Pohonný systém určitého rybářského plavidla se skládá ze dvou hnacích dieselových motorů, jedné dvou-motorové paralelní redukční převodovky, jedné sady řiditelných vrtulí a hřídelí. Hlavním motorem je čtyřdobý čtyřtaktní motor s přímým vstřikováním, přeplňovaný turbodmychadlem a mezichlazeným středorychlostním-lodním motorem v -řadové konfiguraci. Převodovka využívá paralelní převodovku s axiálními ložisky a vysoce-elastickými spojkami. Schematický diagram struktury hlavního pohonného zařízení plavidla je znázorněn na obrázku 1.
Obrázek 1 Schematické schéma hlavního pohonného systému plavidla
I. Fenomén poruchy
Během měsíční údržby našla posádka v olejové vaně klikové skříně hlavního motoru velké množství kovových úlomků. Po nahlášení bylo rozhodnuto okamžitě provést údržbu hlavního motoru, aby se identifikoval zdroj kovových úlomků. Posádka lodi rozebrala a prohlédla dieselový motor, přičemž provedla podrobné kontroly důležitých součástí, jako je hlava válců, vložka válce, sestava ojnice pístu, pouzdro hlavního ložiska, vačkový hřídel a klikový hřídel. Během procesu byly objeveny následující příznaky závady.
1) Na více dílech byla nalezena rez.
(1) Vačkový hřídel
Po demontáži „krytu pozorovacího otvoru“ byla na plochách 4. a 6. vačkového hřídele pozorována rez. Stav rzi 4. a 6. vačkového hřídele je znázorněn na obrázku 2.
Obrázek 2 Stav koroze vačkových hřídelů č.. 4 a č.. 6
(2) Hlavní ložiskové pánve.
Při demontáži a kontrole pánví hlavních ložisek bylo zjištěno, že pánve hlavních ložisek odpovídající každému válci jsou všechny v různé míře zrezivělé a rezivění se postupně prohlubovalo od volného konce k výstupnímu konci. Zrezivělé díly byly všechny horní poloviny pánví hlavních ložisek.
Stav prorezivění horní poloviny pánve hlavního ložiska 1. převodového stupně je znázorněn na obrázku 3.
Obrázek 3 Stav koroze horní poloviny pouzdra hlavního ložiska ozubeného kola č. . 1
(3) Klikový hřídel
Po odstranění ojnice pístu a dalšího příslušenství na klikovém hřídeli, jako je ložiskové pouzdro, bylo pozorováno, že na povrchu klikového hřídele byla rez, přičemž hlavní čep ozubeného kola č. . 5 byl nejzávažnější. Stav koroze hlavního čepu ozubeného kola č. . 5 je znázorněn na obrázku 4.
Obrázek 4 Stav koroze 5# čepu hřídele ozubeného kola
2) Opotřebení pouzdra hlavního ložiska a axiální podložky.
Po demontáži bylo zjištěno, že hlavní ložiskové pouzdro a axiální podložka 7. rychlostního stupně jsou silně opotřebené, přičemž dochází k trhání kovu. Předběžně je stanoveno, že jde o hlavní zdroj kovových úlomků. Podmínky opotřebení pouzdra hlavního ložiska a axiální podložky 7. převodového stupně jsou znázorněny na obrázku 5.
Obrázek 5 Podmínky opotřebení pouzdra hlavního ložiska a přítlačné podložky ozubeného kola č. 7
II. Metoda analýzy stromu poruch a analýza skutečné lodi
Analýza stromu poruch je běžně používaná metoda pro efektivní řešení složitých poruchových systémů. Provádí deduktivní analýzu poruch shora dolů. Konkrétně analyzuje různé faktory, které mohou způsobit chyby, a to krok-za{3}}krokem od celého systému až po jeho součásti ve stromové struktuře-jako je struktura větví. Tato analytická metoda dokáže diagnostikovat systémové chyby sestavením logických blokových diagramů a uvažováním krok za krokem k analýze příčin poruch.
