והגנות על המנוע בטיחות : הנושא
כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע )(1985-2009 הנושא :בטיחות והגנות על המנוע )א( שרטט אמצעי לשחרור לחץ יתר באגן גל הארכובה של מנוע דיזל ימי) .ב( מה חשיבותו של אביזר זה? )ג( נניח שכתוצאה של תחזוקה לקויה של אביזר זה ,ההתנגדות לתנועה הצירית גבוהה ואיננה מאפשרת סגירה מהירה ומלאה של השסתום .מהיא הסכנה במקרה של פעולת השסתום הפגום במקרה של לחץ יתר בחלל הארכובה? ]חורף ,2009דומה לקיץ ,1993וראו גם קיץ [2001 א. שרטוט סכמתי של שסתום שחרור לחץ יתר בבית גל הארכובה: הצד הפנימי של בית גל הארכובה קפיץ דיסקת השסתום רשת פלדה ,משמשת כבולם להבה דפלקטור טבעת אטימה שרטוט סכמתי בחתך של שסתום ביטחון בבית גל הארכובה ב. זהו שסתום ביטחון חד-כיווני ,המגן על המנוע כאשר מתרחשת התפוצצות בבית גל הארכובה. השסתום נפתח בלחץ נמוך מאוד )מקסימום ,(1.2 barוהוא משחרר לאטמוספרה את לחץ הגזים הנוצר בהתפוצצות הראשונה. ג. מאחר שגל הלחץ המשתחרר דרך השסתום אל מחוץ למנוע נע במהירות עצומה ,הוא יוצר מאחוריו תת-לחץ .אם השסתום לא ייסגר מיד לאחר שחרור הלחץ הראשוני ,יישאב דרכו לתוך המנוע אוויר טרי ,שיגרום להתפוצצות שנייה והרסנית יותר .לכן דיסקת שסתום מיוצרת בדרך כלל מסגסוגת אלומיניום ,כדי להקטין את משקלה ולהאיץ את סגירתה ,והיא אינה מצוידת בכוש כדי למנוע את המצב המסוכן בו תיתקע במצב פתוח. פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 1מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית במנועים ראשיים קיימים אמצעי בטיחות ,אתראות והגנות שונות המיועדות להגן על המנוע וצוות העובדים .פרט את סוגי ההתראות )אזעקות( המשויכות למנוע הראשי ומערכות העזר הקשורות ישירות לתפעול המנוע הראשי בלבד .פרט את ההתראות) :א( המפעילות אזעקה אור קולית בלבד; )ב( אתראות הגורמות להפעלת הממסר להורדת המהירות והעומס על המנוע? )ג( פרט את ההתראות שיפעילו את הממסר לעצירת המנוע ,עצירה מיידית או מושהית .שים לב :חלק מנקודות הביקורת יפעילו בתחילה אתראה בלבד ועם החמרה נוספת במצב יפעילו ממסר להורדת מהירות ובמקרים מסוימים ,החמרה נוספת תגרום לעצירת המנוע .עזרה :החלוקה היא הגיונית לפי החומרה ,הסכנה וגודל הנזק העלול להיגרם] .קיץ [2008 מד אדי שמן ) (oil mist detectorבמנוע ,הסבר בפשטות את עיקרון הפעולה – מה המכשיר מודד ומה תפקידו? ]קיץ [2007 תפקיד גלאי ערפל שמן למנוע התפוצצות בבית גל הארכובה .הוא בודק באופן רצוף דגימות אוויר הנשאבות מבית גל הארכובה ,ומפעיל אזעקה אם נוצר בתוכו ערפל שמן שהריכוז שלו נמוך בהרבה מזה העלול לגרום להתפוצצות .ערפל שמן הוא אוויר המכיל טיפות זעירות של שמן. עיקרון הפעולה הכללי של גלאי ערפל הוא שיגור קרן אור דרך דגימת אוויר מבית גל הארכובה ,אשר המעבר שלה יופרע אם נמצא בה ריכוז גדול של טיפות שמן זעירות. קיימים שני סוגים עיקריים של גלאי ערפל: (1גלאי ערפול או איפול (2גלאי פיזור או התפזרות בסוג הראשון שולחת נורה ברציפות קרן אור אל תא פוטו-אלקטרי .פגיעת הקרן בתא מייצרת זרם חשמלי חלש ,שעוצמתו תלויה בעוצמת האור המצליח לעבור דרך הדגימה .