تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل

موتورهای دیزل در طیف بسیار متنوعی از صنایع و تجهیزات به کار گرفته می‌شوند. از تجهیزات دریایی گرفته تا دیزل ژنراتورها، از ماشین آلات راهسازی گرفته تا خودروهای باری، در قلب بسیاری از این تجهیزات یک موتور دیزل قدرتمند می‌تپد که وظیفه تولید توان را بر عهده دارد. فرقی نمی‌کند که یک موتور دیزل به صورت مداوم استفاده شود یا به صورت گاه به گاه، در هر صورت برای کارکرد صحیح و بهینه در طول عمر موتور بایست برنامه درستی برای نگهداشت آن پیاده‌سازی شود.

نسل‌های جدیدتر موتورهای دیزل همزمان با پیشرفت تکنولوژی و سخت‌گیرانه‌تر شدن استانداردهای محیط زیستی و ایمنی، به گونه‌ای طراحی و تولید شده‌اند که در آن‌ها علی رغم مصرف سوخت و ایجاد آلایندگی کمتر، می‌توان به نسبت‌های بالاتر توان خروجی نسبت به وزن موتور رسید. تعداد قابل توجهی از ماشین آلات و تجهیزات دارای موتور دیزل که در طول دو دهه گذشته وارد کشور شده‌اند، مجهز به انواع جدیدتر موتورهای دیزل با سیستم‌های سوخت رسانی پیشرفته‌تر (مانند سیستم ریل مشترک، یونیت اینجکشن و …) که توسط کامپیوتر مرکزی موتور (ECU) کنترل می‌شوند، هستند. تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل جدید نیازمند در نظر گرفتن الزامات ویژه است.

در حال حاضر بسیاری از ارائه‌دهندگان خدمات تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل صرفاً به صورت تجربی آموزش دیده‌اند و چه بسا درک کاملی از ساختار و عملکرد اجزاء و سیستم‌های مختلف موتور، روش‌های شناسایی عیوب و رفع عیب، استفاده از ابزارهای مخصوص و نرم افزارهای کامپیوتری عیب یابی، روش صحیح اندازه گیری دقیق و اجرای تنظیمات در زمان تعمیرات جزئی یا اورهال و … نداشته باشند. همچنین برنامه‌های سرویس و نگهداری پیاده‌سازی شده بر روی این تجهیزات در برخی موارد صرفاً بر اساس پیشنهاد سازنده (آن هم به صورت خوشبینانه) تنظیم و اجرایی می‌شود. حال آنکه توصیه‌های سازنده، یکی از کانال‌های طراحی برنامه سرویس و نگهداری محسوب می‌شود، اما شرایط بهره برداری و وضعیت تجهیز (خصوصاً در موتورهایی که مورد تعمیرات متعدد قرار گرفته‌اند) می‌تواند ترجیحات تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل را نسبت به شرایط استاندارد تجهیز تغییر دهد.

در نتیجه این عوامل، میزان استهلاک و هزینه‌های تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل نسبت به بنچمارک‌های موجود در دنیا فاصله قابل توجهی دارد. همچنین استفاده موثر از نگهداشت مبتنی بر پایش وضعیت، که عموماً در حد آنالیز روغن دوره‌ای در برخی موارد به اجرا در می‌آید، از جایگاه اثربخشی که می‌تواند داشته باشد فاصله دارد. پیاده‌سازی موثر ترکیبی بهینه از روش‌های پیش‌گیرانه و پیش‌بینانه می‌تواند نقش جدی در کاهش هزینه‌های نگهداشت و افزایش بهره وری استفاده از این تجهیزات داشته باشد.

هرچقدر هم برای سرویس و نگهداری یک موتور دیزل منابع صرف شود، عیوب و خرابی‌ها چه به صورت تصادفی و چه در تناسب با عمر و وضعیت بهره‌برداری، اتفاق خواهند افتاد. در ادامه به شکلی مختصر، سیستم‌های اصلی در یک موتور دیزل به همراه قطعات و خرابی‌های رایج مرور می‌شوند و در نهایت برای نگهداری بهتر از این سیستم‌ها راهکاریی عملیاتی ارائه خواهد شد.

عمل تامین سوخت با مقدار و زمان‌بندی درست به وسیله عملکرد صحیح این سیستم در موتور انجام می‌شود. مجموعه‌ای از از اتصالات، شیلنگ‌ها، شیرهای برقی یا مکانیکی، پمپ یا پمپ‌چه و در نهایت سوزن‌های انژکتور در سیستم‌های سوخت‌رسانی جدید و قدیم دیده می‌شود. ایرادات در این سیستم می‌توانند تحت تاثیر عوامل ساده مانند گرفتگی مدار بوسیله ذرات آلاینده و هوا گرفتن مدار بروز کنند. خرابی‌های پیچیده‌تری مانند از تنظیم خارج شدن رگلاتور کنترل کننده فشار و دبی سوخت یا از کالیبره خارج شدن سنسورها یا نیاز به تنظیم مجدد تایمینگ دینامیک از جمله خرابی‌های پیچیده‌تری محسوب می‌شود که برای شناسایی و رفع آن بایست از متخصصین خبره و البته قطعات یدکی مناسب استفاده نمود. هر برنامه که برای تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل قرار است به کار گرفته شود، باید با در نظر گرفتن خرابی‌های متداول در این سیستم تدوین شود.