2. Analýza stromu poruch poškození skořepiny hlavního ložiska
Existuje mnoho důvodů pro abnormální opotřebení ložiskových pánví dieselového motoru. Podle metody analýzy stromu poruch, kdy se jako nejvyšší událost bere poškození hlavní ložiskové pánve dieselového motoru, jsou analyzovány příčinné události, které vedou k této poruše. Strom chyb je uveden a analyzován v souladu s příslušným logickým vztahem. Strom poruch poškození pánve hlavního ložiska je znázorněn na obrázku 6.
Obrázek 6 Strom poruch poškození skořepiny hlavního ložiska
Jak je znázorněno na obrázku 6, příčiny poruchy lze přičíst následujícím sedmi základním událostem: nesprávná montáž tělesa motoru, nesprávná montáž ložiskových pánví, kavitace pánví ložisek, špatný materiál pánví ložiska, špatná kvalita mazacího oleje, nedostatek mazacího oleje a poškození pánví hlavního ložiska naftového motoru způsobené dlouhodobým{-}dlouhodobým provozem naftového motoru.
1) Instalace strojního zařízení.
Instalace hlavních motorů, jako je centrování a izolace vibrací, nesplňovala požadavky, což mělo za následek nerovnoměrné zatížení nebo vibrace hlavních motorů, což vedlo k opotřebení ložisek.
Poté, co došlo k poruše, byly zkontrolovány stavy středění dvou hlavních motorů. Inspekce zjistila, že parametry centrování dvou hlavních motorů splňují požadavky na instalaci a rozdíly oproti poslední opravě v suchém doku byly v přijatelném rozsahu. Proto lze tento incident v podstatě vyloučit.
2) Montáž ložiskové pánve.
Spodní pánev hlavního ložiska podpírá klikový hřídel a udržuje osu hlavního čepu klikového hřídele v přímé linii.
Nesouosost středové osy způsobuje ohýbání klikového hřídele a zvýšení zatížení hlavního ložiska. Pokud jsou dvě ložiska na levé a pravé straně kliky příliš nízko, středová osa klikového hřídele se ohne dolů a vytvoří oblouk.
Když je házení klikou v dolní úvrati, bude zataženo; naopak, když je v horní úvrati, hod klikou se prodlouží.
Rozdíl ve vysunutí a zatažení kliky je úměrný výškovému rozdílu hlavního ložiska, lze jím tedy změřit, zda je kliková hřídel vystředěná a tím i stav pánve ložiska.
Po konzultaci s konstrukční specifikací tohoto středně-otáčkového vznětového motoru bylo zjištěno, že klikový hřídel vznětového motoru má poměrně vysokou tuhost. Nesouosost středové osy mohla být způsobena pouze mezerou ve spodních ložiskových pánvích hlavních ložisek. Zkontrolujte údaje o rozdílu házení klikového hřídele hlavního motoru po poslední generální opravě v továrně a změřte aktuální rozdíl házení klikového hřídele hlavního motoru a porovnejte je s požadavky na parametry v příručce. Po prozkoumání a ověření bylo zjištěno, že požadavky na mezeru byly splněny a vliv montážní mezery ložiskové pánve lze v zásadě vyloučit.
3) Kavitační eroze ložiskových pánví.
Když se povrch pánve ložiska pohybuje relativně s mazacím olejem, místní vysoká teplota a vysoký tlak způsobený prasknutím plynových bublin vedou k únavě a odlupování povrchu pánve ložiska, a tím způsobují defekty.
Jev kavitace se projevuje jako hustá voštinová-jehlová dírka a vnější povrch otvorů je čistý a obecně nepokrytý korozními produkty.
Na základě charakteristik ložiskových pánví tohoto vznětového motoru lze určit, že k žádné kavitační erozi nedošlo a vliv kavitační eroze na ložiskové pánve lze v zásadě vyloučit.