אם ריכוז טיפות השמן בדגימה גבוה ,יפריעו הטיפות לקרן האור לעבור ,עוצמת הזרם החשמלי שתיוצר בתא הפוטו-אלקטרי תקטן ובערך מסוים שכוון מראש תופעל התרעה. הגלאי מן הסוג השני פועל על פי העיקרון ,שכל גוף או חומר גורם לפיזור אור הפוגע בו ,בין שהוא מחזיר אותו ובין שהוא שובר אותו .משדר LEDמקרין אלומת אור דרך דגימת אוויר הנשאבת ברציפות מבית גל הארכובה .טיפות השמן באוויר מפזרות את האור ,והוא נקלט ע"י מקלט מדידה, המורכב בזווית 900למקור האור .ככל שריכוז הטיפות באוויר גדול יותר ,עוצמת האור הנקלטת גדולה יותר ,ובערך מסוים שכוון מראש תופעל התרעה. במקרה של אזעקה מסוג זה :מד אדי שמן )) .(oil mist detectorא( באלו אמצעי זהירות יש לנקוט בטיפול במקרה מסוג זה? )ב( תאר את הבדיקות שיש לערוך] .קיץ [2007 א. הפעולות שיש לנקוט במקרה של התרעת ערפל שמן בבית גל הארכובה: .1הורדת מהירות הסיבוב של המנוע. .2דיווח לגשר וקבלת רשות להדממת המנוע. .3הדממת המנוע ושילוב מתקן הסיבוב ) ,(turning gearכדי למנוע מגל הארכובה להסתובב. .4הדממת משאבות הדלק והמפוחים החשמליים של מערכת אוויר טעינה. .5פינוי חדר המכונות מאנשים. ב. הבדיקות שיש לערוך לאחר הדממת המנוע: פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 2מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית .1הכניסה חזרה לחדר המכונות מותרת 20דקות לפחות לאחר הדממת המנוע. .2הדממת משאבות שמן הסיכה )החשמליות( ופתיחת דלתות בית גל הארכובה. .3בדיקת כל המסבים והחלקים הנעים לגילוי הנקודה החמה ,כולל מסב הדחף הפנימי. .4אם נתגלה מסב חם יתר על המידה ,יש לפרקו לשם בדיקה. .5גורמים נוספים יכולים להיות) :א( דליפת גזי שריפה מאטם מוט הבוכנה) .ב( כמות גדולה של מים בשמן הסיכה. .6יש לבדוק אם כל הטמפרטורות והלחצים של המנוע היו תקינים לפני שהתקבלה ההתרעה על ערפל שמן. .7הפעלת משאבות שמן הסיכה וסיבוב המנוע באמצעות מתקן הסיבוב. .8בדיקה שיוצא שמן מכל המסבים ומתזי השמן של גלגלי השיניים ו/או השרשרת להנעת גל הפיקות. .9סגירת דלתות בית גל הארכובה והתנעת המנוע. .10הפעלת המנוע למשך 15דקות במהירות איטית. .11הדממת המנוע ובדיקה חוזרת של כל המסבים. .12יש לבצע בדיקה חוזרת של המסבים 15דקות לאחר שהמנוע הופעל בעומס מלא. הסבר בקצרה את התופעה של התפוצצות בחלל הארכובה במנוע דיזל גדול ואת התנאים ההכרחיים להתרחשות התופעה .פרט גם את הנושאים הבאים) :א( הסכנה ותוצאות התפוצצות שכזו) .ב( מהם אמצעי הבטיחות המותקנים במנוע ,בכדי למנוע או למזער את הסכנה שבהתפוצצות שכזו) .אמצעים ועקרונות בלבד ,ללא שרטוטים() .ג( במקרה של חשד שהתנאים בשלים לקראת התפוצצות ,מהן הפעולות המיידיות ,הבדיקות ואמצעי הזהירות שיש לנקוט? ]קיץ [2006 א. הסבר כללי :התפוצצות בבית גל הארכובה של מנוע מתרחשת כאשר תערובת של אוויר וטיפות שמן זעירות בבית גל הארכובה מתלקחת עקב מגע במקור חום )"נקודה חמה"(. הגורמים האפשריים להיווצרות "נקודה חמה" במנועי ראש-צלב :התחממות יתרה של מסב )ראשי ,טלטל תחתון ,ראש הצלב ,מובילים וזחלנים( ,התחממות נקודתית באטם מוט הבוכנה או בשרשרת הנעת גל הפיקות. ב. סכנות :ההתפוצצות הראשונה עלולה לגרום נזקים חמורים למנוע ולפציעה או להרג אנשים הנמצאים סמוך למנוע .