Изменение вероятности безотказной работы цилиндровых втулок ГД

Рис. 5.6. (1 - т/x "Академик Сеченов"; 2 - т/х "И.Тевосян").

Полученные данные свидетельствуют о том, что вероятность отказа цилиндровых втулок ГД т/х "И.Тевосян" выше таковых ГД т/х "Академик Сеченов" во всем рассмотренном диапазоне наработ­ки. Наиболее резкое изменение функции надежности Р = f(t) характерно для t ≈(0 - 10)*10³ ч.

ПОРШНИ. Анализ отказной информации в период эксплуатации судов типа "Академик Сеченов" с 1982 по 1986 г, показывал, чтонаибольшее количество отказов применительно к т/х "Г.А.Насер" приходится на первые три года (16 отказов). Для поршней ГД т/х "И.Тевосян" наибольшее количество отказов приходится на второй (10 отказов), третий (10 отказов) и четвертый (13 отказов) годы эксплуатации. Основными причинами отказов (т/х "Академик Сече­нов") являются: обрыв фланца трубы отвода масла и головки (23 %),прогорание донышка (29 %),поломка поршневых колец (18 %),язвы на поверхности головки (11 %), трещины (19 %)с глубиной от 5 мм до 10 мм. Применительно к т/х "И.Тевосян" - это прогорание (46 %)трещины (29 %),нагар (18 %),вымывание металла (7 %),поломка поршневых колец (54 %),износ поршневых колец (46 %). Для ГД т/х "Г.А.Насер" характерными причинами являются: прогорание (7 %)_,обрыв фланца маслопровода (26 %)_, трещины (67 %).Для ГД т/х "Победа" - это обрыв фланца маслопровода (7 %), задиры (4 %),трещины (38 %),язвы (5 %), прогорание донышка (46 %).

Динамика потока отказов поршней цилиндров ГД различных типов танкеров приведена на рис.5.7.

Динамика отказов поршней

Рис. 5.7. (1 – т/х "И.Тевосян"; 2 - т/х "Г.А.Насер"; 3 - т/х "Академик Сеченов"; 4 - т/х - "Победа").

Анализ приведенных зависимостей свидетельствует о неравномерности потока отказов с течением времени эксплуатации. Наиболее выраженный колебательный процесс ώ = f(t) наблюдается у порш­ней ГД т/х "Победа". Однако наибольшая интенсивность потока от­казов поршней характерна для ГД т/х "И.Тевосян.

Вероятности безотказной работы поршней цилиндров ГД указанных танкеров приведены на рис. 5.8.

Вероятности безотказной работы поршней цилиндров ГД

Рис. 5.8. (1 - т/х "Победа"; 2 - т/х "Академик Сеченов"; 3 - т/х "Г.А.Насер"; 4 - т/х "И.Тевосян"). Анализ полученной информации позволяет сделать следующие выводы:

- наибольшее количество отказов поршней цилиндров танкеров в основном связано с прогоранием (от 29 до 46 %);

- второе место по значимости занимают отказы, связанные с трещинами (от 19 до 67 %);

- далее в порядке значимости идут отказы, связанные с обры­вами фланцев маслопроводов и отказы язвенного происхожде­ния.

Такая картина объясняется тем, что поршни судовых дизелей работают в наиболее напряженных условиях. Днище поршней пред­ставляет собой часть камеры сгорания и, таким образом, под­вергается с одной стороны воздействию высоких температур, а с другой - давлений со стороны газов.

Рассматривая детали ЦПГ двигателей в целом, необходимо от­метить, что отказы поршней являются наиболее опасными, так как могут привести к тяжелым авариям.

В различных литературных источниках отмечается, что основ­ными дефектами двигателей являются: выгорание и растрескивание металла днища; повреждение, а также износ компрессорных колец и их канавок; отложение нагара и кокса в поршневых канавках, а также на поверхности головки поршня; износы и задиры тронка.

К причинам прогорания донышка поршня можно отнести: несо­вершенствование конструкции, некачественный распыл, отложения нагара, а возможно и накипи с охлаждающей стороны. Обычно выго­рание сопровождается появлением трещин. Чаще всего трещины воз­никают в районе отверстий для прохода масла к центру днища во втулкообразном приливе. По данным работы [18] сквозные трещины возникают по первой кольцевой канавке длиной порядка 150-400 мм.

