เครื่องยนต์ทางทะเลสี่จังหวะ: หัวสูบและชิ้นส่วนอะไหล่ทำงานอย่างไร

เรือประมงลำหนึ่งมาพร้อมกับการรั่วไหลของแรงอัดบนเครื่องยนต์เสริมหนึ่งสูบ ฝาสูบจะดับภายในหนึ่งวัน และหัวหน้าวิศวกรต้องเผชิญกับทางเลือกที่คุ้นเคย: ซ่อมแซมการหล่อหรือเปลี่ยนใหม่ สำหรับเครื่องยนต์เรือสี่จังหวะ การตัดสินใจนั้นมักจะขึ้นอยู่กับสามสิ่ง ได้แก่ สภาพของบ่าวาล์ว ความเรียบของแผงดับเพลิง และผลลัพธ์ของการทดสอบแรงดันในช่องระบายความร้อน ทุกอย่างหลังจากนั้นเป็นปัญหาในการจัดหามากกว่าปัญหาทางวิศวกรรม

เครื่องยนต์ทางทะเลสี่จังหวะครอบคลุมการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กบนเรือชายฝั่งไปจนถึงเครื่องยนต์หลักความเร็วปานกลางบนเรือข้ามฟาก เรือลากจูง และเรือประมง สิ่งที่พวกเขาแชร์กันคือวงจรการยิงที่ต้องหมุนเพลาข้อเหวี่ยงสองครั้งจึงจะเสร็จสมบูรณ์ และฝาสูบที่ต้องปิดผนึกการเผาไหม้ นำทางวาล์ว ลำเลียงหัวฉีด และจ่ายน้ำหล่อเย็นในเวลาเดียวกัน บทความนี้จะอธิบายวิธีการทำงานของวงจร ตำแหน่งของฝาสูบภายในวงจรนั้น และวิธีซื้อชิ้นส่วนอะไหล่โดยไม่ทำให้เกิดความล้มเหลวครั้งที่สอง

สิ่งที่เกิดขึ้นจริงในช่วงสี่จังหวะ

ชื่อนี้มาจากจำนวนการเคลื่อนที่ของลูกสูบที่จำเป็นในการทำให้รอบกำลังหนึ่งรอบเสร็จสิ้น ไอดี การบีบอัด กำลังและไอเสีย จังหวะลูกสูบสี่จังหวะ, การหมุนเพลาข้อเหวี่ยงสองครั้ง, การฉีดหนึ่งครั้งต่อกระบอกสูบ

• จังหวะการเหนี่ยวนำ วาล์วไอดีจะเปิดขึ้นและลูกสูบเคลื่อนตัวลงมา เพื่อดูดอากาศที่ปกติจะไหลผ่านเทอร์โบชาร์จเจอร์และอาฟเตอร์คูลเลอร์ไปแล้ว
• จังหวะการบีบอัด วาล์วทั้งสองถูกปิด และลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น บีบประจุให้อยู่ที่ประมาณ 30 ถึง 55 บาร์ และให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิการจุดระเบิดของน้ำมันดีเซล
• จังหวะเพาเวอร์ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปไม่นานก่อนที่จะถึงจุดศูนย์ตายบน ซึ่งจะเผาไหม้ และก๊าซที่ขยายตัวจะดันลูกสูบลง นี่เป็นจังหวะเดียวที่สร้างงานที่มีประโยชน์
• จังหวะไอเสีย วาล์วไอเสียจะเปิดขึ้น และลูกสูบที่เพิ่มขึ้นจะดันก๊าซที่ถูกเผาไหม้ออกสู่ท่อร่วมและเทอร์โบชาร์จเจอร์

เนื่องจากลำดับดังกล่าว ฝาสูบสี่จังหวะจึงต้องมีวาล์วไอดีและวาล์วไอเสียอย่างน้อยหนึ่งวาล์ว ซึ่งมักจะติดตั้งอย่างละ 2 วาล์ว รวมทั้งหัวฉีด ตัวกั้นวาล์ว บ่าวาล์ว และช่องระบายความร้อนที่แยกวาล์วทั้งสองออกจากกัน เพลาลูกเบี้ยวและก้านกระทุ้งหรือตัวโยกที่ขับเคลื่อนวาล์วเหล่านั้นจะถูกตั้งเวลาไปที่เพลาข้อเหวี่ยงเพื่อให้ทุกเหตุการณ์เกิดขึ้นในมุมที่ถูกต้อง

เครื่องยนต์สองจังหวะจะยิงทุกๆ รอบเพลาข้อเหวี่ยงแทน โดยใช้พอร์ตระบายและวาล์วไอเสียหรือพอร์ตหนึ่งตัว ความแตกต่างเพียงประการเดียวนั้นอธิบายได้ว่าทำไมเครื่องยนต์ทั้งสองประเภทจึงลงเอยด้วยงานที่แตกต่างกันบนเครื่อง

