Silnik wysokoprężny średnioobrotowy

Co wyróżnia silnik średnioobrotowy

Wolnoobrotowy dwusuwowy silnik wodzikowy obraca wał śrubowy wprost przy 60 do 120 rpm, bez przekładni pośredniej. Silnik czterosuwowy średnioobrotowy pracuje kilkakrotnie szybciej i wytwarza moc w zwartej konstrukcji z tłokiem nurnikowym, co oznacza, że do napędu bezpośredniego potrzebuje przekładni redukcyjnej albo zasila prądnicę przy napędzie spalinowo-elektrycznym, gdzie redukcja obrotów w ogóle nie stanowi zagadnienia. To czyni silniki średnioobrotowe standardowym wyborem dla promów, jednostek wsparcia morskiego, statków wycieczkowych i zespołów prądotwórczych pomocniczych niemal na każdym typie statku, także tych, których napęd główny stanowi wolnoobrotowy dwusuw.

Główne elementy

Tuleja cylindrowa i tłok

Konstrukcja z tłokiem nurnikowym, w której sam tłok przejmuje siłę boczną od korbowodu, inaczej niż układ wodzikowy w silnikach wolnoobrotowych; to zasadnicza różnica mechaniczna między obiema rodzinami silników.

Wał korbowy i łożyska

Wielowykorbieniowy wał korbowy kuty albo półskładany, oparty na łożyskach głównych wymiarowanych na wyższą prędkość obrotową i odpowiednio większe obciążenia bezwładnościowe.

Wałek rozrządu i układ zaworowy

Napędza kąty wtrysku paliwa i uruchamianie zaworów; niektóre rozwiązania stosują układ paliwowy typu common rail, całkowicie odsprzęgający kąt i ciśnienie wtrysku od prędkości obrotowej silnika.

Turbosprężarka i układ powietrza doładowania

Spręża powietrze do spalania, a chłodnica powietrza doładowującego sprowadza sprężone powietrze do możliwej do przyjęcia temperatury, nim trafi ono do cylindra.

Układ oleju smarowego

Tłoczy olej pod ciśnieniem do łożysk, komór chłodzenia tłoka i układu zaworowego, a przy większych jednostkach z osobnym układem smarowania cylindrów.

Dobór i wymiarowanie

Moc podaje się w kW przy prędkości znamionowej, a liczbę i układ cylindrów (rzędowy albo widlasty) dobiera się do dostępnej powierzchni w maszynowni i wymaganej mocy. Elastyczność paliwowa zmienia się z modelem: tylko olej napędowy okrętowy, zdolność do pracy na paliwie ciężkim z odpowiednią instalacją oczyszczania paliwa albo konstrukcje dwupaliwowe mogące pracować na LNG z wtryskiem pilotowym oleju napędowego. Klasyfikacja obrotowa i zastosowanie (napęd mechaniczny bezpośredni przez przekładnię albo spalinowo-elektryczny przez prądnicę) rozstrzyga się wcześnie, bo wpływają one na cały układ napędowy, a nie tylko na dobór silnika.

Przepisy i wymagania klasy

MARPOL załącznik VI ustala dopuszczalne emisje NOx według poziomu, przy czym Tier III wymaga dodatkowego ograniczania (jak selektywna redukcja katalityczna albo recyrkulacja spalin) wewnątrz wyznaczonych obszarów kontroli emisji. Każdy silnik nosi świadectwo EIAPP potwierdzające zgodność z zatwierdzoną dokumentacją techniczną NOx, a każda zmiana parametru albo elementu wpływająca na emisje musi zostać sprawdzona względem tej dokumentacji. Przepisy klasy ustalają odstępy przeglądów okresowych i remontów na podstawie godzin pracy i zaleceń producenta.

Typowe usterki

• Pompowanie turbosprężarki od zanieczyszczonych łopatek sprężarki albo turbiny, obniżające ciśnienie powietrza doładowującego i podnoszące temperatury spalin.
• Zużycie wtryskiwaczy powodujące złe rozpylenie, prowadzące do niezupełnego spalania, większego zadymienia i wyższego zużycia paliwa.
• Zatarcia tulei cylindrowej od niedostatecznego smarowania albo zanieczyszczenia wody chłodzącej w płaszczu chłodzącym tulei.
• Zużycie łożysk głównych albo korbowodowych od zanieczyszczenia oleju albo od odstępów wydłużonych ponad zalecane progi wynikające z analizy oleju.
• Zanieczyszczenie chłodnicy powietrza doładowującego od strony wody morskiej, zmniejszające skuteczność chłodzenia i podnoszące temperatury spalania powyżej wartości projektowych.

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Sieć wsparcia producenta obejmującą trasy żeglugowe jednostki, bo silniki średnioobrotowe pracują według napiętych planów obsługi.
• Oryginalne części zamienne z identyfikowalnością, zwłaszcza wtryskiwacze, wkłady turbosprężarek i panewki łożyskowe.
• Udokumentowaną zgodność ze świadectwem EIAPP silnika dla wszystkich dostarczanych części i nastaw.
• Do liderów rynku w tym segmencie należą MAN Energy Solutions, Wärtsilä i seria MaK firmy Caterpillar, każdy z inną gęstością serwisu w poszczególnych regionach.

Śledźcie rozrzut temperatury spalin między cylindrami, a nie samą średnią; pojedynczy cylinder odchodzący od pozostałych bywa pierwszym znakiem kłopotu z wtryskiwaczem albo zaworem na długo przed tym, nim ujawni się gdziekolwiek indziej.