Анализ литературных источников показывает, что на ряде поршней в районе выхлопных окон вследствие высоких температур­ных напряжений, различных перепадов температур и низкого качест­ва металла происходит: ографичивание этого металла, появляются микротрещины, выдувание и унос части металла под действием струи газов, обладающих высокой скоростью и давлением, в систему выпуска.

В качестве одной из причин выгорания можно отметить износ сопловых отверстий или неправильную установку сопел. Сюда можно отнести и превышение допустимого уровня тепловой напряжен­ности головки поршня при перегрузке двигателя или ухудшении рас­пыла топлива.

Износы и поломки поршневых колец, например, ГД 7ДКРН 50/110-2, установленных на судах типа "Памир", составляли 37,5 % от все­го количества отказов двигателей и 83 % от всего количества от­казов ЦПГ. При этом средняя наработка составляла ≈ 0,83 тыс.ч.

При эксплуатации судовых двигателей различных типов были
случаи, когда на сопрягаемых поверхностях головки и тронка,
а также тронка и фланца штока: происходило фреттинг - изнашивание, местное выкрашивание металла, появлялись следы наклепа, возникало нарушение плотности соединения, а также ослабление крепления этих деталей.

ВЫПУСКНЫЕ КЛАПАНЫ. Их отказы могут привести к тяжелым последствиям с вынужденными остановками на ремонт ГД. По данным работы [18] их наибольшее количество приходится на четырехтактные дизели, используемые в качестве ГД.

Отказы таких элементов, например, у двигателей ПИЛСТИК 16 PC 2 - 400 составляют 42,5 %, у двигателей 12 PC 2 - 400 -21,9 % от общего количества отказов. Это в основном связано с прогоранием, раковинами, трещинами тарелок, а также с трещинами в шпинделях и поломкой пружин.

В процессе эксплуатации отмечались случаи коррозии клапанов. Их отказы чаще всего имели вид прогаров тарелки в районе посадоч­ного пояска, а в некоторых случаях и седла. Были случаи замены клапанов из-за повышенного износа штока. Опыт показывает, что за 15*10³ ч. работы двигателей полностью выбраковываются пример­но 30 % клапанов от их общего числа.

Прогорание выпускных клапанов приводит к тяжелым последствиям.

Так, при работе ГД т/х "Одесса" через - 5,38*10³ ч. произошел обрыв тарелки клапана, в результате чего была повреждена цилинд­ровая крышка, поршень и цилиндровая втулка. В конечном итоге бы­ли разрушены остальные три клапана цилиндра. На этом же судне отколовшиеся куски тарелок выпускных клапанов семь раз выводили из строя сопловой аппарат и роторы турбокомпрессоров.

Динамика потока отказов выпускных клапанов ГД приведена на рис.5.9.

Рис. 5. 9. (1 - выпускные клапаны ГД т/х "Г.А.Насер").

Анализ приведенной зависимости показывает, что область из­менения функции ω = f(t) образно можно разбить на три зоны. В первой зоне t_I = (0-1)*I0³ ч. интенсивность потока отказов минимальная ω_I ^min ≈ 0,25. Для второй зоны t_II ≈ (1-3,5)*10³ ч.

Характерно наибольшее количество отказов клапанов ω_II^max ≈ 2,0. Протяженность третьейзоны составляет t_III = (3,5-5,5)*I0³ ч. при этом ώ_III ≈ 0,75.

Вероятность безотказной работы выпускных клапанов приведена на рис. 5.10.

Изменение вероятности безотказной работы выпускных клапанов в зависимости от наработки.

Рис. 5.10. (1 - выпускные клапаны ГД т/х "Г.А.Насер").

Видно, что наиболее резкое изменение Р(t) наблюдается в пределах первой тысячи часов работы выпускных клапанов. С увеличением времени эксплуатации крутизна функции P(t) умень­шается.

ГОЛОВНЫЕ ПОДШИПНИКИ. Отказы этого элемента ГД связаны с разными причинами. Например, в процессе эксплуатации ГД т/х "Г.А.Насер" с 1983 по 1986 г. имели место выкрашивания баббита (15,12 * 10³ ч.) с носовой части цилиндра № 5. На подшипниках цилиндров № 1,2 после наработки 23,02 10³ ч. появились трещины баббита с незначительным выкрашиванием. Однако на подшипнике цилиндра № 4 было значительное выкрашивание по всей рабочей поверхности. Имели место трещины на подшипниках цилиндров № 3, 5, 6, 7, 8, 9 с выкрашиванием баббита на общей площади для каждой половины более 400 см².

