Задвижващата система на определен риболовен кораб се състои от два задвижващи дизелови двигателя, един дву-моторна паралелна редукторна кутия, един комплект витла с контролирана стъпка и валове. Основният двигател е четири{2}}тактов, с директно впръскване, турбокомпресор и междинно охлаждане със средна{3}}скорост корабен двигател в-линейна конфигурация. Скоростната кутия използва паралелна скоростна кутия с аксиални лагери и високо-еластични съединители. Схематичната диаграма на структурата на основното задвижващо устройство на кораба е показана на фигура 1.
Фигура 1 Схематична диаграма на основната задвижваща система на плавателния съд
I. Феномен на разлома
По време на ежемесечната поддръжка екипажът откри голямо количество метални отломки в масления картер на главния двигател. След докладването беше решено незабавно да се извърши поддръжка на главния двигател, за да се идентифицира източникът на металните отломки. Екипажът на кораба разглоби и инспектира дизеловия двигател, като извърши подробни проверки на важни компоненти като главата на цилиндъра, втулката на цилиндъра, свързващия прът на буталото, основната втулка на лагера, разпределителния и коляновия вал. По време на процеса бяха открити следните симптоми на повреда.
1) Беше открита ръжда на множество части.
(1) Разпределителен вал
След разглобяване на "капака на отвора за наблюдение" се наблюдава ръжда по повърхностите на 4-ти и 6-ти разпределителен вал. Условията на ръжда на 4-ти и 6-ти разпределителни валове са показани на фигура 2.
Фигура 2 Условия на ръжда на разпределителни валове №. 4 и №. 6
(2) Корпуси на основни лагери.
При разглобяването и проверката на основните лагерни черупки беше установено, че основните лагерни черупки, съответстващи на всеки цилиндър, са ръждясали в различна степен и ръждясването постепенно се задълбочава от свободния край към изходящия край. Всички ръждясали части бяха горната половина на черупките на основните лагери.
Състоянието на ръждясване на горната половина на основната лагерна обвивка на 1-ва предавка е показано на фигура 3.
Фигура 3 Състояние на ръжда на горната половина на основната лагерна втулка на предавка №. 1
(3) Колянов вал
След като биелата на буталото и други аксесоари на коляновия вал бяха отстранени, като лагерната втулка, беше забелязано, че има ръжда по повърхността на коляновия вал, като основната шийка на зъбно колело No. 5 е най-сериозна. Състоянието на ръжда на главната шийка на зъбно колело No. 5 е показано на фигура 4.
Фигура 4 Състояние на ръжда на шийката на зъбния вал 5#
2) Износване на основната лагерна втулка и упорната шайба.
След демонтажа се установи, че втулката на основния лагер и опорната шайба на 7-ма скорост са силно износени, с разкъсване на метала. Предварително е установено, че това е основният източник на метални отпадъци. Условията на износване на основната лагерна втулка и упорната шайба на 7-ма предавка са показани на фигура 5.
Фигура 5 Условия на износване на основната лагерна втулка и упорната шайба на зъбно колело №. 7
II. Метод за анализ на дървото на грешките и анализ на реалния кораб
Анализът на дървото на грешките е често използван метод за ефективно решаване на сложни системи за грешки. Той извършва дедуктивен анализ на неуспеха отгоре надолу. По-конкретно, той анализира различни фактори, които могат да причинят неизправности, стъпка-по-стъпка от цялостната система до нейните компоненти в дървовидна-разклонена структура. Този метод за анализ може да диагностицира системни грешки чрез конструиране на логически блокови диаграми и разсъждения стъпка по стъпка, за да се анализират причините за грешките.
2. Анализ на дървото на грешките при повреда на корпуса на основния лагер
Има много причини за необичайно износване на лагерните черупки на дизеловия двигател. Съгласно метода за анализ на дървото на грешките, като се вземе повредата на основната лагерна обвивка на дизеловия двигател като най-важно събитие, се анализират причините, които водят до тази грешка. Дървото на грешките се изброява и анализира в съответствие с подходящата логическа връзка. Дървото на грешките за повреда на черупката на основния лагер е показано на Фигура 6.
Фигура 6 Дърво на грешките за повреда на черупката на основния лагер
Както е показано на фигура 6, причините за повредата могат да бъдат приписани на следните седем основни събития: неправилно монтиране на корпуса на двигателя, неправилно монтиране на лагерните черупки, кавитация на лагерните черупки, лош материал на лагерните черупки, лошо качество на смазочното масло, недостатъчно смазочно масло и повреда на основните лагерни черупки, причинена от дългосрочна-експлоатация при високо-натоварване на дизеловия двигател.
1) Монтаж на машината.