در قلب یک موتور دیزل و در محفظه احتراق، ترکیب هوا و سوخت که از طریق سوپاپ‌های هوا و پاشش انژکتورهای سوخت ایجاد می‌شود، تحت فشار تاج پیستون قرار گرفته و دچار اشتعال می‌شود. کیفیت این احتراق وابستگی زیادی به میزان هوای متراکم موجود در محفظه احتراق دارد. اگر هوا از میزان مشخص مورد نیاز کمتر باشد، سوخت دچار احتراق ناقص شده و دود سیاه از موتور خارج می‌شود.

در صورتی که هر یک از اجزای سیستم سوخت رسانی نظیر فیلتر هوا، منیفولدها، اینترکولر یا افترکولر (در موتورهایی که مجهز به این تجهیز باشند) و توربوشارژر دچار خرابی، گرفتگی یا نشتی باشند، میزان هوای موجود در محفظه احتراق تحت الشعاع قرار گرفته و در نتیجه موتور از عملکرد بهینه خود خارج شده و حتی ممکن است برای روشن شدن دچار مشکل شود. توجه به خرابی‌های احتمالی در این سیستم و اثرشان بر عملکرد کلی تجهیز، باید در طراحی برنامه تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل لحاظ شود.

موتور دیزل برای عملکردی در شرایط دمایی مشخص طراحی شده است. بیشترین بازدهی موتور در همان بازه دمایی محقق می‌شود. سیستم خنک کاری به همین جهت و برای حفظ شرایط دمایی در بازه مورد نظر در موتور تعبیه شده است. عموماً از مخلوط آب و ضدیخ به عنوان سیال خنک کننده در موتور دیزل استفاده می‌شود. سیال خنک کننده در یک مدار بسته از یک مخزن احتمالی وارد واترپمپ شده و در مدار به چرخش در می‌آید.

ترموستات که وظیفه تنظیم دما را بر عهده دارد، تا دمای مشخصی (معمولا در بازه 80 تا 90 درجه سانتیگراد) بسته است و سیال تنها در داخل کانال‌های موتور و سرسیلندر به چرخش در می‌آید. از دمایی مشخص، ترموستات شروع به باز شدن کرده و در یک آستانه، کاملاً باز می‌گردد. با باز شدن ترموستات، سیال خنک کننده وارد رادیاتور شده و بخشی از حرارت موتور را به محیط منتقل می‌کند. عدم ترکیب درست آب و ضدیخ، از آب‌بندی خارج شدن واتر پمپ، باز ماندن ترموستات، گرفتگی رادیاتور، وجود ترک در سرسیلندر و مخلوط شده آب و روغن و … همه و همه از عیوب متداولی هستند که در سیستم خنک کاری یک موتور دیزل، ممکن است حادث شوند. آموزش بهره بردار برای پایش وضعیت دمای موتور، استفاده از دماسنج‌های لیزری برای سنجش دمای قسمت‌های مختلف مدار و …، از جمله روش‌های معمول برای شناسایی سریع عیوب در این سیستم محسوب می‌شوند.

حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها از طریق شاتون، گژنپین و یاتاقان‌های متحرک به میل لنگ منتقل شده و به حرکت دورانی تبدیل می‌شود. سیستم روانکاری، روغن موتور را در فاصله لقی‌های مجاز در بین این قطعات در دسترس قرار داده و از فرسایش و استهلاک زودرس قطعات پیشگیری می‌نماید. فارغ از کیفیت روغن، عملکرد صحیح اجزائی مانند فیلتر روغن، پمپ روغن، سوپاپ یک طرفه و … نقش بسزایی در حفظ کارایی سیستم روغنکاری و در نتیجه، جلوگیری از خرابی‌های احتمالی دارد.

عدم وجود روغن به میزان و با کیفیت مناسب، در موقعیت‌هایی مانند یاتاقان‌های ثابت و متحرک، فاصله لقی میان پیستون و بوش پیستون، قطعات سرسیلندر از جمله سوپاپ‌ها و …، می‌تواند به دلیل افت فشار روغن تحت تاثیر گرفتگی فیلتر، آلودگی مدار، افزایش ویسکوزیته و … اتفاق بیافتد. علاوه بر تعویض روغن با زمان‌بندی و کیفیت مناسب، بهره بردار باید نسبت به بازدیدهای روزانه و آنالیز دوره‌ای روغن اقدام نماید. توجه به کیفیت و نوع روغن مورد استفاده در موتور، از عوامل موفقیت برنامه تعمیر و نگهداری موتورهای دیزل محسوب می‌شود.

