Глава 5. Эксплутационная надежность элементов судовых энегетических установок

1. Надёжность главных двигателей.

Основными элементами, определяющими работоспособность (например, дизелей) являются: топливная аппаратура (ТНВД, форсунки), ЦПГ (крышки, втулки, поршни), подшипники и клапаны. Анализ ре­зультатов статистических исследований их эксплуатационной на­дежности показывает следующее [4].

ТНВД. Одной из причин их отказов износового происхождения являются эрозионные разрушения. Таким разрушениям в основном подвергаются: плунжеры, окна втулок, клапаны и их седла, а также корпусная часть. Наиболее распространенный случай разрушения рабочей части (головки) золотниковых плунжеров вследствие кавитационной эрозии. Чаще всего износ проявляется в виде точек, затем переходит в сыпь и далее в сплошное поражение участка поверхности - раковины. Эрозионный износ существенно снижает моторесурс элементов ТНВД, например, золотниковых пар. По опыту эксплуатации ТНВД в Балтийском пароходстве средняя продолжительность работы пары соответствовала 1-2 годам. Срок службы плунжерных пар в Северном пароходстве на серийных судах типа "Дорогобуж" составлял ≈ 5-I0 тыс.ч.

Основной причиной отказов отдельных улов и элементов ТНВД в среднем для всех эксплуатационных зон являются трещины (60 - 75 %). Второе место по значимости занимают поломки (11 – 12 %). Отказы износового происхождения составляют от 7 % до 12 %, хотя в области приработки они имеют преобладающее значение.

Основными узлами, определяющими уровень эксплуатационной надежности ТНВД, являются: плунжерная пара (27 % отказов); вса­сывающие (25 %) и нагнетательные (21 %) клапаны. Наименее на­дежным элементом плунжерной пары являются втулки (50 %). На до­лю плунжера приходится 21 %. В процессе эксплуатации этого уз­ла и его элементов имеют место задиры, деформация плоскости трения, заклинивание, выкрашивание и трещины вследствие усталостных явлений в металле, наличия температурных напряжений, неоднородности металла, некачественной сборки в процессе мон­тажа, дефектов технического характера. Выработка контактных поверхностей вероятнее всего происходит вследствие комплексно­го воздействия диспергирования (размельчения) отдельных участ­ков контакта, абразивного и окислительного износа.

Уровень эксплуатационной надежности клапанов определяется ТС следующих элементов: седла, перемычки, корпуса, хвостовика. При этом их доля отказов для клапанов различного функционально­го назначения неодинакова. Так, отказы нагнетательных клапанов по причине выхода из строя седла составляют 45 %, а всасывающих – 30 %; по причине выхода из строя корпусов отказы состав­ляют от 20 % до 38 %. В процессе работы этих узлов и их элементов имеют место: поломки посадочных мест, обрывы головки, заклинива­ние, коррозионное разъедание и трещины. Отказы узлов ТНВД вслед­ствие трещин в среднем для судов типа т/х "Академик Сеченов" составляют; клапаны - 24 %, плунжерная пара - 17 %, головка -12 %, корпус (блок) - 47 %.

Основными дефектами, имитирующими ресурс плунжерных пар судовых дизелей, являются износы прецизионных поверхностей зо­лотниковой части плунжера и втулки. В среднем около 80 % плунжерных пар бракуется по причине износа этих поверхностей и потери гидравлической плотности ниже допустимого уровня. Средний износ золотниковой части плунжера втулки за 1 тыс.ч работы дизелей составляет 0,35-0,5 мкм, а фактический ресурс находится в среднем в пределах (6-13)*10³ ч.

Опыт эксплуатации ТНВД на судах типа "Академик "Сеченов" в течение шести лет с 1982 по 1987 г. показывал, что наибольшее количество отказов приходится на начало и конец четвертого го­да эксплуатации. За первые четыре месяца эксплуатации произошло 9 отказов (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 цилиндры). Такое же количество отказов произошло в течение одного месяца в конце года (1, 2, 4, 5, 6, 7, 9 цилиндры). Общее количество отказов в течение осталь­ных лет эксплуатации равно 11 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9 цилиндры). Чаще всего выходили из строя ТНВД четвертого, шестого и де­вятого цилиндров. Например, на ТНВД т/х "И.Тевосян" четвертого и девятого цилиндров приходилось 34% отказов. Количество отказов для ТНВД шестого и девятого цилиндров т/х Т.А.Насер" в общей совокупности составляло ~ 32 % для ТНВД т/х "Академик Сеченов" эта величина составляла ~ 20 %. В процессе эксплуатации ТНВД т/х "Академик Сеченов" имели место срезы: головок стопорного винта, направляющих шпонок тол­кателей, поломка пружины толкателей и демпферов, замена толка­телей из-за износа роликов, трещины всасывающих клапанов, риски на поверхности плунжерных отсечных кромок, пропуски по посадоч­ному поясу корпуса всасывающих клапанов.

Динамика потоков отказов ТНВД для ГД различных типов судов приведена на рис 5.1.