Scavenging & Scavenge Fire

engine ေတြမွာ combustion ပိုေကာင္းေစဖို႔၊ turbo charger မွတဆင္႔ cylinder အတြင္းသို႔ ေလေပးသြင္း ၿခင္းကို scavenging လို႔ေခါါပါတယ္။ 4 stroke engine ေတြရဲ႕ inlet နဲ႔ exhaust valve အဖြင္႔အပိတ္ လုပ္တဲ႔ အခါ over lap period ဟာ၊ တိကၽလံုေလာက္ၿပီး၊ 2 stroke engine ေတြ မွာေတာ႔ over lap အကန္႔အသတ္ ရိွေနတာမို႔ cylinder အတြင္းမွာ exhaust gas နဲ႔ ဝင္လာတဲ ႔ ၿပင္ပေလ အနည္းငယ္ေရာေန တတ္ပါတယ္။

4 stroke engine ေတြမွာ power stroke အတြင္း exhaust gas အကုန္ထြက္သြားၿပီး၊ 2 stroke engine ေတြ မွာေတာ႔ power stroke ဆံုးမွ exhaust gas ထြက္တာၿဖစ္ပါတယ္။ piston မွာ compression ၿဖစ္ေပါါတဲ႔ အခၽိန္ထက္ exhaust valve ပြင္႔တဲ႔အခၽိန္ကပိုႀကာတာမို႔၊ ၿပင္ပေလဝင္ေရာက္တဲ႔ scavenging period ဟာ တိုေတာင္းပါတယ္။ ဒီ႔အတြက္ 2 stroke engine ေတြမွာ combustion ေကာင္းေစဖို႔ ၿပင္ပေလ ကို high velocity အလံုးအရင္းနဲ႔ သြင္းေပးဖို႔ လိုအပ္ပါတယ္။

scavenging နည္းလမ္းေတြကြဲၿပားေပမယ္႔ အေၿခခံကေတာ႔ 4 stroke engine မွာေရာ၊ 2 stroke engine မွာပါ အတူတူပဲၿဖစ္ပါတယ္။ piston ရဲ႕ down ward stroke အတြင္း၊ တနည္းအားၿဖင္႔ piston ေအာက္ကို ဆင္းေနစဥ္ inlet port ကတဆင္႔ၿပင္ပေလ ကိုေပးသြင္းတာၿဖစ္ၿပီး၊ piston ရဲ႕ upward stroke တနည္း အားၿဖင္႔ piston အေပါါၿပန္တက္လာတဲ႔အခါ၊ port ပိတ္ၿပီး၊ ေလသြင္းတာလည္းရပ္သြားမွာၿဖစ္ပါတယ္။

2 stroke engine ေတြရဲ႕ exhaust arrangements ေတြနဲ႔ scavenging port ေတြရဲ႕ location ေပါါမူတည္ၿပီး၊ scavenging method နည္းလမ္းေတြ ကြဲၿပားပါတယ္။ scavenging method ေတြကိုေတာ႔ cross flow, loop flow နဲ႔ uni flow ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိုင္ပါတယ္။ cross flow နဲ႔ loop flow scavenging method ေတြမွာ port ေတြ အဖြင္႔ အပိတ္ဟာ၊ piston ရဲ႕ movement ေႀကာင္႔ၿဖစ္ေပါါပါတယ္။ uni flow scavenging method မွာေတာ႔ exhaust valve တခုတည္းကသာ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးတာၿဖစ္ၿပီး ဒီေန႔ကာလမွာ အသံုး အမၽားဆံုး ၿဖစ္ပါတယ္။

