Файл: Смирнов, О. Р. Надежность судовых энергетических установок.pdf

В процессе эксплуатации весьма часто возникают отказы под влиянием нескольких факторов, действующих одновременно. На­ пример, поломка лопасти гребного винта, ослабленного коррозией, при ударе лопасти о лед. В таких случаях можно пользоваться суперпозицией нескольких законов распределения. (Для приве­ денного примера следует сочетать показательное и нормальное рас­ пределение.)

§2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ СЭУ

Все отказы СЭУ целесообразно классифицировать по основным отличительным признакам на пять классов [74]. В свою очередь, отказы каждого класса можно разделить на несколько групп таким образом, чтобы отказы каждой группы имели общие признаки. Схема классификации отказов и связь между отказами различных групп приведена на рис. 1. Классификация может быть распространейа также на элементы установки.

Класс I характеризуется отказами по их последствиям, влияю­ щим на работоспособность установки. В данном случае разделим все отказы на три группы:

—первая группа — отказы, до устранения которых установка сохраняет работоспособность, ограниченную в сравнении с перво­ начальной только по времени;

—вторая группа — отказы, до устранения которых установка сохраняет работоспособность частично;

—третья группа — наиболее тяжелые отказы, до устранения которых эксплуатация установки невозможна.

К отказам первой группы можно отнести отказы механизмов, фильтров, теплообменных аппаратов и других элементов при нали­ чии резервных, например в случае отказа насоса циркуляционной масляной системы дизельной установки исправный резервный насос включается в работу автоматически. Если резервный насос обладает такими же характеристиками, как основной, то установка полностью сохранит работоспособность, которая может быть ограничена по времени в том случае, если откажет резервный''ШШГДД"оЩ^вной]

— тгзтзгт**""""

Рис. 1. Схема классификации отказов СЭУ.

Примером отказа первой группы может быть также поломка поршневого компрессионного кольца в цилиндре дизеля. Так как на Поршне имеется несколько колец, то двигатель может продолжать работу при его номинальных параметрах, ограниченную в этих условиях только по времени; двигатель должен быть остановлен (обычно это делают при заходе в ближайший порт) для замены поло­ манного кольца во избежание более серьезного отказа (задир ци­ линдра и т. п.).

К отказам второй группы относится, например, выход из строя одного из главных двигателей или одного из главных котлов СЭУ, в составе которой несколько главных двигателей или несколько главных котлов. При таком отказе эксплуатация судна может быть продолжена при уменьшенной мощности и сниженной скорости. Отказы этой группы связаны с нарушением нормальной эксплуата­ ции судов и дополнительными материальными затратами (кроме затрат на ремонт) в связи с повышенным расходом топлива, сниже­ нием скорости хода, уменьшением перевозимого груза и т. п.

Примерами отказов третьей группы может быть поломка колен­ чатого вала главного дизеля в одновальной установке с прямой пере­ дачей, поломка главного редуктора, потеря гребного винта и т. п. При отказах третьей группы обычно необходим заводской ремонт. Особенно продолжительным является процесс восстановления в случае отказа сложных элементов, для которых не предусмотрены запасные части. Примером может служить ремонт главного редуктора паротурбинной установки, связанный с заменой 'зубчатого обода большого колеса. В результате поломки зубьев одного из шевронов шестерни может произойти поломка зубьев большого колеса передачи от турбины низкого или высокого давления. В этом случае потре­ буется длительный вывод судна из эксплуатации, так как для изго­ товления нового обода и колеса, которые не предусматриваются в числе запасных частей, иногда необходима специальная подготовка производства.

В классе II все отказы в зависимости от способов их устранения подразделяются на две группы:

первая группа — отказы, устранимые в эксплуатационных усло­ виях;

вторая группа — отказы, после наступления которых работоспо­ собность установки нельзя восстановить в условиях эксплуатации.

Примерами отказов первой группы могут служить нарушения в работе топливной аппаратуры, течь в штуцерных и фланцевых соединениях различных систем, поломка, потеря упругости и повы­ шенный износ поршневых колец в главных и вспомогательных дви­ гателях и компрессорах, утечки через уплотнения телескопических устройств систем охлаждения поршней дизельных установок. Эти отказы устраняются путем замены изношенных частей (прокладок, колец, уплотнений и др.) запасными и восстановления некоторых элементов (втулок, валов, форсунок и др.) посредством зачистки задиров, шлифовки трущихся поверхностей, перезаливки изношен­ ных вкладышей подшипников и их подгонки к валу и т. п.

К отказам второй группы можно отнести повреждения или недо­ пустимо большой износ подшипников дейдвудного устройства, раз­ рыв пучка трубок парового котла, трещины в цилиндре дизеля

й т. п.

Вероятность возникновения отказов второй группы должна быть низкой, так как их устранение влечет большие временные и мате­ риальные затраты на ремонт и непроизводительные потери вслед­ ствие простоя судна.