Монтажът на главните двигатели, като центриране и виброизолация, не отговаря на изискванията, което води до неравномерно натоварване или вибрации на главните двигатели, което води до износване на лагерите.
След възникването на повредата бяха проверени условията на центриране на двата основни двигателя. Проверката установи, че параметрите на центриране на двата основни двигателя отговарят на изискванията за монтаж, а разликите спрямо последния ремонт на сух док са в допустимите граници. Следователно този инцидент може да бъде принципно изключен.
2) Монтаж на корпуса на лагера.
Долната лагерна обвивка на основния лагер поддържа коляновия вал, като поддържа централната линия на основната шийка на коляновия вал в права линия.
Несъответствието на централната линия причинява огъване на коляновия вал и увеличаване на натоварването върху основния лагер. Ако двата лагера отляво и отдясно на манивелата са твърде ниски, централната линия на коляновия вал ще се огъне надолу и ще образува дъга.
Когато манивелата е в долната мъртва точка, тя ще бъде прибрана; обратно, когато е в горната мъртва точка, ходът на манивелата ще бъде удължен.
Разликата в удължаването и прибирането на коляновия вал е пропорционална на разликата във височината на основния лагер, така че може да се използва за измерване дали коляновият вал е центриран и следователно състоянието на корпуса на лагера.
След справка със спецификацията на дизайна на този средно{0}}скоростен дизелов двигател беше установено, че коляновият вал на дизеловия двигател има относително висока твърдост. Неправилното подравняване на централната линия може да бъде причинено само от пролуката в долните лагерни черупки на основните лагери. Прегледайте данните за разликата в хода на коляновия вал на главния двигател след последния фабричен основен ремонт и измерете текущата разлика в хода на коляновия вал на главния двигател и ги сравнете съответно с изискванията за параметрите в ръководството. След проучване и проверка беше установено, че изискванията за празнината са изпълнени и влиянието на монтажната междина на корпуса на лагера може да бъде основно изключено.
3) Кавитационна ерозия на лагерни черупки.
Когато повърхността на корпуса на лагера се движи относително със смазочното масло, местната висока температура и високото налягане, причинени от разкъсването на газовите мехурчета, водят до умора и проливане на повърхността на корпуса на лагера, като по този начин причиняват дефекти.
Феноменът на кавитация се представя като плътна пчелна пита от игли{0}}подобни дупки, като външната повърхност на дупките е чиста и обикновено не е покрита с продукти на корозия.
Въз основа на характеристиките на лагерните черупки на този дизелов двигател може да се определи, че не е настъпила кавитационна ерозия и влиянието на кавитационната ерозия върху лагерните черупки може да бъде основно изключено.
4) Материал на лагерната втулка.
Тази лагерна втулка има дизайн с тънки-стени и се състои от слой от алуминиева сплав, покритие и екран от никел. Структурната диаграма на лагерната втулка е показана на фигура 7.
Фигура 7 Структурна диаграма на втулката на лагера
Структурата на канала, възприета от тази лагерна втулка, обикновено не може да се износва през никеловия екран и качеството му е сравнително надеждно. Междувременно тази лагерна втулка има ниска степен на износване. Според тестовете, проведени от оригиналния производител, дори когато лагерната втулка е под голямо натоварване и условия на тънък маслен филм, износването на лагерната втулка остава ниско. И двете лагерни втулки са от една и съща партида продукти, така че влиянието на материала на лагерната втулка може да бъде основно изключено.
5) Качество на смазочното масло.
Лошото качество на смазочното масло може да доведе до необичайно износване на главните движещи се двойки на дизеловите двигатели, като упорни пръстени, черупки на основни лагери и черупки на лагери на биелни пръти и др. [3].
Има различни ситуации, при които качеството на смазочното масло е под стандарта. Това може да се дължи на навлизане на примеси в маслото или на окисляване на маслото и образуване на утайка след продължителна-продължителна употреба, или на маслото, което се емулгира и влошава поради сместа от морска или прясна вода, което води до неквалифициран маслен филм.
При проверка беше установено, че повърхностите на черупките на основните лагери, коляновия, разпределителния вал и т.н. в корпуса на дизеловия двигател са ръждясали в различна степен, а смазочното масло показва лек феномен на емулгиране. Затова не е изключено ударът да е причинен от лошото качество на смазочното масло.
6) Недостатъчно смазочно масло.
Недостатъчното смазочно масло включва главно недостатъчен обем на смазочното масло или недостатъчно налягане на смазочното масло. Недостатъчният обем на смазочното масло ще доведе до неадекватно смазване и ще бъде трудно да се установи маслен филм между лагерната втулка и коляновия вал. Недостатъчното налягане на смазочното масло ще доведе до недостатъчно охлаждане на лагерната втулка, генерирайки високи температури и причинявайки повреда на лагерната втулка. След проверка на обема и налягането на смазочното масло беше установено, че те отговарят на проектните изисквания за обема на смазочното масло на дизеловия двигател, така че влиянието, причинено от недостатъчното смазочно масло, може да бъде основно изключено.