เหตุใดเรือจึงยังใช้เครื่องยนต์สี่จังหวะ

เครื่องยนต์สองจังหวะสร้างจังหวะกำลังในทุกรอบ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเรือเดินทะเลที่ใหญ่ที่สุดจึงใช้เครื่องยนต์สองจังหวะความเร็วต่ำเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก: ชิ้นส่วนน้อยลง ทนทานต่อน้ำมันเชื้อเพลิงหนัก และอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงต่ำมากต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เครื่องยนต์สี่จังหวะชนะในประเด็นอื่นๆ ที่สำคัญสำหรับเจ้าของและผู้ปฏิบัติงาน: น้ำหนักที่เบากว่าสำหรับเอาต์พุตเดียวกัน, ขนาดที่เล็กกว่า, การควบคุมการปล่อยมลพิษที่ดีขึ้น และความเร็วที่สูงขึ้นซึ่งทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโดยตรงผลิตพลังงาน 50 Hz หรือ 60 Hz โดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์

ในทางปฏิบัติ เครื่องยนต์ทางทะเลสี่จังหวะส่วนใหญ่เป็นเครื่องยนต์เสริมหรือเครื่องยนต์หลักบนเรือขนาดเล็ก หน้าที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักจะอยู่ที่ 750, 1,000, 1200, 1500 หรือ 1800 รอบต่อนาที ขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วและความถี่ของกริด ในขณะที่หน่วยขับเคลื่อนความเร็วปานกลางมักจะทำงานระหว่าง 400 ถึง 1,000 รอบต่อนาที

เหตุใดหัวสูบสี่จังหวะจึงล้มเหลว

ฝาสูบสี่จังหวะเป็นแบบหล่อเดี่ยวที่จะต้องมีแผงดับเพลิง พอร์ตวาล์วสองหรือสี่ช่อง รูหัวฉีด และเครือข่ายช่องระบายความร้อน หากต้องการดูภาพรวมของชิ้นส่วนและพื้นผิวที่สำคัญระหว่างการตรวจสอบ โปรดดูคำอธิบายนี้ หัวถังคืออะไร ครอบคลุมพื้นฐาน

ในการใช้งาน โลหะที่อยู่ด้านดาดฟ้าดับเพลิงสามารถสูงถึงสามหรือสี่ร้อยองศาเซลเซียส ในขณะที่ด้านน้ำคงอยู่เกือบเก้าสิบองศา การเปลี่ยนแปลงโหลดทุกครั้งจะผลักการหล่อผ่านการไล่ระดับสีนั้น และหลังจากผ่านไปหลายพันชั่วโมงการทำงาน ผลลัพธ์ที่ตามมาจะปรากฏขึ้นในตำแหน่งที่คาดเดาได้:

• บ่าวาล์วจมลงในส่วนหัว วาล์วจึงอยู่ลึกขึ้นและระยะห่างของก้านวาล์วจะปิดลง
• รอยแตกปรากฏขึ้นระหว่างสองที่นั่ง หรือระหว่างเบาะนั่งกับปลอกหัวฉีด
• หลุมระบายความร้อนและการกัดกร่อน ส่วนใหญ่มักจะอยู่ข้างวาล์วไอเสีย
• ซีลหัวฉีดล้มเหลว ปล่อยให้น้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในน้ำหล่อเย็นหรือน้ำเข้าไปในกระบอกสูบ
• ดาดฟ้าดับเพลิงบิดเบี้ยว ซึ่งทำให้ซีลปะเก็นแตก
• เกลียวหัวน๊อตยืดหรือแถบในบล็อก

ปัญหาเหล่านี้ไม่ได้ประกาศตัวเองอย่างเงียบ ๆ การอ่านค่าแรงอัดที่ลดลง อุณหภูมิไอเสียที่เพิ่มขึ้นในกระบอกสูบเดียว ฟองอากาศในถังขยาย หรือระดับน้ำหล่อเย็นที่ลดลงเล็กน้อย ถือเป็นสัญญาณแรกตามปกติ

ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนฝาสูบ

ข้อสรุปแรก: หากฝาสูบสำหรับเรือเดินทะเลสี่จังหวะมีรอยแตกระหว่างบ่าวาล์ว หรือต้องการเม็ดมีดบ่าวาล์วมากกว่าสองอันแทนที่ด้วยบ่าวาล์วแบบถอยอย่างหนัก การเปลี่ยนมักจะถูกกว่าการเชื่อมและการตัดเฉือนใหม่ และมีความเสี่ยงน้อยกว่ามาก หากเป็นการยกเครื่องตามปกติซึ่งวาล์ว ไกด์ และบ่าจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ การซ่อมแซมก็ยังสมเหตุสมผล