4) Materiál ložiskového pouzdra.
Toto ložiskové pouzdro má tenkostěnný-design a skládá se z vrstvy hliníkové slitiny, povlaku a niklového síta. Schéma struktury ložiskového pouzdra je na obrázku 7.
Obrázek 7 Schéma struktury vložky ložiska
Struktura drážky přijatá tímto ložiskovým pouzdrem se obecně nemůže opotřebovat skrz niklové síto a její kvalita je relativně spolehlivá. Mezitím má toto ložiskové pouzdro nízkou míru opotřebení. Podle testů provedených původním výrobcem zůstává opotřebení ložiskového pouzdra nízké, i když je ložiskové pouzdro vystaveno vysokému zatížení a tenkému olejovému filmu. Obě ložisková pouzdra jsou ze stejné šarže výrobků, takže vliv materiálu ložiskového pouzdra lze v podstatě vyloučit.
5) Kvalita mazacího oleje.
Špatná kvalita mazacího oleje může vést k abnormálnímu opotřebení hlavních pohyblivých dvojic dieselových motorů, jako jsou přítlačné kroužky, pánve hlavních ložisek a pánve ojnicových ložisek atd. [3].
Existují různé situace, kdy je kvalita mazacího oleje podprůměrná. Může to být způsobeno nečistotami vstupujícími do oleje, oxidací oleje a tvorbou usazenin po dlouhodobém používání-nebo emulgací a znehodnocením oleje v důsledku směsi mořské nebo sladké vody, což má za následek nekvalifikovaný olejový film.
Při kontrole bylo zjištěno, že povrchy pánví hlavních ložisek, klikové hřídele, vačkového hřídele atd. uvnitř tělesa vznětového motoru jsou v různé míře zrezivělé a mazací olej vykazuje mírný jev emulgace. Nelze tedy vyloučit, že náraz byl způsoben špatnou kvalitou mazacího oleje.
6) Nedostatek mazacího oleje.
Nedostatek mazacího oleje zahrnuje především nedostatečné množství mazacího oleje nebo nedostatečný tlak mazacího oleje. Nedostatečný objem mazacího oleje povede k nedostatečnému mazání a bude obtížné vytvořit olejový film mezi ložiskovým pouzdrem a klikovým hřídelem. Nedostatečný tlak mazacího oleje bude mít za následek nedostatečné chlazení ložiskového pouzdra, generování vysokých teplot a poškození ložiskového pouzdra. Po kontrole objemu a tlaku mazacího oleje bylo zjištěno, že splňují konstrukční požadavky na objem mazacího oleje vznětového motoru, takže vliv nedostatečného množství mazacího oleje lze v podstatě vyloučit.
7) Dlouhodobý-provoz při vysoké zátěži.
Při dlouhodobém provozu vznětového motoru při vysokém zatížení se zvyšuje rázové zatížení mezi ložiskovým pouzdrem a klikovým hřídelem, olejový film mezi nimi se ztenčuje a v některých případech se nemůže vytvořit úplný olejový film. Tato situace vede k abnormálnímu opotřebení ložiskového pouzdra a může dokonce způsobit selhání ložiska.
Po kontrole navigačního protokolu nebyl zaznamenán žádný-dlouhodobý provoz při vysoké zátěži, takže vliv způsobený dlouhodobým-provozem při vysoké zátěži lze v zásadě vyloučit.
III. Lokalizace a odstranění závady
Na základě analýzy stromu poruch poškození hlavního ložiskového pouzdra může být možnou příčinou poškození hlavního ložiskového pouzdra tohoto motoru nevyhovující kvalita mazacího oleje. Proto byla provedena další analýza systému mazacího oleje. Byl studován systém mazacího oleje této nádoby a schematický diagram systému mazacího oleje je znázorněn na obrázku 8.
