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

группы и класса всей установки (см. классификацию отказов). Элек­ тростанция 10 может иметь, например, два резервных генератора, которые включены по схеме замещения; при отказе основного гене­ ратора включается один из резервных и т. д. На схеме показано, что вспомогательная котельная установка 11, имеющая два котла, ра­ ботает по схеме постоянно включенного (горячего) резерва. Другие элементы установки также могут иметь различные виды резервиро­ вания.

В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения рас­ смотренная схема может быть изменена. Например, все системы, обслуживающие главный двигатель (системы 5, 6, 7, 8 и 9 на рис. 6), можно рассматривать как один элемент. Если требуется более по­ дробно рассмотреть надежность валопровода 2, то он может быть рас-

Hj D-

Чш*

Рис. 6. Функциональная схема надежности ДУ с прямой передачей.

членен на ряд более простых элементов: промежуточные валы, упор­ ный вал, гребной вал, опорные подшипники и т. п. В схему можно включить упущенные здесь элементы, например опреснительную уста­ новку и систему вентиляции.

Рассмотрим теперь более подробно надежность отдельных эле­ ментов, входящих в установку.

Характеристики надежности главных дизелей при эксплуатации и требования к их надежности,; Малооборотные двухтактные ревер­ сивные дизели крейцкопфного типа имеют наиболее высокие показа­ тели тепловой экономичности, могут работать на дешевых (тяжелых) сортах топлива, просты в обслуживании и хорошо приспособлены к автоматизации; эти двигатели находят широкое применение в мор­ ском транспорте. Их развитие идет по пути повышения степени над­ дува, увеличения размерностей цилиндров (диаметра до 100 см, хода поршня до 200 см) и числа цилиндров в одном двигателе до 12. Это позволяет достигнуть в одном цилиндре мощности до 3000 кВт и до­ вести агрегатную мощность дизеля до 35—36 тыс. кВт.

В отечественном флоте применяют дизели постройки Брянского машиностроительного завода двух размерностей 50/110 и 74/160 с числом цилиндров в одном двигателе от 5 до 7 (осваиваются дизели размерностей 62/140 и 84/180), а также дизели фирм Зульцер, МАН, ФИАТ и др.

Несмотря на указанные преимущества малооборотные дизели имеют значительное число отказов при эксплуатации и в рассмотрен­ ной функциональной схеме являются наименее надежным элементом. Статистические данные показывают, что наибольшее число отказов приходится на поршневые кольца, крейцкопфные подшипники, топ­

40

ливную аппаратуру й выпускные клапаны 122]. Наиболее тяжелые отказы (класс I, третья группа классификации) вызывают необходи­ мость остановки судна в море. В табл. 2 указано число остановок судов в море вследствие отказа главных двигателей. Как видно, наи­ более распространенные дизели за 1000 ч работы имеют отказы, ко­ торые приводят в среднем к 1,5—3 вынужденным остановкам судна.

Продолжительность стоянки судна в море редко превышает 2— 3 ч, так как восстановление наиболее часто встречающихся отказов, например замена клапанов топливных насосов, замена поломанных поршневых колец, замена вкладышей крейцкопфных подшипников, при правильной организации ремонта и наличии запасных частей может быть произведена в указанное время.

Из рассмотренных в табл. 2 двигателей наиболее надежны дизели марок 9КД-90, 6ИД-76; у них самый высокий коэффициент исполь­ зования мощности, приблизительно он равен 0,90—0,93. Эти же ди­ зели имеют надежную топливную аппаратуру (топливные насосы кла­ панного типа, форсунки); число отказов поршней, мотылевых и рамовых подшипников, турбонагнетателей систейы наддува у этих двигателей меньше, чем у других.

У дизелей типа К8 Z 70/120Б коэффициент использования мощности приблизительно равен 0,87—0,90. Для этих двигателей характер­ ными являются следующие отказы: образование трещин в головках поршней в районе первого и второго компрессионных колец, поломки и повышенный износ поршневых колец (средняя частота замены ко­ лец 3,6 на 1000 ч), разрушение уплотнений цилиндровых втулок, что приводит к пропускам воды из системы охлаждения, эрозионное разрушение отсечных кромок плунжеров топливных насосов, по­ ломки направляющих игл форсунок и др. На некоторых дизелях этого типа наблюдалось нарушение процесса газообмена, что вызывало заброс горячих газов в продувочный ресивер с последующим воспла­ менением скопившихся масляных отложений. Оборудование двига­ телей тепловыми датчиками и сигнальными устройствами позволяет

41

своевременно обнаружить повышение температуры и предупредить возникновение воспламенения.

В двигателях 684VT2BF-180, 874VT2BF-160 частыми отказами являются поломки противоизносных колец. В некоторых случаях ручная зачеканка устраняет дефекты этих колец. Поршневые кольца в большинстве случаев выходят из строя (около 30% замены всех колец) из-за поломки в районе замка. У двигателей этого типа часто растрескивается заливка крейцкопфных подшипников; гальваниче­ ское покрытие заливки слоем сплава из 90% свинца и 10% олова толщиной 0,03—0,04 мм значительно повышает работоспособность подшипников. Одним из наименее надежных узлов в двигателях Бурмейстер и Вайн являются выпускные клапаны прямоточной продувки: наблюдается появление раковин на седлах и тарелках клапана, по­ вышенный износ направляющих втулок, питтинг на роликах и шай­ бах привода и другие дефекты. Отказы выпускных клапанов часто приводят к вынужденным остановкам судна в море (примерно 25— 30% всех вынужденных остановок судна в море вызвано отказами этих клапанов).

Весьма часты также отказы топливных насосов в результате воз­ никновения трещин в корпусах и во втулках плунжерных пар, по­ ломки пружин толкателей и др. Особенно часто эти отказы прояв­ ляются при работе на моторном топливе или на смеси моторного и дизельного топлив при его остывании и повышении вязкости. Очень опасны отказы форсунок: зависание и заклинивание игл, появление трещин в корпусах форсунок, просачивание топлива через неплот­ ности и др. Отказ форсунок — также одна из причин вынужденных остановок судна в море.

Наибольшее число остановок в море (см. табл. 2) и самая боль­ шая продолжительность стоянки характерны для судов с главными двигателями марки B687S. Наименее надежным узлом этих двига­ телей при эксплуатации является цилиндропоршневая группа. Сред­ няя продолжительность работы двигателя между вскрытиями ци­ линдров составляет около 3500 ч. Средняя интенсивность отказов поршневых колец равна 7,65 за 1000 ч работы. У некоторых двига­ телей возникают трещины в головках поршней вследствие высокой тепловой напряженности. Имеют место отказы ползунов крейцкопфа в результате образования трещин в ребрах жесткости, что объяс­ няется вибрацией станин двигателя, которая особенно сильна при балластных переходах судов. К числу ненадежных узлов отно­ сятся клапаны пускового реверсивного устройства; в результате коррозии уплотняющих поверхностей нарушается герметичность этих устройств.

В табл. 3, по данным ЦНИИМФ, приведены некоторые средние характеристики надежности главных двигателей рассмотренных ти­ пов. Как видно, наименьшее число отказов имеют дизели марок 6ИД-76, 58АД-72. Средняя продолжительность их работы между от­ казами составляет 615 ч; у некоторых двигателей она достигает 1000 ч. Эти двигатели обладают наибольшей продолжительностью работы между профилактическими осмотрами и ремонтами.

42