Во время работы ГД т/х "Маршал Чуйков" с 18.01.85 по 3.04.85 г. при наработке головных подшипников 3,56*10³ ч имели место волосовидные трещины примерно на 40 % контактной поверхности (цилиндр № I), отслаивание баббита площадью 10 мм на нижней части в середине контактной поверхности ближе к сто­роне выхлопа (цилиндр № 2), точечное отслаивание баббита глуби­ной 0,2 - 0,5 мм площадью примерно 6 % на рабочей поверхности носового подшипника (цилиндр № 4), точечное отслаивание бабби­та глубиной 0,2 - 0,5 мм площадью 18 % на рабочей поверхности кормового подшипника (цилиндр № 4), точечное выкрашивание бе­лого металла носового подшипника в районе средних холодильни­ков ближе к правой стороне общей площадью ≈ 20 мм² и глуби­ной до 0,5 мм (цилиндр № 5), точечное выкрашивание белого металла на нижнем носовом и кормовом подшипниках площадью соответственно 8 мм² и 5мм² и глубиной до 0,3 мм (цилиндр № 6).

После наработки 12,67*I0³ ч на т/х "И.Тевосян" нижние части головных подшипников (цилиндры № 1,3,9) имели выкрашивание металла. К характерным дефектам головных подшипников относят раст­рескивание слоя заливки, отставание его от поверхности стального вкладыша, натиры, натяг металла, подплавление, а в некоторых слу­чаях полное выплавление. По данным литературных источников в начальный период эксплуатации дизелей "Зульцер" Д 76, Д 90 наблюдалось массовое растрескивание заливки нижних половин голов­ных подшипников с последующим выкрашиванием баббита. Причем это проявлялось уже после наработки (3,2-3,6)*10³ ч. Происходило разрушение нижних половин головных подшипников. Основной причиной таких разрушений является недостаточная жесткость поперечного крейцкопфа и опор. По мнению фирмы "Зульцер" трещины, отставание металла в головных подшипниках - это разрушения усталостного характера. По опыту эксплуатации подшипников в Балтийском морском пароходстве более вероятной причиной образования трещин двига­теля КД 76 является недостаточная смазка. Кроме того, причиной разрушения головных подшипников могут быть нарушения технологии заливки, некачественная подготовка, а также несоответствие при­меняемого сорта баббита условиям работы. К наиболее частым де­фектам головных подшипников можно отнести растрескивание баббита. Однако наибольшую опасность для работы подшипников представляет процесс перегрева. При этом может произойти выплавление заливки антифрикционного сплава и значительное ухудшение прочности свойств баббита.

Некоторые показатели безотказной работы элементов ГД серийных танкеров приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

Показатели безотказной работы элементов ГД

Анализ приведенной информации показывает, что наибольшая интенсивность приходится на выпускные клапаны т/х "Г.А.Насер". Второе место по значимости (в порядке ранжирования) занимают поршни цилиндров т/х "И.Тевосян". Наименьшая интенсивность пото­ка отказов приходится на поршни цилиндров т/х "Победа".

Рассматривая одни и те же элементы, но применительно к различным танкерам, следует отметить такую тенденцию. Параметр потока отказов крышек цилиндров т/х "Г.А.Насер" примерно в 1,3 раза выше по сравнению с таковыми на т/х "И.Тевосян". Относительно втулок цилиндров наблюдается такое соотношение: параметр потока отказов втулок т/х "И.Тевосян" примерно выше в 1,6 раза по сравнению с таковыми на т/х "Академик Сеченов". Аналогичное сравнение относительно поршней цилиндров позволяет сделать следующее заключение: минимальную величину потока отказов имеют поршни т/х "Победа" для ГД т/х "Академик Сеченов" эта величина примерно в 1,1 раза выше, а по сравнению с т/х "Г.А.Насер" различие уже составляет ≈ 1,4 раза и с т/х "И.Тевосян" ≈ 3 раза. Следует предположить, что такие отличия в показателях без­отказной работы определяются не только объективными (технологи­ческими, внешними) причинами, но и уровнем квалификации обслуживающего персонала качеством ТД и эксплуатации ГД.

5.2.Надежность вспомогательных двигателей

Одним из источников отказов элементов ГД являются техноло­гические дефекты, к которым можно отнести дефекты: поковок, плавок, недостаточное качество механической обработки, дефекты сварки и сборки. При этом около половины отказов технологичес­кого характера относятся к металлургическим дефектам.