ההתפוצצות השניה עלולה לגרום גם לשריפות ליד המנוע. ג. אמצעים הבטיחות המותקנים במנוע: .1גלאי ערפל שמן ,המותקן בבית גל הארכובה ,ומתריע על נוכחות ערפל שמן ,שריכוזו נמוך בהרבה מזה העלול לגרום להתפוצצות .קיימים שני סוגים עיקריים) :א( גלאי איפול )עם תא פוטו-אלקטרי(; )ב( גלאי פיזור אור .העיקרון הכללי של שני הסוגים הוא שיגור קרן אור דרך דגימת אוויר מבית גל הארכובה ,אשר מעברה יופרע אם נמצא בה ריכוז גדול של טיפות שמן זעירות .בסוג הראשון קרן האור פוגעת בתא פוטו-אלקטרי ומייצרת זרם חשמלי חלש ,שעוצמתו תלויה בעוצמת האור המצליח לעבור דרך הדגימה .בסוג השני נשברת קרן האור כשהיא נתקלת בטיפות שמן ,וחיישן מודד את עוצמת קרני האור שהתפזרו. .2שסתומי הקלת לחץ .אלה הם שסתומים חד-כיווניים ,המאפשרים שחרור הגזים בלחץ גבוה הנוצרים בהתפוצצות הראשונה ומונעים שאיבת אוויר חדש פנימה שתגרום להתפוצצות שניה. .3מערכת כיבוי אש בגז אינרטי בתוך בית גל הארכובה. פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 3מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית ד. הפעולות שיש לנקוט במקרה של חשד שהתנאים בשלים להתפוצצות: .1הורדת מהירות הסיבוב של המנוע. .2דיווח לגשר וקבלת רשות להדממת המנוע. .3הדממת המנוע ושילוב מתקן הסיבוב ) ,(turning gearכדי למנוע מגל הארכובה להסתובב. .4הדממת משאבות הדלק והמפוחים החשמליים של מערכת אוויר טעינה. .5פינוי חדר המכונות מאנשים. .6הכניסה חזרה לחדר המכונות מותרת 20דקות לפחות לאחר הדממת המנוע. .7הדממת משאבות שמן הסיכה )החשמליות( ופתיחת דלתות בית גל הארכובה. .8איתור הגורם להיווצרות הנקודה החמה ותיקונו. על פי הוראות הבטיחות ,כאשר מבצעים עבודות תחזוקה על המנוע הראשי ,בלב ים ,ממסרת הסיבוב החשמלי ) ,(turning gearחייבת להיות משולבת ,במקום הממסרה הקבועה) .א( מדוע דורשות זאת הוראות הבטיחות? )ב( מהו המבנה העקרוני של ממסרת הסיבוב החשמלית? )ג( אניות מסוימות מצוידות ,בנוסף לממסרת הסיבוב החשמלית ,גם בתשלובת גלגלי שיניים ) ,(reduction gearשנועדה להפחית את מהירות הסיבוב המועברת מן המנוע .האם גם באניות אלה יש לשלב את ממסרת הסיבוב החשמלית בעת ביצוע עבודות התחזוקה על המנוע הראשי, בלב ים? נמק את תשובתך] .קיץ [2005 א. במנועים ראשיים איטיים ,מסוג ראש צלב ,המדחף מחובר ישירות לגל הארכובה .כאשר המנוע מודמם והאנייה בלב ים ,המדחף עלול להסתובב ולסובב את גל הארכובה עקב התקדמות האנייה בכוח הרוח או הזרם או כתוצאה מתנודות האנייה במים גם כשהיא עוגנת .מצב זהה עלול לקרות גם ליד הרציף ,כתוצאה מהשובל שיוצרת אנייה אחרת החולפת במקום. בכל פעם שמפרקים או בודקים את החלקים הפנימיים של המנוע חייבים לשלב את ממסרת הסיבוב החשמלית .כך מבטיחים שגל הארכובה והחלקים הנעים האחרים לא יזוזו ללא בקרה ויגרמו לפציעת העובדים. ב. ממסרת הסיבוב החשמלית בנויה ממנוע חשמלי ,מתמסורת חלזונית ומפיניון המשתלב בשיניים שעל גלגל התנופה .את הפיניון משלבים בצורה ידנית ואחר כך נועלים ומאבטחים את ידית השילוב .