Cross flow scavenging
inlet နဲ႔ exhaust port ေတြဟာ၊ cylinder ရဲ႕တဖက္စီမွာ၊ မၽက္နွာၿခင္းဆိုင္အေနအထားမၽိဳးရိွေနၿပီး၊ exhaust port ဟာ inlet port ထက္ အနည္းငယ္ၿမင္႔တဲ ႔ေနရာမွာ ရိွေနပါတယ္။ cylinder ထဲက fuel မွာ ignition ၿဖစ္တဲ႔ အခါ၊ gas ေတြရဲ႕ expansion ေႀကာင္႔၊ piston ဟာေအာက္ကို downward position အတိုင္းဆင္းသြားပါတယ္။

Fig. cross flow scavenging

piston ဟာ downward liner motion နဲ႔ဆင္းစဥ္၊ exhaust port ကို ေကၽာ္လြန္သြားတာနဲ႔ atmospheric pressure ထက္၊ pressure မၽားတဲ႔ exhaust gas ေတြဟာအၿပင္ကိုထြက္သြားပါတယ္။ အဲဒီလိုရုတ္တရက္ exhaust gas ေတြ pressure နဲ႔ထြက္လာတာကို blow down လို႔ေခါါပါ တယ္။ piston ေအာက္ကို ဆက္ဆင္းတဲ႔ အခါ၊ inlet port ကို ေကၽာ္လြန္သြားတာနဲ႕႔ၿပင္ပေလေတြဟာ cylinder အတြင္းကို ဝင္ေရာက္ လာၿပီး၊ piston အေပါါၿပန္တက္တာနဲ႔ ေနာက္ထပ္ combustion cycle အတြက္ ေလေတြကို compression ဖိသိပ္ပါေတာ႔တယ္။

Loop flow scavenging
inlet နဲ႔ exhaust valve port ေတြဟာ၊ cylinder ရဲ႕တဖက္တည္းမွာ အထက္နဲ ႔ ေအာက္အေနအထားမၽိဳး ရိွေနၿပီး၊ exhaust port ဟာ inlet port ထက္အနည္းငယ္ၿမင္႔တဲ႔ေနရာမွာရိွေနပါတယ္။

Fig. loop flow scavenging

piston ဟာ downward liner motion နဲ႔ဆင္းစဥ္၊ exhaust port ကို ေကၽာ္လြန္သြားတာနဲ႔ exhaust gas ေတြ ဟာအၿပင္ကိုထြက္သြားပါတယ္။ inlet port ကိုေကၽာ္သြားတဲ႔အခါ၊ ႔ၿပင္ပေလေတြဝင္လာၿပီး၊ cylinder အတြင္း မွ exhaust gas ေတြကို၊ အၿပင္ဖက္ကိုတြန္းထုတ္ပါတယ္။ ဒီေန ႔ေခါတ္ ကာလမွာေတာ႔ cross flow နဲ႔ loop flow scavenging method ကိုအသံုးၿပဳထားတဲ႔ engine ေတြမရိွေတာ႔ပါဘူး။ 

အဲဒီ scavenging method ေတြရဲ႔ အဓိက အားနည္းခၽက္က၊ cylinder အတြင္းမွ combustion products ေတြကို ကုန္စင္ေအာင္မထုတ္နိဳင္ၿခင္းပဲ ၿဖစ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ scavenging period ဟာ တိုေတာင္းတာမို႔၊ ၿပင္ပေလ ကို high velocity နဲ႔ေပးသြင္းဖို႔လိုအပ္ပါတယ္။