Результаты статистических исследований эксплуатационной надежности ДГ [4] приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

Элементы ДГ и их основные причины отказов

Изломы и обрывы можно классифицировать как внезапные отка­зы, носящие динамический и усталостный характер. Они могут яви­ться и средством превышения предела прочности. Усталостные изло­мы возникают под действием переменных нагрузок.

Окислительный (коррозионный) износ происходит при образо­вании на поверхности трения пленок в результате взаимодействия материала детали с кислородом воздуха. В таких случаях наличие больших деформаций в поверхностных слоях облегчает диффузию кислоро­да и его взаимодействие с металлом.

К элементам автоматики, выходящим из строя в процессе эк­сплуатации ДГ, относятся: токовые реле в цепи предварительного возбуждения, теристор выпрямителя возбудителя, блок защиты, клеммные вводы, регулятор числа оборотов, контакторы, токосъемные кольца и выключатели.

Причинами отказов этих элементов явились: обрывы монтажного провода, износ изоляции кабелей, вибрация, пробои, поломки и износ шлицевых соединений, заклинивание контактов, поломки пружин, перегрев катушек, деформация корпуса и т.п.

Результаты статистического обобщения показывают [4]: количество отказов, приходящихся на насосы, составляет 25 %; подшипники - 16 %; форсунки - 14 %; систему автоматики - 12 %, клапаны – 11, поршни - 9 %; крышки цилиндров - 8 %; топливные трубки - 5 %.

Динамика потока отказов ДГ в процессе их эксплуатации при­ведена на рис. 5.11.

Изменение параметра потока отказов ДГ от наработки

Рис. 5.11. (характеристики ДГ: шестицилиндровые, четырех­тактные марка 6 А 25; мощность - 750 кВт; час­тота вращения - 750 об/мин).

Изменение функции ω = f(t) можно разбить на три зоны. Наибольшее изменение параметра потока отказов наблюдается в первой зоне в период эксплуатации ДГ t ≈ (0-10)*10³ ч, причем максимальная амплитуда колебаний величины ω_max находится в области t ≈ (0 - 2)*10³ ч, а минимальная - при t ≈ (6 - 9)*10³ ч. Этот период эксплуатации соответствует приработочному режимуработы ДГ с параметрами t_пр, ω_пр и наименьшим уровнем рабо­тоспособности. Сложный характер изменения функции ω = f(t) этой области обусловлен отказами различной природы.

Очевидно, в большей степени проявляются фактические (явные) отказы, и в меньшей - потенциальные, характеризуемые постепен­ным разрушением поверхности деталей.

Преобладающее влияние на отказы узлов и деталей ЦПГ ока­зывают технология изготовления, монтаж и дефектность материала. Иначе этот период эксплуатации можно назвать периодом отсеива­ния дефектных деталей (выявление деталей с низким уровнем на­дежности).

Во второй зоне протяженностью t ≈ (10-25)*10³ ч ампли­туда колебаний величины ω уменьшается, что свидетельствует о стабилизации режима работы ДГ и, соответственно, наступлении стационарности потока отказов. В этой период усиливается про­явление потенциальных отказов в основном износового происхождения, но не исключены отказы коррозионного, эрозионного и дру­гого характера, например, внезапные. Параметрами этого ре­жима эксплуатации являются t_ст, ω_ст.

В третьей области t > 25*10³ч значение ω вновь воз­растает, что свидетельствует о нарушении стационарности потока отказов. В этот период начинает сказываться необратимость физи­ко-химических процессов, возрастает роль потенциальных отказов, происходит интенсивный износ отдельных улов и деталей и, как следствие, снижается уровень работоспособности ДГ. Режим работы ДГ становится неустановившимся с параметрами t_н и ω_н. Продолжительность работы ДГ в этой области определяется допустимым значением параметра потока отказов ω_н^доп.

Вероятности безотказной работы ДГ для трех случаев приведены на рис. 5. 12.

Вероятности безотказной работы ДГ при различных вариантах резервирования

Рис. 5.12. (1- с учетом резервного и аварийного; 2- с учетом резервного; 3- без учета резервного и аварийного).

Анализ приведенных результатов показывает [4], что коэффициент надежности Р(t) становится меньше во всем рассмотренном диапазоне наработки, когда рализуется схема без учета резервного аварийного ДГ. Причем расхождение этих коэффициентов Δр(t) возрастает в области t ≈ (0-5)*10³ ч, а за её пределами наблюдается снижение Δр(t). Это говорит о том, что исполь­зование резервного и аварийного ДГ наиболее вероятно при работе основного ДТ в приработочном режиме, при котором ω_ср имеет максимальное значение.

