đầu bị nóng chảy do ma sát và đốt nóng tăng. Hiện tượng hư hỏng này gọi là chảy ổ. Khi kim loại chịu ma sát bị nóng chảy nhiều có thể bị dính lên cổ trục và làm xây xát các cổ trục do nó quay trong các ổ mất khả năng chịu ma sát. Hư hỏng nặng nhất loại này là trục khuỷu, các gối đỡ các ổ cùng với các -te bị biến dạng nhiệt. Trong trường hợp đó để phục hồi động cơ yêu cầu phải thay thanh truyền, trục khuỷu, các ổ trục khuỷu và các -te động cơ. Như vậy sẽ rất ốn kém và hợp lý hơn là thay cả động cơ mới. 2. Nguyên nhân Các nguyên nhân nóng chảy ổ có thể là: không đủ áp suất dầu hoặc khe hở ổ trục thiết lập sai; chất lượng thấp của kim loại chịu ma sát hoặc tiếp xúc kém của bề mặt bạc lót với cổ trục, dầu bị loãng do nhiên liệu hay nước lọt vào, chế độ sấy nóng không đúng hoặc tăng tải đột ngột, khởi động không bơm dầu trước hoặc khởi động mà van đường ống đóng. 3. Các dấu hiệu đặc trưng Các dấu hiệu đặc trưng cho biết hiện tượng chảy ổ là: vòng quay giảm, áp suất dâu giảm và nhiệt độ dầu tăng; xuất hiện các tiếng gõ không bình thường và khói trắng khí xả với mùi đặc biệt; có mạt kim loại trong các bầu lọc; đèn báo tín hiệu trên bầu lọc bộ tín hiệu làm việc (động cơ kiểu M -500). Khi phát hiện các dấu hiệu trên phải dừng máy và tìm nguyên nhân sự cố. 4. Biện pháp khắc phục Để phòng ngừa chảy ổ cần phải kiểm tra chặt chẽ sự làm việc của hệ thống bôi trơn bằng các dụng cụ đo - kiểm, việc sấy nóng máy và tăng tải phải đúng qui phạm; chỉ khởi động máy sau khi đã bơm dầu; theo dõi định kỳ trạng thái các ổ và các cổ trục khuỷu; không cho phép để lọt nước, nhiên liệu và các tạp chất cơ học vào dầu. 12.7. Các sự cố đặc trưng của động cơ Khi khai thác thuần thục thì rất ít khi xảy ra hư hỏng động cơ. Người kỹ sư cơ điện thường xuyên phải xử lý nhiều sự cố. Các sự cố đặc trưng nhất thường cho trong cá qui phạm khai thác động cơ tàu thủy, trong các chỉ dẫn của nhà máy và các hướng dẫn khai thác. 1. Trong thời gian khởi động Trong thời gian khởi động có thể xuất hiện có các trục trặc làm cho động cơ khó hoặc hoàn toàn không khởi động được. Điều này có thể xảy ra khi nhiệt độ môi trường quá thấp hoặc không đủ áp suất khi khởi động (hay điện áp ắc qui thấp), các van khởi động không kín hoặc bị kẹt, tắc các ống dẫn khí vào, hệ thống nhiên liệu hay mạch điện khởi động bị hư hỏng. 2. Trong thời gian động cơ làm việc Trong thời gian động cơ làm việc có thể xuất hiện sự cố do phá hủy các chế độ làm mát và bôi trơn, quá tải và điều chỉnh động cơ không tốt, không chú ý theo dõi các thiết bị đo - kiểm và hệ thống đèn tín hiệu sự cố. Đôi khi có thể phát hiện trục trặc nhờ màu khói khí xả. Khói đen có thể do sự quá tải toàn bộ hay ở một số xy lanh, cơ cấu phối khí hay thiết bị nhiên liệu làm việc không bình thường, động cơ mất điều chỉnh hoặc áp suất tăng áp thấp. Khói xanh cho biết có nhiều dầu lọt vào buồng cháy. Khói trắng sáng chứng tỏ nước lọt vào xy lanh. Các tiếng gõ lạ trong động cơ xuất hiện chứng tỏ việc cấp nhiên liệu quá sớm hay quá muộn, các khe hở trong dẫn động xu páp hoặc khe hở các ổ trục (đặc biệt ổ trục khuỷu) quá lớn. Các van an toàn làm việc chỉ ra sự quá tải trong tất cả hoặc trong một số xy lanh riêng biệt. Các sự cố hay gặp trong khai thác cần được nghiên cứu cẩn thận trong các bài thực hành và đặc biệt chúng phải được phân biệt về các nguyên nhân xuất hiện các sự cố này. Hệ thống hóa và phân tích các nguyên nhân sự cố làm nguồn thông tin quan trọng nhất để hoàn thiện kết cấu và công nghệ chế tạo động cơ, tích lũy kinh nghiệm khai thác và hiệu chỉnh các hướng dẫn; huấn luyện chiến sĩ về nhận thức và phương pháp khai thác thuần thục đảm bảo các điêzen làm việc không có hư hỏng. . nhất thường cho trong cá qui phạm khai thác động cơ tàu thủy, trong các chỉ dẫn của nhà máy và các hướng dẫn khai thác. 1. Trong thời gian khởi động Trong thời gian khởi động có thể xuất. chất cơ học vào dầu. 12. 7. Các sự cố đặc trưng của động cơ Khi khai thác thuần thục thì rất ít khi xảy ra hư hỏng động cơ. Người kỹ sư cơ điện thường xuyên phải xử lý nhiều sự cố. Các sự cố. Chương 12 Các hư hỏng đặc trưng của ĐCĐT tàu quân sự và biện pháp phòng ngừa 12. 1. Phân loại các dạng hư hỏng Việc khai thác an toàn các động cơ là một trong những nhiệm