הפעלת המנוע החשמלי נעשית מן המקום ,על ידי לוח הפעלה נייד המחובר בכבל מאריך למנוע החשמלי .כאשר הממסרה משולבת ,נדלקת נורית אתראה בחדר הבקרה ומופעלים חשמלית מנגנוני אבטחה ) ,(interlocksהמונעים כל אפשרות של התנעת המנוע או סיבובו באוויר דחוס .אמצעי בטיחות נוספים הננקטים לאחר שילוב הממסרה הם ניתוק אספקת האוויר למערכת ההתנעה של המנוע ותליית שלטי אזהרה בחדר הבקרה ועל המנוע. ג. באוניות בהן מהירות המנוע הראשי היא בינונית ) (500-1000 rpmמורכבת תיבת תמסורת להפחתת מהירות הסיבוב של המדחף ולהפיכת כיוון הסיבוב שלו ) reverse and reduction .(gearboxהתנועה מגל הארכובה אל תמסורת גלגלי השיניים מועברת באמצעות מצמד הידראולי ,המקבל אספקת שמן להפעלתו רק שהמנוע פועל .לכאורה ,לא קיימת סכנה שסיבוב המדחף יגרום לסיבוב גל הארכובה ,משום שבמצב מודמם המצמד ההידראולי ריק משמן .אך כדי למנוע כל אפשרות של תזוזת גל הארכובה והחלקים הקשורים אליו ,משלבים את ממסרת הסיבוב החשמלית כמתואר בסעיף ב' לעיל. )א( מהו האמצעי המסמן שפרצה שריפה בחלל של מאסף אוויר השטיפה? על פי אלו סימנים תוודא שאמנם השריפה מתרחשת? )ב( אלו פעולות תנקוט לכיבוי השריפה? )ג( ציין שלוש בדיקות שיהיה עליך לבצע לאחר כיבוי השריפה] .קיץ [2004 פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 4מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית א. סימנים להתלקחות שריפה במאסף אוויר: 0 .1התראת טמפרטורת אוויר גבוהה במאסף ).(120 C .2עלייה ניכרת של טמפרטורת גזי השריפה של הצילינדר ,כתוצאה מאספקת אוויר שטיפה חם. .3ירידה בסיבובי המנוע והספקו עקב מחסור באוויר נקי. .4עשן בחדר המכונות ,הנפלט דרך מסנן היניקה של מטען הטורבו. .5עשן שחור וניצוצות הנפלטים מן הארובה. .6דופן המאסף חמה ,ובמקרים חמורים הצבע עליה מתקלף. ב. פעולות שיש לנקוט לכיבוי השריפה: .1הורדת סיבובי המנוע למינימום. .2נטרול משאבת ההזרקה של הצילינדר שבמאסף שלו מתרחשת השריפה. .3הגדלת כמות שמן הסיכה לצילינדר הפגוע ,כדי למנוע היתפסותו. .4סגירת כל הניקוזים מן המאסף ,כדי למנוע יציאת ניצוצות או נזילת שמן בוער לחדר המכונות. .5הפעלת הצילינדר הפגוע בעומס נמוך ,עד שתהיה אפשרות להדמים את המנוע ולבדוק את הסיבה. .6אם השריפה גדולה וישנה סכנה שתגרום להתפוצצות בבית גל הארכובה ,יש להדמים את המנוע לאחר קבלת אישור מהגשר. .7ממשיכים להפעיל את משאבות הקירור של המנוע. .8מפעילים את מתקן הסיבוב של המנוע. .9מפעילים את מערכת כיבוי אש בגז אינרטי )פחמן דו-חמצני(. ג. בדיקות שיש לבצע לאחר כיבוי השריפה: .1איתור הגורם לשריפה. .2בדיקה לגילוי נזקים שנגרמו עקב השריפה. )א( הסבר מדוע מסוכן לבצע בדיקת לחץ של מרססי דלק של מנוע דיזל) .ב( ציין שתי סכנות לגוף האדם הכרוכות בבדיקה כזו) .ג( ציין שני אמצעי בטיחות שיש לנקוט לפני ביצוע בדיקה כזו. ]קיץ [2003 א. הסכנה העיקרית הכרוכה בבדיקת מרססי דלק קשורה בלחצי העבודה הגבוהים .לחץ ההזרקה נע בין 200 barבמנועים קטנים ומהירים ועד 500 barויותר במנועים בעלי מהירות בינונית ואיטיים .