◄ نگاهی به نتایج تست بار موتور 7FDL لوکوموتیوهای GE در دهه 90 میلادی/ تحلیل دلیل خرابی توربوشارژر

با خاتمه جنگ تحمیلی و آغاز مجدد فعالیت های اقتصادی به ویژه راه افتادن شرکت های بزرگ صنعتی، وزیر وقت راه و ترابری دو گروه از افراد با تجربه خرید خارج از بیرون راه آهن را مامور خرید لوکوموتیوهای آمریکایی می نمایند که گروه اول برای خرید از شرکت جنرال الکتریک موفق و قرارداد خرید 64 لوکوموتیو منعقد می گردد (با مشخصات مشابه لوکوموتیوهای جنرال موتورز که در ایران سابقه طولانی و مقبولیت خوبی داشت با توان 3300، بار محوی 20، کشش 1000 تن بار در فراز 10 درهزار و قواره UIC).

سیستم های حفاظتی و کنترلی لوکوموتیو مذکور با تجربه تحلیل خرابی های توربوشارژر لوکوموتیوهای جنرال موتورز و با موافقت کامل شرکت جنرال الکتریک اصلاح و تکمیل شد و بر اساس تجربه افزایش 50 کشش لوکوموتیوهای جنرال موتورز در سال 69، قابلیت کشش بار لوکوموتیوهای جدید 100% افزایش و بدون افزایش قیمت به 2000 تن در فراز 10 درهزار رسید (تین 246781).    

موتور دیزل این لوکوموتیوها ۱۲ سیلندر مدل GE 7FDL12 بود که در اینجا نتایج تستیکی از آنها در ۲۵ و ۲۶ فوریه ۱۹۹۲ بررسی می گردد. این موتور که برای ایران تست شده، دارای توان نامی ۳۳۰۰ اسب بخار (در ۱۰۵۰ دور بر دقیقه) است. تحلیل حاضر با تبدیل تمامی واحدها به سیستم متریک (SI)، تصویری جامع از سلامت مکانیکی و حرارتی این پیشرانه ارائه می دهد.

فرآیند و زمان بندی تست: تست موتور در ۸ مرحله توان (Notch 1 تا 8) به همراه حالت درجا (Idle) انجام شده است. زمان سپری شده در هر پله به گونه ای تنظیم شده که موتور به تعادل حرارتی و پایداری در مصرف سوخت برسد. در مراحل اولیه (Idle تا Notch 5)، مدت زمان تست به ترتیب 15، 18، 32، 39 و 26 دقیقه بوده است، و با در مراحل پایانی، در Notch 6 حدود 29 دقیقه، در Notch 7 حدود 27 دقیقه و در مرحله نهایی (Notch 8) حدود 24 دقیقه صرف تثبیت عملکرد موتور شده است. 

عملکرد توان و دور موتور: در Notch 8، موتور موفق به تولید خروجی توان ۳۳46 اسب بخار شده که نشان دهنده انطباق کامل با توان نامی طراحی شده است. دور موتور در این وضعیت به ۱۰۵3 دور بر دقیقه رسیده که بسیار به عدد هدف ۱۰۵۰ نزدیک است. سیستم توربوشارژر به عنوان قلب تپنده موتور، در Notch 8 به سرعت خیره کننده حدود ۲۰,۹۵۸ دور بر دقیقه دست یافته است تا حجم هوای متراکم مورد نیاز برای احتراق را تأمین کند. راندمان اینترکولرها در Notch 8 نیز در این مرحله در سطحی عالی (99%) قرار داشته که تأثیر مستقیمی در کاهش دمای هوای ورودی و افزایش راندمان کلی احتراق داشته است. 

مدیریت حرارتی و سیستم خنک کاری: یکی از حیاتی ترین بخش های تست، پایش سیستم های سیالاتی است. با افزایش پله های توان از Idle به Notch 8، نیاز موتور به خنک کاری به طور خطی افزایش یافته است. دبی آب در Notch 8 به حدود ۳۲۲۹ لیتر بر دقیقه رسیده که نشان دهنده عملکرد صحیح پمپ آب مکانیکی است. دمای آب خروجی موتور در مرحله حداکثر قدرت بر روی 84 درجه سانتی گراد تثبیت شده است در بخش روان کاری نیز، سیستم در Notch 8 دبی روغنی معادل 952 لیتر بر دقیقه را با فشار ۷ بار تأمین کرده، دمای خروجی روغن موتور در این حالت 95 درجه سانتی گراد گزارش شده است (دمای اتاق تست 13). 

تحلیل نهایی سلامت موتور: بررسی شاخص ها نشان می دهد که موتور در مراحل تست، رفتاری پیش بینی شده و منطبق بر طراحی داشته است. از نکات قابل توجه این تست، توازن بین سیستم های حرارتی و مکانیکی است. افزایش فشار روغن پمپ از ۵.۴ بار در حالت Idle به ۷ بار در حداکثر توان، تضمین کننده پایداری لایه های روغن در سرعت های بالای پیستون است. در مجموع، این نتایج سندی بر کیفیت موتورهای 7FDL در دهه ۹۰ محسوب شده و بیانگر آن است که موتور در زمان خروج از خط تولید، از نظر طراحی مکانیکی، تعادل حرارتی و راندمان احتراق، در وضعیت «عالی» بوده و برای بهره برداری طولانی مدت آماده بوده است. 

با وجود نتایج تست فوق، اشتباه مهندسین GE در محاسبات ظرفیت رادیاتور برای شرایط ایران سبب شد در شرایط کاری آن هنگام، در لوکوموتیوهای اولیه U30C نرخ خرابی توربوشارژر افزایش یابد که با اعتراضات تیم فنی اصلاح گردید، نمودار رادیاتور اولیه نشان می داد که در ارتفاع 1420 متر و با قدرت تولیدی 3250 اسب بخار، دمای خروجی آب از موتور در دمای محیط 40 درجه به 103 درجه سانتیگراد می رسید درحالی که کاهش حفاظتی قدرت موتور برای 113 تنظیم شده بود (تین 246781).