Obrázek 8 Schematické schéma systému mazacího oleje
Tento typ vznětového motoru může mít dva režimy mazání: mokrá a suchá. Když se používá mokrá jímka, motorem poháněné čerpadlo mazacího oleje-nasává mazací olej z jímky. Mazací olej prochází zpětným ventilem, tlakovým regulačním ventilem, termostatickým ventilem, chladičem, filtrem, ložisky a turbodmychadlem, než teče zpět do olejové vany, kde tvoří mazací cyklus. Když mazací olej dosáhne doporučené provozní doby nebo je jeho kvalita nevyhovující, vypustí se do špinavé olejové nádrže k výměně. Pokud má dieselový motor samostatnou usazovací nádrž oleje, je mazací olej nasáván z jímky do usazovací nádrže, dále oddělen odlučovačem oleje a poté znovu použit.
Po průzkumu bylo zjištěno, že nádoba pracovala se systémem mokré jímky a čistička mazacího oleje nebyla dlouhou dobu používána. Proto existuje podezření, že by mohl být problém s kvalitou mazacího oleje a mazací olej byl odeslán na testování. Podle protokolu o testu mazacího oleje byl zjištěn abnormálně vysoký obsah iontů Na a Mg, z čehož lze předběžně určit, že mazací olej byl kontaminován mořskou vodou.
Pro další analýzu zdroje mazacího oleje vstupujícího do mořské vody a odstranění „hlavní příčiny“ byla provedena další analýza chladicího systému mořské vody tohoto hlavního motoru. Schéma chladicího systému mořské vody je znázorněno na obrázku 9.
Obrázek 9 Schematické schéma chladicího systému mořské vody
Po nasátí čerpadlem na mořskou vodu prochází mořská voda hlavním chladičem vzduchu motoru, chladičem mazacího oleje hlavního motoru a chladičem sladkovodní vody hlavního motoru, aby je ochladila. Pokud do mazacího oleje vnikne voda, může mořská voda prosakovat do mazacího oleje přes chladič mazacího oleje, což způsobí znehodnocení mazacího oleje a následně vede ke korozi a poškození pánví hlavních ložisek, ložisek a vačkových hřídelů atd.
Závěrem lze říci, že po podrobné analýze stromu poruch poškození hlavního ložiskového pouzdra bylo zjištěno, že základní příčinou poškození hlavního ložiskového pouzdra byla infiltrace mořské vody do mazacího oleje na chladiči mazacího oleje, což vedlo ke znehodnocení mazacího oleje a následně ke korozi vnitřních součástí hlavního motoru, což mělo v konečném důsledku za následek vážné opotřebení hlavního ložiskového pouzdra.
Proto jsou pro posádku navrženy následující plány oprav a návrhy denní údržby:
1) Vyměňte silně opotřebované a zrezivělé ložiskové pánve a axiální podložky, opravte mírně zrezivělé ložiskové pánve a opravte zrezivělý vačkový hřídel.
2) Opravte hlavní čep klikového hřídele a po opravě zkontrolujte jeho mechanické parametry.
3) Propláchněte systém mazacího oleje, vyměňte nový mazací olej a po výměně odeberte vzorek a zkontrolujte kvalitu mazacího oleje.
4) Doporučuje se, aby posádka pravidelně zasílala mazací olej na kontrolu a vzorky ke kontrole by měly být odebírány z různých mazacích systémů.
IV. Závěr
Abnormální opotřebení pouzdra hlavního ložiska motoru je běžnou závadou u dieselových motorů. Tento článek používá metodu analýzy stromu poruch k analýze možných příčin abnormálního opotřebení pouzdra hlavního ložiska motoru jednu po druhé, a rychle tak určí příčinu problému. Po následné nápravě a ověření nebylo zjištěno žádné abnormální opotřebení, což naznačuje, že analýza a náprava byly účinné.