סכנה נוספת היא אפשרות התלקחות טיפות הדלק הזעירות במגע עם מקור חום .שטח הפנים של הטיפות קטן ,ולכן הן קולטות חום במהירות ועלולות להתלקח בקלות ולחולל התפוצצות. ב. אמנם לחץ הדלק נופל מיד עם ריסוסו לאוויר האטמוספרי ,אך מהירות התנועה של טיפות הדלק גבוהה מאוד ,והן מסוגלות לחדור את רקמת העור או לפגוע בעיניים .משום כך יש להרכיב משקפי מגן וללבוש בגדי מגן בעת בדיקה וכיוון הלחץ ,ואסור להניח את כף היד מתחת לסילון הדלק. ג. שני צעדי בטיחות שיש לנקוט לפני הבדיקה הם )א( שימוש בציוד וביגוד מגן; )ב( הרחקת כל מקור חום שעלול לגרום להתלקחות הדלק ואוורור נאות של מקום הבדיקה. פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 5מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית )א( במנוע דיזל ימי עלולה להתרחש התפוצצות במערכת ההתנעה) .א( מהו הגורם העיקרי להתפוצצות כזאת? תאר את התהליך שיתרחש עד להתפוצצות כתוצאה מן הגורם שציינת) .ב( ציין שני מרכיבים של מערכת ההתנעה שעלולים להיפגע כתוצאה מן ההתפוצצות) .ג( מנה שלוש פעולות שיש לבצע במערכת ההתנעה כדי למנוע התפוצצות כזו] .קיץ [2002 א. כאשר מתניעים מחדש מנוע בזמן תמרונים )הדממה והפיכת כיוון סיבוב( ואחד משסתומי ההתנעה נתקע במצב פתוח ,יחדרו גזי שריפה לוהטים לסעפת אוויר התנעה ,יאדו ויציתו את השמן המצוי בה .גזי שריפה יכולים לחדור לסעפת אוויר ההתנעה גם בזמן פעולת המנוע ,אם אחד משסתומי ההתנעה בראשים דולף .שמן עלול להגיע אל הצנרת ממדחסי האוויר כתוצאה מתחזוקה לא נכונה (1) :שימון יתר של צילינדרי המדחס (2) ,טבעות שמן לא מתאימות בבוכנות המדחס (3) ,התרשלות בניקוז הנוזלים ממצנני הביניים ומפרידי השמן/מים של המדחס ,מכלי האוויר הדחוס וצנרת אוויר התנעה. השמן המגיע מן המדחסים נדבק ושוקע על דפנות סעפת אוויר התנעה ,אך אינו מתלקח בנקל .אם אחד משסתומי ההתנעה בראשים דולף תוך כדי פעולת המנוע ,יגרמו גזי השריפה לשכבת השמן להתפחם ולהתלהט .אספקת אוויר התנעה בלחץ גבוה בזמן תמרונים, כשהמנוע חם ושכבת השמן המפוחם עדיין לוהטת ,תגרום להתפוצצות בסעפת אוויר התנעה. הלהבה תנוע במהירות בצנרת אוויר ההתנעה ,ותאדה ותצית את שכבת השמן גם במקומות אחרים. אפשרות נוספת היא ,שאוויר התנעה המכיל כמות גדולה של שמן ייסנק לתוך הצילינדר בשלב ההתנעה ,התערובת תתלקח כתוצאה מן הטמפרטורות הגבוהות בצילינדר ,והלהבה תנוע חזרה אל סעפת אוויר ההתנעה כשהשסתום עדיין פתוח. ב. גזי השריפה עלולים לבקע את הצנרת ,לגרום נזקים לשסתום ההתנעה הראשי האוטומטי ולמפלג האוויר ולהגיע אל מכלי האוויר הדחוס. ג. על מנת למנוע זאת ,מתקינים לפני כל שסתום התנעה בראש בלם להבה ) ,(flame trapאשר קולט את אנרגית החום של גזי השריפה .שסתום ביטחון על סעפת אוויר ההתנעה מגן מפני לחץ יתר .לפני השסתום הראשי האוטומטי או בתוכו מורכב שסתום חד-כיווני ,המונע מעבר גזי שריפה חזרה אל מכלי האוויר הדחוס .כדי למנוע סחיפת שמן סיכה לצנרת אוויר התנעה, יש לבצע את הפעולות הבאות (1) :להבטיח על ידי תחזוקה נכונה ,שצילינדרי המדחס לא יקבלו שימון יתר (2) ,לנקז בפרקי זמן קבועים את מפרידי השמן ומצנני האוויר של המדחס ואת מכלי האוויר הדחוס וצנרת ההתנעה (3) ,לוודא ששסתומי ההתנעה אוטמים ונעים בחופשיות. במנוע דיזל ימי מותקנים שסתומי בטיחות למטרות שונות .