cross flow scavenging ရဲ႕ အားနည္းခၽက္တခုကေတာ႔ piston ဟာ၊ stroke ရဲ႔ထိပ္မွာရိွေနစဥ္၊ ေလ ဒါမွ မဟုတ္ exhaust gas ေတြ port ေတြ ကေနအၿပင္ထြက္မသြားေစဖို႔ piston skirt ကိုတတ္ဆင္ တားဆီး ထားၿခင္းၿဖစ္ ပါတယ္။ အဲဒီအခါ cross head bearing မွာသက္ေရာက္မယ္႔ load ၿမင္႔တက္လာသလို၊ cylinder liner ပြန္းစားမွဳ wear down ဟာလည္းပိုမိုၿဖစ္ေပါါလာတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။ cylinder liner မွာ inlet နဲ႔ exhaust port ေတြ ထည္႔သြင္းတည္ေဆာက္ထားတာမို႔ temperature ဟာလည္းၿမင္႔မားၿပီး၊ cylinder liner lubricating အတြက္၊ lubricating oil ေခၽာဆီပမာဏ ပိုမိုအသံုးၿပဳရပါတယ္။ loop flow scavenging မွာ၊ low temperature inlet air နဲ႔ high temperature exhaust gas တို႔ရဲ႕ အပူခၽိန္ပမာဏ ၿမင္႔မားစြာကြာဟမွဳကေန cylinder liner materials ေတြကို ထိခိုက္ေစတဲ႔ အားနည္းခၽက္ ရိွပါတယ္။

Uni flow scavenging
exhaust valve ကို cylinder cover မွာတတ္ဆင္ၿပီး၊ ႔ၿပင္ပေလကိုေပးသြင္းပါတယ္။ piston ဟာ cylinder liner ရဲ႕အဆံုး lower end ေနရာမွာ ရိွေနစဥ္၊ ႔ၿပင္ပေလ ဝင္ေရာက္လာပါတယ္။ piston အေပါါၿပန္တက္လာတဲ႔ အခါ၊ cylinder အလည္တည္႔တည္႔က exhaust valve ဟာ ပိတ္ေနၿပီ ၿဖစ္လို႔ ေနာက္ထပ္ combustion cycle အတြက္ ေလေတြကို compression ဖိသိပ္ပါေတာ႔တယ္။

Fig. uni flow scavenging

exhaust valve အဖြင္႔အပိတ္ကို timing အရလုပ္ေဆာင္ေပးၿပီး "variable exhaust timing" စနစ္ကို တတ္ဆင္ အသံုးၿပဳလာႀကပါတယ္။ engine ရဲ႕ load နဲ႔ speed အေပါါမူတည္ၿပီး၊ လိုအပ္သလို အတိုး အေလၽွာ႔လုပ္နိဳင္ တာမို႔ combustion efficiency ပိုမိုေကာင္းမြန္လာတာကိုေတြ႔ရပါတယ္။

Fig. auxiliary blower

two stroke engine ေတြမွာ scavenging air ကို turbo-charger ကေနေပးသြင္းတဲ႔အခါ low rpm အပါတ္ရည္ နည္းနည္းနဲ႔ engine လည္ပတ္ခုတ္ေမာင္းေနစဥ္ လံုေလာက္တဲ႔ scavenging air velocity နဲ႔ scavenging air pressure ကိုမရရိွနိဳင္ပါဘူး။ turbo-charger ဟာ engine ရဲ႕ exhaust gas velocity ေႀကာင္႔အၿပည္႔အဝ မလည္နိဳင္ေသးတဲ႔အခါ၊ auxiliary blower ေတြကိုေမာင္းနွင္ၿပီး scavenging air ကိုၿဖည္႕သြင္းေပးပါတယ္။

auxiliary blower ကို engine အရြယ္အစားေပါါမူတည္လို႔ (၁)လံုး သို႔မဟုတ္ (၂)လံုး တတ္ဆင္ႀကပါတယ္။ blower motor ရဲ႕ starter ဟာ star/ delta starter ၿဖစ္ၿပီး၊ manual ေရာ automatic ပါေမာင္းနွင္လို႔ရ ပါတယ္။ scavenging air pressure အနည္းအမၽားေပါါမူတည္ၿပီး scavenging air pressure switch က တဆင္႔၊ blower motor ကို၊ အလိုအေလၽွာက္ လည္ပတ္ေစတာၿဖစ္ပါတယ္။

engine စတင္ေမာင္းနွင္တဲ႔အခါမွာလည္း၊ auxiliary blower ကိုေမာင္းၿပီး scavenging air ကိုေပးသြင္းရ ပါတယ္။ ဒါေႀကာင္႔မို႔ သာမန္ blower motor တလံုးၿဖစ္တဲ႔ auxiliary blower motor ဟာ၊ engine အတြက္ critical machinery တခုအၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္တာမို႔ လံုေလာက္တဲ႔ regular maintenance ေတြ   ေဆာင္ရြက္ရမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။