สำหรับศีรษะแต่ละศีรษะ เงื่อนไขเหล่านี้มักจะทำให้ความสมดุลไปสู่การเปลี่ยน:

• ความเรียบของดาดฟ้ากันไฟอยู่นอกขีดจำกัดของผู้ผลิต ซึ่งมักวัดเป็นเศษส่วนของมิลลิเมตร
• การรั่วไหลจากช่องทำความเย็นระหว่างการทดสอบแรงดันอุทกสถิต
• รอยแตกระหว่างเบาะหรือติดกับวาล์วไอเสีย
• รูหัวฉีดที่ไม่กลมอีกต่อไปหรือเกลียวเสียหาย
• หล่อที่ได้รับการซ่อมแซมแล้วสองหรือสามครั้ง

ความเสี่ยงในการจัดหาอยู่ในการคำนวณเดียวกัน หัวที่ปรับปรุงใหม่หมายถึงเวลาในการตัดเฉือนที่เพิ่มขึ้น ปะเก็นชุดที่สองและตัวยกเครนอีกตัวหนึ่ง และเรือที่รอควบคู่ไปกับต้นทุนต่อวันมากกว่าการหล่อใหม่ทดแทน

การสั่งซื้อฝาสูบทดแทนสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะ

ฝาสูบทดแทนเป็นชิ้นส่วนที่ใช้ร่วมกันได้ซึ่งผลิตขึ้นในขนาดดั้งเดิม ไม่ใช่ชิ้นส่วนอุปกรณ์ดั้งเดิม ในทางปฏิบัตินั่นหมายความว่ารุ่นเครื่องยนต์บนป้ายชื่อยังไม่เพียงพอ คำสั่งซื้อจำเป็นต้องมีชุดการวัดและตัวระบุก่อนที่จะตัดหรือจัดส่งสิ่งใดๆ

• ยี่ห้อเครื่องยนต์ รุ่น และหมายเลขซีเรียล
• หน้าที่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือแรงขับ เนื่องจากการจัดเรียงวาล์วอาจแตกต่างกันในเครื่องยนต์ตระกูลเดียวกัน
• จำนวนวาล์ว เส้นผ่านศูนย์กลางหัววาล์ว และเส้นผ่านศูนย์กลางก้านวาล์ว
• ประเภทหัวฉีดและขนาดปลอกหัวฉีด
• ตำแหน่งและรูปแบบของรูน้ำหล่อเย็น
• ความหนาของชั้นกันไฟและความสูงโดยรวมของศีรษะ

เอกสารและเวลาดำเนินการก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ขอใบรับรองวัสดุ รายงานการทดสอบแรงดัน และบันทึกการตรวจสอบขนาด และยืนยันว่าชิ้นส่วนถูกบรรจุอย่างไร เนื่องจากดาดฟ้าดับเพลิงที่ไม่มีการป้องกันจะไม่สามารถอยู่รอดได้กับขาขนส่งทางทะเลที่ยาว สำหรับช่วงการจัดหาที่จัดตามยี่ห้อเครื่องยนต์ โปรดดูที่ แค็ตตาล็อกอะไหล่ทดแทนฝาสูบ .

การจับคู่ฝาสูบตามยี่ห้อเครื่องยนต์

ฝาสูบแทบจะใช้แทนกันได้กับยี่ห้อต่างๆ การหล่อสำหรับผู้ผลิตรายหนึ่งและการหล่อสำหรับอีกรายหนึ่งใช้รูโบลต์ร่วมกันและอื่นๆ อีกเล็กน้อย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการสั่งซื้อตามยี่ห้อและรุ่นจึงเป็นเส้นทางที่ใช้งานได้จริง

เครื่องยนต์ความเร็วปานกลางจาก MAN นั้นพบเห็นได้ทั่วไปบนเรือเฟอร์รี่และเรือลากจูง และหัวของพวกมันมักจะมีวาล์วสี่ตัวที่มีช่องระบายความร้อนที่อัดแน่น ดังนั้น รูปทรงทางฝั่งน้ำจึงเป็นส่วนที่ยากที่สุดในการสร้างใหม่อย่างถูกต้อง

หัวถัง DONGFANG | ชิ้นส่วนอะไหล่ทดแทนที่เข้ากันได้กับเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลของ MAN รุ่นที่เข้ากันได้: L16/24, L23/30, L23/30H, L28/32A, S26MC, L31, L35MC, S35MC, L50MC-C I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์ หัวถัง DONGFANG เป็นตัวเปลี่ยนที่เข้ากันได้กับบุคคลที่สาม... ดูผลิตภัณฑ์ →

เครื่องยนต์ของยันม่าร์ปรากฏอยู่ทุกหนทุกแห่งบนเรือประมงและเรือชายฝั่งขนาดเล็ก ตั้งแต่ไม่กี่สิบกิโลวัตต์ไปจนถึงไม่กี่พัน และฝาสูบมักจะถูกเปลี่ยนในระหว่างการยกเครื่องด้านบนสุด แทนที่จะสร้างใหม่ทั้งหมด