فرآورده‌های احتراق از طریق سوپاپ دود در قسمت فوقانی محفظه احتراق، به ادامه مدار سیستم اگزاست یا خروجی دود هدایت می‌شوند. در مسیر معمولاً یک توربوشارژر تعبیه شده که از انرژی هوای داغ خروجی موتور، برای فشرده‌سازی و افزایش تراکم هوای ورودی استفاده می‌کند. آوانس و ریتارد بودن سوپاپ‌های دود و هوا که با فیلرگیری امکان تنظیمات دارد، از عوامل اثرگذاری بر عمر مفید سایر تجهیزات و البته توان خروجی موتور است. همینطور در توربوشارژر، حصول اطمینان از سالم بودن شفت مرکزی و حضور روغن با کیفیت در تمام طول عملکرد موتور، عامل مهم دیگری است که بهره بردار و پرسنل نگهداشت باید با روش‌هایی مانند pm و پایش وضعیت از صحت آن اطمینان حاصل کنند.

سیستم خنک کننده باید این توانایی را داشته باشد تا به صورت مداوم تقریبا 30 % از گرمای ایجاد شده تحت تاثیر احتراق سوخت را به محیط بیرون مبادله کند، بدون اینکه موتور دچار افزایش دما به صورت غیر مجاز شود. با فرض یک سیستم خنک کاری تمیز معمولاً نباید مشکلی در این زمینه وجود داشته باشد. علاوه بر سطح مایع خنک کننده چند مورد دیگر نیز وجود دارند که برای نگهداشت بهینه باید چک شوند:

سطح مایع خنک کننده نقش اساسی در کارکرد سیستم خنک کننده دارد. اگر سطح مایع خنک کننده پایین‌تر از حدی برسد که پمپ آن هوا بکشد و این هوا وارد مجاری خنک کاری شود ظرفیت خنک کاری به شدت کم می‌شود و آسیب مکانیکی جدی به موتور وارد می‌شود.

معمولا مایع خنک کننده ترکیبی از ضدیخ با پایه اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول با آب است. دمای انجماد این ترکیب بستگی به میزان گلیکول به کار رفته در آن دارد. نکته مهم این است که در ایجاد ترکیب آب و ضدیخ بهترین نسبت رعایت شود یعنی بیشتر از 60% اتیلن گلیکول یا 50% پروپیلن گلیکول با آب ترکیب نشود.

معمولا سازنده‌های موتورهای دیزل راهنمایی‌های دقیقی در مورد افزودنی‌های لازم ارائه می‌دهند که از اجزاء سیستم خنک کاری در برابر خوردگی و زنگ زدگی محافظت و به روانکاری قطعات سیستم کمک می‌کند. نکته بسیار مهم این است که به هیچ عنوان نباید از مقادیر گفته شده تجاوز کرد وگرنه ذرات جامد شکل خواهند گرفت که می‌توانند باعث آسیب دیدگی واشرهای آب‌بندی و دیگر قطعات داخلی شود. از طرف دیگر اگر مقادیر این افزودنی‌ها کمتر از حد پیشنهاد شده باشد، می‌تواند منجر به آسیب‌دیدگی مجراهای مایع خنک کننده در سیلندرها شود.

گاهی اوقات سازنده‌ها فیلترهای خاصی را در مدار طراحی می‌کنند که به صورت کنترل شده مقادیری از افزودنی‌ها را در مایع خنک کننده آزاد می‌کنند. اگر موتوری با این نوع فیلترها ساخته شده باشد بسیار مهم است که دیگر افزودنی بیشتری به مایع خنک کننده اضافه نشود، همچنین اگر ترکیب شیمیایی به وسیله اضافه کردن افزودنی به مایع خنک کننده کنترل شود، دیگر نباید از این نوع فیلترهای مخصوص در مدار استفاده کرد.

هیچ یک از بازرسی‌های مدار خنک کننده کامل نمی‌شود مگر زمانی که اطمینان حاصل کنیم اتصالات مدار کاملاً محکم هستند و کل مدار خنک کننده عاری از هوا است. وجود هوا در مدار خنک کننده به هر دلیلی مشکل جدی محسوب می‌شود. این مسئله می‌تواند باعث کاویتاسیون داخلی و خوردگی نقطه‌ای در مسیرها شود، مخصوصاً در قطعاتی که مانند بوش پیستون‌ها در دمای بالاتر کار می‌کنند.

در این زمینه باید به موتورهایی که لوله‌های سیلیکونی دارند توجه ویژه‌ای کرد، زیرا این نوع لوله‌ها همیشه اتصالات محکمی با قطعات موتور برقرار نمی‌کنند. در این نوع لوله و اتصالات فقط باید از بست‌های فنری با تنش ثابت استفاده کرد و به صورت دوره‌ای مورد بازدید قرار بگیرند. اگر تردیدی در مورد پیوستگی اتصالات سیستم خنک کننده وجود داشته باشد باید با سازنده موتور مشورت شود و مشکل برطرف گردد.