တကယ္ေတာ႔ သေဘ္ာက main engine ဆိုတာ၊ high operation temperature နဲ႔ေမာင္းနွင္ေနတာမို႔ အလြယ္ တကူ မီး ထေလာင္တတ္တဲ႔ အရာ တခုၿဖစ္ပါတယ္။ cylinder အတြင္းက ေလာင္စာဆီနဲ႔ carbon particles ေတြေရာေနွာေပါင္း စပ္ၿပီး၊ scavenge space မွာရိွေနရာကေန မီးေလာင္တတ္ၿပီး scavenge fire လို႔ေခါါပါတယ္။

  
Fig. scavenge fire

ပံုမွန္အလုပ္မလုပ္တဲ႔ defective injectors ေတြတနည္းအားၿဖင္႔ leak ၿဖစ္ေနတဲ႔ fuel injectors ေတြေႀကာင္႔ scavenge fire ၿဖစ္တတ္သလို၊ fuel timing မမွန္ရင္လည္း၊ scavenge fire ၿဖစ္ တတ္ပါတယ္။ အရည္အေသြး နိမ္႔တဲ႔ ေလာင္စာဆီကို အသံုးၿပဳၿခင္း၊ scavenge air လံုေလာက္စြာမရ ရိွၿခင္း၊ exhaust ပိုင္းမွာပိတ္ဆို႔ေနၿခင္း၊ piston rings ေတြ leak ၿဖစ္ေန ၿခင္း၊ cylinder liner ပြန္းစား လြန္းေန ၿခင္းနဲ႔ lubrication မမွန္ကန္ၿခင္း
တို  ႔ေႀကာင္႔ လည္း scavenge fire ၿဖစ္တတ္ပါတယ္။

တဝက္တပၽက္သာေလာင္ကၽြမ္းထားတဲ႔ ေလာင္စာဆီနဲ႔ carbon particles ေတြဟာ၊ အပူခၽိန္ၿမင္႔မားတဲ႔ scavenge spaces ထဲမွာ၊ ရိွေနသလို scavenge air ကလည္းမလံုေလာက္တဲ႔အခၽိန္မွာ၊ ignition source အေနနဲ႔ ရိွေနပါတယ္။ အဲဒီအခၽိန္မွာ high temperature particle တခုခုပဲ ၿဖစ္ၿဖစ္၊ leak ၿဖစ္ေနတဲ႔ piston rings ေတြ ကေန လြင္႔လာတဲ႔ spark တခုခုနဲ႔ပဲ ၿဖစ္ၿဖစ္၊ ေပါင္းဆံုမိတဲ႔ အခါ မီး ထေလာင္ပါေတာ႔တယ္။

Fig. scavenge drain

မီးမေလာင္ခင္ မီးေလာင္ေတာ႔မယ္႔ symptoms အရိပ္လကၡဏာေတြကိုလည္းၿပေလ့ရိွပါတယ္။ engine ရဲ႕ power ဟာ ရုတ္တရက္ထိုးကၽသြားၿပီး exhaust temperature ေတြသိပ္ၿမင္႔တက္လာၿခင္း ဒါမွမဟုတ္ engine လည္ပတ္ပံုဟာ ပံုမွန္ မဟုတ္ေတာ႔ပဲ funnel မီးခိုးေခါင္းတိုင္မွ exhaust gas ေတြအလံုးအရင္းနဲ႔ ထြက္လာ႔႔ၿခင္း ဒါမွမဟုတ္ turbo-charger မွာ surging ၿဖစ္ၿပီး၊ scavenge drain မွ spark ေတြထြက္လာ ၿခင္း အစရိွတာေတြ ေပါါေပါက္ၿပီး၊ မႀကာခင္ ေနာက္ဆက္တြဲ အေနနဲ႔ scavenge fire ၿဖစ္တတ္ပါတယ္။