ציין את המיקום במנוע של שלושה מהם .קבע מה עלול לגרום ללחץ יתר בכל אחד מן המיקומים שציינת ,שיגרום לפתיחתו של כל שסתום] .קיץ [2001 א. שסתום ביטחון בראש הצילינדר מגן מפני לחץ יתר בצילינדר ,ומתוכנן להיפתח עד 20%יותר מלחץ השריפה המקסימלי של המנוע. השסתום ייפתח בפעולה רגילה של המנוע מהסיבות הבאות: .1תזמון שגוי של משאבת הזרקה )הזרקה מוקדמת(. .2השסתום עצמו פגום. אם מספר שסתומים נפתחים בו-זמנית ,הסיבות יכולות להיות: .1כמות דלק מוזרקת גדולה מדי; .2תזמון שגוי של משאבות ההזרקה או תזמון שגוי של גל הפיקות המניע אותן. השסתום ייפתח כשהמנוע פועל בסיבובים נמוכים או בזמן תמרונים מהסיבות הבאות: פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 6מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית .1שריפת כמות דלק גדולה מדי ,שהצטברה בצילינדר לאחר ניסיונות התנעה ממושכים. .2שריפת כמות דלק גדולה מדי או הזרקה מוקדמת מדי ,בשל כיוון משאבת הזרקה שגוי. .3במנועים מסוימים ניתן להפוך את כיוון הסיבוב ולספק אוויר התנעה עוד קודם שהמנוע נעצר לחלוטין .במקרה שכזה ייווצר לחץ דחיסה גבוה מדי והשסתום ייפתח. ב. שסתום ביטחון בסעפת אוויר התנעה מגן מפני לחץ יתר במקרה של התפוצצות במערכת אוויר התנעה .ההתפוצצות נגרמת על ידי חדירת גזי שריפה לוהטים דרך שסתום התנעה דולף או תקוע פתוח .הגזים מאדים ומציתים שמן סיכה המצוי בצנרת ,אשר הגיע אליה ממדחס האוויר כתוצאה מתחזוקה לקויה. ג. שסתום ביטחון בבית גל הארכובה מגן על המנוע במקרה של התפוצצות בבית גל הארכובה. זהו שסתום הנפתח בלחץ נמוך ,כ . 1.05 bar -כאשר טיפות שמן בבית גל הארכובה באות במגע עם מקור חום ,הן מתאדות ומתלקחות .תפקיד השסתום לשחרר את הלחץ הנוצר בבית גל הארכובה כתוצאה מן ההתפוצצות הראשונית ,ועל ידי כך למנוע נזק לגוף המנוע .גל הלחץ הראשון הפורץ החוצה יוצר אחריו תת-לחץ ושאיבת אוויר טרי ,וכדי למנוע הכנסת אוויר והתפוצצות שניה וחמורה יותר – שסתום הביטחון החד-כיווני נסגר ואינו מאפשר זאת. כתוב על הנושא" :חימום יתר של מסב באגן הארכובה" .התייחס בתשובתך לנקודות הבאות: )א( סכנות) .ב( גילוי) .ג( אמצעי בטיחות) .ד( פעולות שיש לבצע לאחר הגילוי] .קיץ [1996 התפוצצות בבית גל הארכובה מתרחשת כאשר תערובת של אוויר וטיפות שמן בריכוז מתאים מתלקחת עקב מגע במקור חום .עוצמת ההתפוצצות תלויה בנפח התערובת הנפיצה ובריכוזה ,ולכן ההתפוצצות במנועי ראש-צלב איטיים וגדולים היא מסוכנת והרסנית במיוחד .הסכנות הנשקפות מהתפוצצות זו הן ביקוע דופן בית גל הארכובה של המנוע ,התלקחות שריפה סמוך למנוע ופגיעה באנשים הנמצאים ליד המנוע. בשעת פעולת המנוע ניתז שמן ממסבי גל הארכובה והטלטלים ,הוא פוגע בחלקים הנעים ,והטיפות מתפזרות באוויר שבבית גל הארכובה .מאחר שקוטר הטיפות גדול יחסית ) 100-300מיקרון( ובהתאם לכך גם שטח הפנים שלהן ,אין הן מתלקחות בתנאים רגילים .ברם ,אם הטיפות נוגעות ב"נקודה חמה" ) ,(hot spotשהטמפרטורה המינימלית שלה 3600Cלערך ,הן מתאדות .