7) Дългосрочна-работа при високо натоварване.
Когато дизеловият двигател работи дълго време под високо натоварване, ударното натоварване между лагерната втулка и коляновия вал се увеличава, масленият филм между тях изтънява и в някои случаи не може да се образува пълен маслен филм. Тази ситуация води до необичайно износване на лагерната втулка и дори може да причини повреда на лагера.
След проверка на навигационния дневник няма запис за дългосрочна-работа при високо натоварване, така че влиянието, причинено от дългосрочна-работа под високо натоварване може да бъде основно изключено.
III. Локализиране и отстраняване на повредата
Въз основа на анализа на дървото на грешките на повредата на основната лагерна втулка, възможната причина за повредата на основната лагерна втулка на този двигател може да бъде нестандартното качество на смазочното масло. Поради това беше извършен допълнителен анализ на системата за смазочно масло. Проучена е системата за смазочно масло на този съд и схематичната диаграма на системата за смазочно масло е показана на фигура 8.
Фигура 8 Схематична диаграма на системата за смазочно масло
Този тип дизелов двигател може да има два режима на смазване: мокър картер и сух картер. Когато се използва мокър картер,-задвижваната от двигателя помпа за смазочно масло изтегля смазочното масло от картера. Смазочното масло преминава през възвратен клапан, клапан за регулиране на налягането, термостатичен вентил, охладител, филтър, лагери и турбокомпресор, преди да се върне обратно към картера, образувайки цикъл на смазване. Когато смазочното масло достигне препоръчаното време за обслужване или качеството му е под стандарта, то се изхвърля в резервоара за мръсно масло за подмяна. Ако дизеловият двигател има отделен резервоар за утаяване на масло, смазочното масло се изтегля от картера в резервоара за утаяване, допълнително се отделя от масления сепаратор и след това се използва повторно.
След разследване беше установено, че плавателният съд работи със система с мокър картер и пречиствателят на смазочното масло не е бил използван дълго време. Поради това се подозира, че може да има проблем с качеството на смазочното масло и то е изпратено за тестване. Според протокола от теста на смазочното масло съдържанието на Na и Mg йони е било установено като необичайно високо, което може да бъде предварително определено, че смазочното масло е замърсено с морска вода.
За по-нататъшен анализ на източника на смазочното масло, навлизащо в морската вода и премахване на „първопричината“, беше извършен допълнителен анализ на системата за охлаждане с морска вода на този основен двигател. Схематичната диаграма на системата за охлаждане с морска вода е показана на фигура 9.
Фигура 9 Схематична диаграма на система за охлаждане с морска вода
След като бъде засмукана от помпата за морска вода, морската вода преминава съответно през въздушния охладител на главния двигател, охладителя на смазочното масло на главния двигател и охладителя на сладка вода на главния двигател, за да ги охлади. Ако има навлизане на вода в смазочното масло, морската вода може да проникне в смазочното масло през охладителя на смазочното масло, причинявайки влошаване на смазочното масло и впоследствие да доведе до ръжда и повреда на черупките на основните лагери, лагерите и разпределителните валове и др.
В заключение, след подробен анализ на дървото на грешките на повредата на основната лагерна втулка беше установено, че основната причина за повредата на основната лагерна втулка е проникването на морска вода в смазочното масло в охладителя на смазочното масло, което доведе до влошаване на смазочното масло и впоследствие до корозия на вътрешните компоненти на главния двигател, което в крайна сметка води до силно износване на основната лагерна втулка.
Ето защо се предлагат следните планове за ремонт и предложения за ежедневна поддръжка за екипажа:
1) Сменете силно износените и ръждясали лагерни черупки и упорни шайби, поправете леко ръждясалите лагерни черупки и поправете ръждясалия разпределителен вал.
2) Ремонтирайте основната шийка на коляновия вал и проверете механичните му параметри след ремонта.
3) Промийте системата за смазочно масло, сменете новото смазочно масло и вземете проба и проверете качеството на смазочното масло след смяната.
4) Препоръчва се екипажът редовно да изпраща смазочното масло за проверка, а пробите за проверка трябва да се вземат от различни системи за смазване.
IV. Заключение
Прекомерното износване на основната лагерна втулка на двигателя е често срещана неизправност при дизеловите двигатели. Тази статия използва метода за анализ на дървото на грешките, за да анализира възможните причини за необичайно износване на основната лагерна втулка на двигателя една по една, като бързо определя причината за проблема. След последващо коригиране и проверка не беше открито необичайно износване, което показва, че анализът и коригирането са ефективни.