အဲဒီလို symptoms ေတြၿပလာခဲ႔ရင္ engine speed ကိုေလၽွာ႔ကာရပ္ၿပီး၊ fuel line, supply air line နဲ႔ scavenge drain line ေတြကိုအရင္ဆံုး ပိတ္ရပါတယ္။ တကယ္လို႔ မီးမေလာင္ေသးရင္ေတာ႔ scavenge trunk ဒါမွမဟုတ္ cylinder block က သက္ဆိုင္ရာ man hole cover ကိုဖြင္႔ၿပီး၊ CO2, Dry powder နဲ႔ foam အစရိွတဲ႔ portable fire extinguisher တခုခုကို သံုးကာ scavenge space ထဲမွ hot spots ကို ပက္ၿဖန္းၿပီး တားဆီးနိဳင္ပါတယ္။

အထဲမွာ မီးေလာင္ေနရင္ေတာ႔ inspection hole cover ကိုလံုးဝ မဖြင္႔သင္႔ပါဘူး။ သေဘ္ာေတြမွာ scavenge extinguishing system ေတြတတ္ဆင္ထားေလ့ ရိွတာမို႔၊ fixed extinguishing system တခုခုနဲ႔ အခၽိန္မီွ မီးၿငိမ္းသတ္ဖို႔ လိုပါတယ္။ 

Fig. steam scavenge fire extinguishing system

Fig. water mist scavenge fire extinguishing system 

Fig. CO2 scavenge fire extinguishing system

တတ္ဆင္ထားေလ့ရိွတဲ႔ scavenge fixed extinguishing system ေတြကေတာ႔ steam extinguishing, water mist extinguishing နဲ႔ CO2 extinguishing system တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။ scavenge spaces ေတြမွာ temperature sensors ေတြ တတ္ဆင္ထားတဲ႔အခါမွာ အပူခၽိန္ထူးထူးၿခားၿခား တက္လာတဲ႔အခါ မီး မေလာင္ခင္ႀကိဳတင္သိနိဳင္ၿပီး၊ အဲဒီ sensors ေတြက တဆင္႔ engine ကို slow down လုပ္ေပးလိုက္မွာမို႔ မီးေလာင္တဲ႔ အဆင္႔ထိ မေရာက္ေအာင္၊ တားဆီးေပးနိဳင္ပါတယ္။

scavenge trunk နဲ႔ scavenge ports ေတြကိုပံုမွန္သန္႔ရွင္းေရးလုပ္ၿခင္း၊ fuel injectors ေတြ နဲ႔ fuel pumps ေတြ ကိုလည္း running hours အလိုက္ servicing လုပ္ၿခင္းနဲ႔ unit over hauling လို႔ေခါါတဲ႔ running hours အလိုက္ သက္ဆိုင္ရာ unit ေတြကို စစ္ေဆးကာ၊ cylinder liner အပါအဝင္ wear down ပြန္းစားေနတဲ႔ အစိတ္ အပိုင္းေတြ နဲ႔ defect ပၽက္စီးေနတဲ႔ အစိတ္အပိုင္းေတြကို အသစ္လွဲလွယ္အစားထိုးၿခင္း၊ စတဲ႔ preventive maintenance ေတြ ေဆာင္ရြက္ၿခင္းၿဖင္႔ scavenge fire ၿဖစ္ေပါါမွဳမွ ကာကြယ္နိဳင္ပါတယ္။

Credit to : ကိုထြန္း

Reference :  Marine Auxiliary Machinery, 7th Edition, 1995 by Mc George,

Image credit to : http://engineeringworkshop.blogspot.com, http://aircompressor.webs.com


Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.