หัวถัง DONGFANG | อะไหล่ทดแทนที่เข้ากันได้กับ Yanmar Marine Diesel Engi รุ่นที่ใช้ร่วมกัน: NY160, N165, N180, EY180, N210, EY220, N260, EY260, N280A, N330, S165, S185, M200L, M220L, RAL170, MAL220, UAL200UT, T240, T260, Z280DT, Z280ET, MF2... ดูผลิตภัณฑ์ →

หน่วยความเร็วปานกลางของ Daihatsu ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกำลังเสริม และหัวที่ไม่ตรงกันจะปรากฏขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อมีอุณหภูมิไอเสียไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งกระบอกสูบ

หัวถัง DONGFANG | อะไหล่ทดแทนที่เข้ากันได้กับ Daihatsu Marine Diesel En รุ่นที่ใช้ร่วมกัน: DL-20、DL-22、DL-26、DL-28、DL-32、5DK-20、6DK-20、DK-28、DS-26、PS-26H (D)、DC-17、DE-18 ดูผลิตภัณฑ์ →

หัวเปลี่ยนที่คล้ายกันได้รับการจัดหาให้กับเครื่องยนต์ทางทะเลตระกูลอื่นๆ รวมถึง Akasaka, Kobe, MaK, Makita, Wartsila, Hanshin และ Niigata รวมถึงเครื่องยนต์ดีเซลในประเทศจีนที่ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและการสูบน้ำ

การตรวจสอบการติดตั้งและการทดลองทางทะเล

การติดตั้งส่วนหัวอย่างถูกต้องจะตัดสินว่าการเปลี่ยนทดแทนจะมีอายุการใช้งานยาวนานเท่ากับของเดิมหรือไม่ ทำตามขั้นตอนเหล่านี้ตามลำดับ:

1. เปรียบเทียบการหล่อใหม่กับหัวเก่าหรือภาพวาดก่อนทำความสะอาดสิ่งใดๆ ตรวจสอบตำแหน่งรูน้ำ ความหนาของดาดฟ้า และรูหัวฉีด
2. ทำความสะอาดเกลียวของบล็อก ตรวจสอบการยืดของสลักเกลียวหัว และเปลี่ยนสลักเกลียวที่หลุดออกมา
3. ติดตั้งปะเก็นใหม่ให้ถูกต้อง ตรวจสอบทางผ่านของน้ำมันและน้ำ และหลีกเลี่ยงน้ำยาซีล เว้นแต่ผู้ผลิตจะระบุไว้
4. ขันโบลต์หัวตามลำดับและขั้นตอนที่ระบุโดยใช้ประแจทอร์คที่ปรับเทียบแล้ว และเกจวัดมุมตามที่ระบุไว้
5. ตั้งค่าระยะห่างวาล์วให้เย็นและจดบันทึกค่าเพื่อให้สามารถตรวจสอบอีกครั้งขณะร้อนได้
6. เติมและระบายระบบทำความเย็น จากนั้นตรวจสอบรอยรั่วที่ข้อต่อส่วนหัวและรอบๆ ปลอกหัวฉีด
7. รันเครื่องยนต์โดยไม่ได้บรรทุกก่อน จากนั้นภายใต้ภาระ โดยดูอุณหภูมิไอเสีย อุณหภูมิทางออกของน้ำที่แจ็คเก็ต และแรงดันห้องเหวี่ยงสำหรับกระบอกสูบที่มีพฤติกรรมแตกต่างจากส่วนที่เหลือ

การบิดกลับหลังการวิ่งสองสามชั่วโมงแรกยังคงถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานสำหรับเครื่องยนต์ที่มีความเร็วปานกลางหลายรุ่น แม้ว่าคู่มือจะไม่ต้องการก็ตาม มีค่าใช้จ่ายหนึ่งชั่วโมงและป้องกันความล้มเหลวที่มีราคาแพงกว่ามากในภายหลัง

รอบจังหวะสี่จังหวะไม่ได้เปลี่ยนแปลงในหนึ่งศตวรรษ และสาเหตุที่ทำให้ฝาสูบทำงานล้มเหลวก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงอะไรคือความง่ายในการค้นหาอุปกรณ์ทดแทนที่ตรงกับขนาดดั้งเดิม ทางเดินน้ำดั้งเดิม และวัสดุดั้งเดิม ใส่แบรนด์ รุ่น และข้อมูลที่วัดได้ไว้ด้วยกันก่อนสั่งซื้อ ใช้เวลาในการยืนยันขนาดห้องดับเพลิงและรูปทรงการระบายความร้อน จากนั้นเรือจะรักษากำหนดการ