В классе III отказы рассматриваются в зависимости от характера их возникновения. По этим признакам все отказы подразделяются на три группы:

—первая группа — внезапные (случайные);

—вторая группа — постепенные (износовые);

—третья группа — имеющие сложный характер возникновения под влиянием износа и внезапных (случайных) факторов.

К отказам первой группы следует отнести такие, которые возни­ кают неожиданно в результате проявления скрытых дефектов в ма­ териале, накапливания вредных последствий эксплуатационных воздействий (например, удары движителей о льды) или вследствие ошибочных действий обслуживающего персонала и т. п. Примерами

внезапных отказов могут служить: обрыв лопасти гребного винта в результате развития ранее возникшей трещины, поломка колен­ чатого вала, вызванная концентрацией напряжений у галтели шейки кривошипа, пожар в машинном отделении, возникший от попада­ ния топлива на выпускной коллектор при обрыве топливной трубки на одном из цилиндров. Отказы такого характера проявляются в эксплуатации мгновенно и неожиданно.

Отказы второй группы характеризуются медленным изменением параметров., свойств или характеристик элемента в процессе эксплуа­ тации и являются обычно следствием естественного износа или ста­ рения материала. Причинами возникновения таких отказов могут быть: коррозионные разрушения трубопроводов (например, на по­ жарной системе танкера дедвейтом 50 тыс. т в течение пяти лет

лях 8ДКРН 74/160 иглы форсунок заменяют после предельного срока службы в течение 5—8 тыс. ч), постепенный износ подшипни­ ков и т. п. Постепенные отказы можно предвидеть в процессе проекти­ рования оборудования установки и предусматривать восстановле­ ние или замену элементов до наступления предельного износа.

Отказы третьей группы возникают под действием нескольких факторов; при анализе подобных отказов не всегда удается устано­ вить, какие причины были определяющими. Примерами отказов могут быть потеря гребного винта в результате поломки гребного вала, происшедшей от концентрации напряжений в месте перехода конусной части вала в цилиндрическую и ударов лопастей винта о льды, появление питтинга (выкрашивание металла) в зубчатом зацеплении редуктора, который может быть следствием неточного

20

изготовления зубцов, неправильного сопряжения шестерен, недо­ статочной обкатки после сборки, неправильного режима смазки.

Классификация отказов в зависимости от характера их возникно­ вения позволяет сделать предположения о законе распределения времени безотказной работы и на этой основе наметить мероприятия по повышению надежности элементов СЭУ.

К классу IV относятся отказы, различающиеся причиной их возникновения. По этому признаку целесообразно все отказы разде­ лить на пять групп:

—первая группа — эксплуатационные;

—вторая группа — технологические;

—третья группа — конструкционные;

—четвертая группа — предельное состояние;

—пятая группа — смешанные, возникшие в результате не­ скольких причин.

К первой группе относятся отказы, возникшие из-за нарушения Правил технической эксплуатации и Устава службы на судах мор­ ского флота. Примерами таких отказов могут быть случаи утечки воды в паровых котлах, выплавление подшипников в результате неправильного пуска и смазки двигателей, попадание посторонних предметов в движущиеся части механизмов, гидравлические удары

всвязи с забросом жидкости в двигатели и механизмы.

Ко второй группе следует отнести отказы, которые возникают вследствие нарушения технологического процесса изготовления или монтажа (или ошибочного процесса изготовления) элементов СЭУ. Примером технологического отказа может служить образование трещины во втулке главного двигателя 9ДКРН 90/155 на одном из танкеров, появившейся из-за неправильной обработки и образо­ вания острого угла в продувочном окне (это привело к концентрации местных напряжений). К этой группе отказов могут быть отнесены случаи нарушения соосности линии валопровода при его монтаже, что вызывает усиленный износ дейдвудных и промежуточных под­ шипников.

К технологическим отказам относятся также такие, которые воз­ никли в результате дефектов в материале изделий (раковин, трещин, отслаивания и т. п.) или неправильного выбора материала.

К третьей группе относятся отказы, вызванные несовершенством конструкции или прямыми ошибками конструктора. Примером таких отказов может быть поломка торсионного вала шестерни редуктора ТНД на одном из судов с паротурбинной установкой спустя год после ввода его в эксплуатацию; после замены вала его повторный излом произошел через три месяца работы. Подобные отказы имеют место и на других судах этого типа. Анализ конструкции показал, что поломка валов происходит в результате их жесткого крепления на фланцевом соединении, что приводит к дополнительным изгибным напряжениям. После изменения конструкции крепления валов (переход к шлицевому соединению) поломки валов прекратились. В качестве другого примера конструкционного отказа можно отме­ тить неправильный выбор числа лопастей гребного винта, что вызы­

21