Динамика потока отказов ТНВД

Рис. 5.1. (1 - т/х "Луганск-Лисичанск"; т/х "Интерционал"; 3 - т/х "И.Тевосян").

Из анализа приведенных зависимостей видно, что интенсив­ность отказов ТНВД в рассмотренном диапазоне наработки неоди­накова. Здесь можно выделить двехарактерные зоны. Первая зона соответствует диапазону ω₀ < ω_max > ω_ст ; вторая - ω_max > ω_ст. Протяженность этих зон по наработке для рассмотренных серий танкеров различна, хотя характер изменения ω=f(t) остается одинаковым. Наибольшая интенсивность отказов в первой зоне, t ≈ (0-7)*10³ может быть объяснена приработкой узлов ТНВД, которая обычно сопровождается повышенным износом соприка­сающихся поверхностей. Но не исключены другие причины, например фактор скрытого дефекта материала элементов и др. Характер излома в этот период может быть разнообразным, зависящим от условий эксплуатации (абразивный, адгезия, в виде молекулярного схватывания регуляторных волн, тепловой, усталостный).

Зависимость вероятности безотказной работы ТНВД т/х "И.Тевосян" приведена на рис. 5.2.

Зависимость вероятности безотказной работы ТНВД

Рис. 5.2. (т/х "И.Тевосян")

Полученная зависимость характеризует вероятность отказов ТНВД с течением времени эксплуатации. Наиболее выраженный па­дающий характер функции Р(t) наблюдается в пределах наработки t = (0-8)*10³ ч. Наработка на отказ ТНВД т/х "И.Тевосян" сос­тавляет T_отк = 4,63 тыс.ч.

ФОРСУНКИ. Их наиболее уязвимым элементом являются распыли­тели. К характерным дефектам распылителя относят: повреждения уплотнительного торца, зависание силы, потеря плотности, пов­реждения торцевой поверхности иглы, распрессовка сопел, а также износ сопловых отверстий по диаметру. Из указанных дефектов примерно половина приходится на повреждение уплотнительного торца. Износ сопловых отверстий по диаметру на 1000 часов эксп­луатации составляет порядка 10 - 20 мкм. При этом общий ресурс распылителей с учетом проведения ремонтов составляет (8-10)*10³ ч. К дефектам, определяющим ресурс распылителей, относятся изнашивание и потеря герметичности запорного конуса, а также коксованиеотверстий распылителя и направляющей иглы. По данным зарубеж­ных специалистов применительно к дизелям фирмы "Зульцер" при­мерно 75 % распылителей бракуется вследствие чрезмерного из­нашивания распыливающих отверстий, а ~ 25 %приходится на из­нашивание запорного конуса распылителя.

Топливная аппаратура относится к наиболее ответственным узлам ГД и ВД. Их отказы вследствие рассмотренных выше причин могут привести к внезапному выходу из строя двигателя. Поэтому в процессе эксплуатации топливной аппаратуры необходимо вести постоянный контроль ТС ее отдельных элементов.

КРЫШКИ. Анализ информации по эксплуатационной надежности крышек цилиндров за период эксплуатации ГД, например, применительно к судам типа «Академик Сеченов» в течение шести лет (с 1981 по 1986 г.) показал, что наибольшее количество от­казов приходится на второй (11 отказов), третий (11 отказов) и четвертый (14 отказов) годы эксплуатации. Несколько иная ситуация относительно крышек цилиндров ГД на т/х "Г.А.Насер". В этом случае за второй год эксплуатации было 8 отказов и шестой - 9 от­казов.

Информация по отказам крышек по конкретным цилиндрам приведена в табл.5.1.

Таблица 5.1.

Отказы крышек ГД по цилиндрам

Анализ отказной информации показывает, что основная причи­на крышек - трещины сварных швов (67 %).В процессе эксплуатации имели место свищеобразование (5 %), пропуски газов (19 %)и водотечность (9 %).

Крышки цилиндров во многом определяют надежность работы ГД. В зависимости от типа ГД их наработка на отказ различна. Напри­мер, средняя наработка на отказ для ГД типа "Зульцер" составляет от 3,7 тыс.ч. до 5,5 тыс.ч., а для ГД типа "Бурмейстер и Вайн" 1,68 тыс.ч. Очевидно, это связано со спецификой работы и особенностями конструкции. В период работы ГД крышки воспринимают значительные тепловые потоки и большие давления горячих газов, что приводит к возникновению существенных тепловых и механических напряжений. Кроме того, крышки испытывают и большие мон­тажные напряжения от затяжки шпилек. Совокупное воздействие этих причин способствует образованию трещин в крышках. Количест­во отказов, связанных с трещинообразованием может составлять по­рядка 40 %.

Основной причиной водотечности вставок являются частые пе­регрузки ГД. Например, применительно к ГД МАН К7Z 70/120 трещины в крышках цилиндров появлялись в районе отверстия пусково­го воздуха или форсунки. Очевидно, это связано с резкими изменениями температуры стенок крышки при пусках и реверсах ГД. Пос­ле пуска ГД температура отдельных мест крышки в течение 2 мин. может возрасти на 190° С, а при остановке за тот же период сни­зится на такую же величину.

Образование трещин, например, в местах перехода цилиндрической поверхности крышки к донышку может явиться следствием наруше­ния режима охлаждения из-за загрязнения. В процессе отложения различных примесей, которые поступают с водой, происходит ухуд­шение теплоотдачи от стенок крышки, а это может привести к де­формации поверхности донышка. Поэтому в целях поддержания необходимой работоспособности крышки требуется тщательный контроль за качеством воды и ТС охлаждающих поверхностей.

Наибольшее количество отказов крышек цилиндров ГД МАН К7Z 57/80А-3 связано с образованием трещин в огневом днище крышки в районе форсуночного отверстия. При этом в районе предохранитель­ного клапана были случаи образования свищей, происходил обрыв шпилек, появлялись трещины в днище после 12 тыс.ч. наработки. Предпосылкой к образованию трещин могут быть: несоблюдение установленных зазоров, выкрашивание контактных поверхностей между верхней и нижней частями крышки, попадание грязи, рако­вины на сопрягаемых поверхностях. Не исключается и такая причи­на, как высокий уровень температурных напряжений в огневой части днища. Динамика потока отказов крышек цилиндров ГД судов типа "Академик Сеченов" приведена на рис.5.3.