כאשר אדי השמן באים במגע עם חלקים קרים יותר בבית גל הארכובה ,הם מתעבים לטיפות שקוטרן 2-10 מיקרון .בריכוז מתאים ובמגע עם חוזר עם מקור החום מתלקחות טיפות השמן הזעירות ומתרחשת התפוצצות .ההתפוצצות היא ,למעשה ,שריפה מהירה ,אשר מתאפשרת בגלל גודלן הזעיר של טיפות השמן ומשום שכל אחת מהן מוקפת אוויר הדרוש להתלקחותה. בהתפוצצות הראשונה נוצרים להבה וגל לחץ ,אשר מתקדמים במהירות בבית גל הארכובה ומאדים טיפות שמן סיכה נוספות בדרכם .גל הלחץ עלול לקרוע את הדלתות או הדפנות של בית גל הארכובה ,אלא אם ימצא דרך להשתחרר החוצה בצורה מבוקרת .במקרה כזה יגרום הלחץ הנמוך השורר מאחורי גל הלחץ לשאיבת אוויר טרי נוסף לתוך בית גל הארכובה ,האוויר יתערבב עם אדי השמן הבוערים ותתחולל התפוצצות שניה ,שנזקיה גדולים עוד יותר. "נקודה חמה" יכולה להיווצר כתוצאה מהתחממות יתרה של מסב ,של אטם מוט בוכנה או של שרשרת הנעת גל הפיקות; במנועים ארבע-פעימיים עלולה להתרחש התפוצצות גם עקב דליפת גזי שריפה דרך טבעות הבוכנה אל חלל בית גל הארכובה. ניתן למנוע התפוצצות ראשונה בבית גל ארכובה על ידי תחזוקה נכונה ,סיכה נאותה ,בדיקה שוטפת של איכות שמן הסיכה והימנעות מהעמסת יתר של המנוע .שמן הסיכה המצוי בבית גל הארכובה צריך להיות בעל נקודת הבזקה גבוהה )מעל ,(2000Cשכן הגורם השכיח ביותר להורדת נקודת ההבזקה של שמן הסיכה הוא זיהומו בדלק. ניתן לאבחן התחממות יתרה של אחד החלקים בבית גל הארכובה ,העלולה לגרום להתפוצצות ,על פי פעולה בלתי רגילה של המנוע ,רעשים ,עליית טמפרטורות העבודה ,ריח והיווצרות ערפל שמן סמיך. פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 7מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית תופעות אלה מובחנות גם באמצעות מכשירי בקרה ,כמו גששי טמפרטורה המורכבים בתוך בית גל הארכובה בסמוך למסבים ,או גלאי ערפל שמן המותקן בתוך בית גל הארכובה .מכשירים אלה מפעילים אתראות כאשר נוצר תרסיס שמן ,שריכוזו נמוך בשיעור רב מזה העלול לגרום להתפוצצות. כאשר מגלים נוכחות ערפל שמן וכי קיימת סכנת התפוצצות ,יש להוריד מיד את סיבובי המנוע ולהדמימו לאחר קבלת רשות מן הגשר .לאחר עצירת המנוע יש להדמים את משאבת אספקת הדלק, לפנות את חדר המכונות ולהכין את ציוד כיבוי האש .את דלתות בית גל הארכובה יש לפתוח חצי שעה לפחות לאחר הדממת המנוע ,ולאחר שהובטח כי המנוע התקרר ולא תתרחש התפוצצות עקב אספקת חמצן מן הסביבה .אם מערכת הכיבוי בגז הופעלה ,יש לאוורר את בית גל הארכובה היטב לפני כניסה לתוכו. הסבר ,בעזרת שרטוט ,את המבנה והפעולה של חלקי המנוע האלה) :א( טבעת השמן של הבוכנה; )ב( שסתום שחרור הלחץ של אגן הארכובה] .קיץ [1993 ב. תפקיד שסתום הביטחון בבית גל הארכובה לשחרר לאטמוספרה את הלחץ הנוצר בהתפוצצות הראשונה בבית גל הארכובה .לאחר שחרור הלחץ על השסתום להיסגר מיד ,כדי למנוע שאיבת אוויר טרי לתוך המנוע והתפוצצות שנייה שהיא הרסנית יותר .