Основною проблемою коливань швидкості (стрибків) у суднових дизельних двигунах є динамічний дисбаланс між подачею палива та навантаженням. Конкретні причини можна досліджувати за чотирма основними параметрами: паливна система, система контролю швидкості, сам двигун і зовнішнє середовище. Поєднуючи механічну та електронну логіку керування, він охоплює весь ланцюжок проблем від основних компонентів до основних блоків керування:
I. Несправності паливної системи: переривчаста або непостійна подача палива
Паливна система безпосередньо визначає обсяг вприскування палива. Будь-яка несправність у будь-якій ланці призведе до нерівномірного виробництва електроенергії та спричинить коливання швидкості, що є найбільш фундаментальним і частим джерелом несправностей.
① Проблеми з якістю та подачею палива: повітря, змішане з паливом (повітря стискається, що спричиняє коливання тиску подачі палива), вода (порушує стабільність згоряння) або домішки (блокують паливопроводи); погнуті паливопроводи, забруднені або забиті фільтри (грубого або тонкого очищення), що спричиняє нестабільну подачу палива; несправність паливного насоса (недостатній тиск подачі палива), не в змозі задовольнити вимоги до безперервної подачі палива від ТНВД.
② Аномалії в роботі насоса впорскування: надмірний знос плунжерної пари та нагнітального клапана, що призводить до внутрішнього витоку, нерівномірного тиску подачі палива та об’єму між циліндрами; застрягла рейка паливного насоса (наприклад, блокування домішок) або ослаблене кільце регулювання кількості палива, що не може точно контролювати об’єм подачі палива; надмірний осьовий зазор або переміщення розподільного вала, що спричиняє переміщення важеля регулювання кількості палива вперед і назад, що призводить до періодичних коливань обсягу подачі палива.
③ Несправності форсунок: погане розпилення, капання або витік, або згорілі голчасті клапани форсунок, що призводить до значних відмінностей у ефективності згоряння в циліндрах; зламані пружини форсунок або пружини нагнітального клапана, що порушує стабільність тиску впорскування; нерівномірний тиск упорскування в циліндрах, що спричиняє нерівномірне вироблення електроенергії та безпосередньо призводить до коливань швидкості.
II. Несправності в системі регулювання швидкості: Збій або затримка реакції "центру регулювання"
Система контролю швидкості є основою для підтримки стабільної швидкості обертання і поділяється на механічне регулювання швидкості та електронне регулювання швидкості. Будь-яка несправність будь-якого з його компонентів призведе до неточності регулювання, що є основною причиною явища «втечі».
(1) Несправність механічного регулятора
① Проблеми зношування та підгонки компонентів: зношення та ослаблення втулки махового ваги (флайбола), отвору під штифт, упорної пластини та точки з’єднання вилки призводять до «мертвого ходу». Регулятор повинен усунути зазор, перш ніж він зможе діяти, викликаючи затримку в налаштуванні подачі палива та періодичні коливання. Погана коаксіальність між магнітною оболонкою та якорем, а також надмірний зазор між центральним валом і торцевою кришкою (наприклад, коли запроектована посадка з натягом стає зазором) спричиняють відхилення в русі приводу.
② Проблеми з пружиною та змащенням: втома, деформація або неправильне встановлення пружини регулятора створює резонансні ефекти, посилюючи коливання швидкості. Брудний, густий або надмірно високий рівень мастила в мастилі регулятора збільшує внутрішній опір руху, знижує чутливість регулювання швидкості та сповільнює реакцію системи.
③ Проблеми з налаштуванням і встановленням: не-професійне калібрування регулятора (наприклад, неправильне налаштування параметрів регулювання швидкості й підсилення-стаціонарного стану) призводить до втрати контролю над діапазоном налаштування. Неправильна послідовність встановлення (наприклад, закріплення регулювального гвинта перед затягуванням болтів корпусу) порушує вертикальність центрального вала, прискорюючи знос приводу.
(II) Несправність електронного регулятора швидкості
① Помилка основного компонента: ненормальний датчик швидкості (наприклад, датчик електромагнітної індукції) - забруднена головка, наявність металевого порошку (підвищує магнітний опір, спричиняє коливання індукційного струму), слабке кріплення проводів або перешкоди від сильної електрики (220 В/380 В), зварювальні апарати передають неправильні сигнали швидкості; блокування електронного приводу (серводвигуна/електромагнітного приводу), знос арматури, нездатність точно реагувати на керуючі сигнали, що безпосередньо спричиняє нестабільний рух рейки паливного насоса.
② Проблеми з блоком керування та проводкою: збій апаратного забезпечення або втручання в електронний контролер регулятора (центральний процесор ECU/SCB), виведення неправильних інструкцій, що коливаються; поганий контакт ліній управління, нестабільна передача сигналу, що викликає часті та безладні рухи приводу; неправильне налаштування параметрів стратегії дворівневого ПІД-контролю (ПІД-регулятор швидкості, ПІД-регулятор положення стійки), поганий ефект динамічного регулювання. (Серед них пропорція P: відповідає за швидку реакцію, інтеграл I: відповідає за усунення залишкового відхилення, похідна D: відповідає за стабілізацію коливань.)
III. Несправність корпусу двигуна: пошкоджено «Енергетичний фундамент».
Аномалії у власних компонентах двигуна можуть призвести до дисбалансу в потужності генерації електроенергії кожного циліндра, опосередковано викликаючи коливання швидкості обертання, що часто пов’язано з ефективністю згоряння та вихідною потужністю.
① Ненормальна робота циліндра: недостатній тиск стиснення в певному циліндрі (наприклад, витік клапана, знос поршневих кілець або пошкодження прокладки циліндра) призводить до того, що циліндр не працює або працює недостатньо; надмірна різниця температур у вихлопі з кожного циліндра (понад вимоги виробника) вказує на незбалансоване згоряння, що безпосередньо впливає на стабільність вихідної потужності.
② Несправності систем впуску, випуску та турбонаддуву: засмічені повітряні фільтри або заблоковані інтеркулери призводять до недостатнього надходження повітря та неповного згоряння; знижена ефективність турбокомпресора або надмірно високий протитиск вихлопу (наприклад, через закупорку вихлопної труби) порушує баланс між впуском і випуском, викликаючи коливання вихідної потужності; стрибки турбокомпресора (спричинені погіршенням згоряння) ще більше посилюють нестабільну швидкість двигуна.
IV. Зовнішнє середовище та чинники навантаження: зовнішнє втручання перевищує можливості регулювання
Не через саму поломку обладнання, а через те, що система регулювання швидкості не може відповідати фактичному попиту, що проявляється у вигляді коливань швидкості.
① Надмірні коливання навантаження: часті запуску-зупинки-потужного обладнання (наприклад, великі двигуни, зварювальні апарати), зміни навантаження перевищують здатність реагувати системи регулювання швидкості; необґрунтоване відповідність "корабель-двигун-пропелер" на суднах (наприклад, погане зачеплення коробки передач), що призводить до нестабільної передачі навантаження, що опосередковано впливає на швидкість двигуна.
② Аномальні умови навколишнього середовища: робоча зона на надто великій висоті (розріджене повітря, недостатнє всмоктування), надмірно висока температура навколишнього середовища (погане розсіювання тепла, що впливає на ефективність згоряння), що призводить до зниження та нестабільності вихідної потужності двигуна; коли резервна генераторна установка працює паралельно з основною генераторною установкою, через коливання швидкості це призводить до асинхронності та навіть відключення електроенергії.