גל הלחץ הפורץ דרך השסתום לאחר ההתפוצצות הראשונה יוצר מאחוריו תת-לחץ )ואקום( ,ואם השסתום לא ייסגר מיד ,יישאב לתוך המנוע אוויר חדש ותתחולל התפוצצות שנייה. הצד הפנימי של בית גל הארכובה קפיץ דיסקת השסתום רשת פלדה דפלקטור טבעת אטימה חתך סכמתי של שסתום ביטחון בבית גל הארכובה דיסקת השסתום עשויה סגסוגת אלומיניום ,כדי להפחית את משקלה ולאפשר פתיחה וסגירה מהירה של השסתום .השסתום אינו מצויד בכוש ,כדי למנוע אפשרות שייתפס במצב פתוח. האטימה מושגת על ידי טבעת גומי עמידה בשמן ובחום .לשסתום מכסה חיצוני ,המכוון את יציאת הגזים בזווית בטוחה שלא תפגע באנשים העומדים קרוב למנוע .אל החלק הפנימי של פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 8מתוך 9 כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני-ים עכו /מגמת מכונאות ימית השסתום ,בתוך בית גל הארכובה ,מורכבת רשת פלדה בעלת כמה שכבות ,המשמשת כבולם להבה. השסתום מתוכנן להיפתח בלחץ מנומטרי של ,(0.05 bar) 5 kN/m2והוא נסגר אוטומטית כאשר הלחץ משתחרר החוצה .התקנות מחייבות להתקין בכל מנוע ,שקוטר הצילינדר שלו עולה על 300מ"מ ,שסתום הקלת-לחץ אחד לכל צילינדר ,שלחץ הפתיחה שלו 1.2 barלכל היותר. פרט את הגורמים לתקלות הבאות) :א( התפוצצות במערכת אוויר התנעה; )ב( שריפה בסעפת אוויר שטיפה; )ג( התפוצצות באגן גל ארכובה] .קיץ [1989 א. ראה תשובה לשאלה מקיץ .2002 ב. שריפה במאסף אוויר שטיפה נגרמת כתוצאה מהתלקחות שאריות שמן צילינדרים ו/או דלק שהצטברו על תחתיתו .מקורות חום שיגרמו לבעירה עשויים להיות פתיתי פיח בטמפרטורה גבוהה ,הנופלים מתקרת המאסף ובאים במגע עם שאריות שמן צילינדרים ודלק ,או גזי שריפה לוהטים ,הדולפים דרך טבעות הבוכנה אל חלל אוויר השטיפה מתחת לבוכנה. משקעי פיח בחלקו העליון של המאסף נוצרים כתוצאה מדליפה ממושכת של גזי שריפה דרך טבעות הבוכנה ,הזורמים דרך פתחי השטיפה אל המאסף .תזמון שגוי של שסתום הפליטה, התנגדות ליציאת גזי הפליטה )לחץ נגדי גבוה מדי( או שריפה מאוחרת ובלתי-מושלמת יגרמו גם הם לחדירת גזי פליטה אל המאסף דרך פתחי השטיפה. השמן בתחתית המאסף הוא שמן צילינדרים ,שלא נשרף והתנקז אל החלל שבין הדיאפרגמה ושרוול הצילינדר .דלק עלול להצטבר כתוצאה ממרססי דלק פגומים :שסתום מחטי ותושבת דולפים ,כיוון לחץ הזרקה שגוי ,חורי ריסוס סתומים חלקית ומשקעי פיח סביב נחיר הריסוס, גורמים להתזת טיפות דלק על דופן השרוול ,והוא ניגר אל תחתית חלל אוויר השטיפה. ג. גורמים אפשריים להתפוצצות בבית גל הארכובה: .1התחממות יתרה של מסבים )מסב ראשי ,מסב טלטל תחתון ,מסב ראש הצלב ,מסבי המובילים של ראש הצלב והזחלנים( כתוצאה מחוסר אספקת שמן למסב ,קסוות מסב פגומות ,שמן סיכה מזוהם במים ,הרכבה לא נכונה של המסב )קסוות הפוכות( או מרווח מסב לא מתאים. .2התחממות יתרה של אטם מוט הבוכנה. .3דליפת גזי שריפה דרך אטם מוט הבוכנה אל בית גל הארכובה )עקב שריפה במאסף אוויר שטיפה(. .4במנועים בינוניים :התחממות יתרה של מסבים )מסב ראשי ,מסב טלטל תחתון ,מסב פין בוכנה ,מסבי גל פיקות( ,היתפסות בוכנה בצילינדר ,דליפת גזי שריפה דרך טבעות הבוכנה. פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע /בטיחות והגנות על המנוע )(1985-2009 עמוד 9מתוך 9
© Copyright 2024