Практический интерес представляет относительное время, затра­ченное на устранение отказов ДГ, и трудоемкость их восстановления. По данным статистических исследований [4] эти величины соот­ветственно составляют 0,67 ч/тыс.ч и 5,83 чел. - ч/тыс.ч.

5.3. Надежность газотурбонагнетателей

По статистическим данным применительно к сухогрузным и нефтеналивным судам на каждые 1000 часов работы в среднем прихо­дится до 7 остановок ГД из-за отказов ГТН, что составляет при­мерно 3,5 % общего количества остановок ГД. Поэтому надежность ГТН в значительной степени определяет работоспособность обслу­живаемых дизелей.

Для получения количественных данных по эксплуатационной надежности ГТН проведены статистические исследования [4]. Не­которые результаты таких исследований приведены ниже. Информа­ция по показателям надежности ГТН приведена в табл. 5.3.

Таблица 5.3.

Тип ГТН	Тотк, тыс.ч	ω(t), 1/ тыс.ч	Твср, ч	вср, чел-ч/тыс.ч	гд	Δкг
Т 680	11,36	0,088		8,42	0,9986	0,0014
VTR 631/1	20,83	0,048		2,11	0,9995	0,0005
T 540 E	31,25	0,032		1,39	0,9997	0,0003
T 680 G	13,89	0,072		6,65	0,9998	0,0012

Примечание: _гд - действительное значение коэффициента готовности; Δк_г = _г^пр- _гд ; _г^пр – теоретически достижимое. Анализ полученных данных показывает, что худшие показатели безотказности и ремонтопригодности имеют ГТН типа Т 680 (Т_отк^max, ω(t)_max, _в^ср_max). Для них характерны меньший коэффициент готовности и запас надежности (Δ _г^max). Максимальную наработку на отказ имеют ГТН типа Т 540 Е примерно в 3 раза большую по сравнению с ГТН типа Т 630.

При этом запасы надежности соотносятся примерно 5:1

Обобщенная информация по надежности узлов рассмотренных типов ГТН и причинам их отказов приведены в табл. 5. 4.

Таблица 5.4.

Обобщенная информация по отказам ГТН

Видно, что примерно половина отказов приходится на газовы­пускной корпус, являющихся следствием трещин и коррозионных яв­лений. Образование свищей в основном происходит в верхней час­ти корпуса по направлению движения охлаждающей вода. В некото­рых случаях эррозиониое разъедание приводило к утонению стенки корпуса до 2 мм. В процессе эксплуатации ГТН на т/х "И.Тевосян" имело место образование сквозного свища Ф 10 мм в верхней части газовыпускного корпуса, сопровождающееся большим расходом охлаждающей пресной воды. Одной из причин свищеобразования явля­ются технологические дефекты литья. Трещинообразование харак­терно для нижней и верхней части корпуса.

К причинам появления трещин можно отнести частое изменение режима работы ГД до номинального и возможные тепловые перегруз­ки. Свищи эрозионного характера чаще всего имеют место в чугун­ных корпусных частях ГТН, охлаждаемых забортной водой, из-за недостаточной эффективности защиты от воздействия электрохимической коррозии. По опыту эксплуатации ГТН типа AT L-5 сухогрузных судов типа "Андижан" свищи появились через 11 тысяч часов работы, а на т/х "Монтугай" - через 4,8 тыс. часов. При этом на момент аварии защитные цинковые протекторы корпусов были изношены на 70-80 % первоначальной массы. Однако разрушения эрозионного характера и свищеобразование возможно в чугунных и силуминовых корпусах ГТН, охлаждаемых и пресной водой. Предо­твращение таких явлений возможно при введении в систему охлажде­ния корпусов антикоррозионных присадок и тщательном контроле протекторной защиты. При охлаждении пресной водой и удержании постоянно пленки защитной антикоррозионной присадки срок службы цинковых протекторов может достигать (10-12 тыс.ч).

Причиной появления трещин в корпусах ГТН может быть наличие масляных и шламовых отложений в полости охлаждения ГТН и больших нагрузок по среднему индикаторному давлению при сравнительно низкой частоте вращения ГД. Причинойобразования свищей могут быть ографичивание материала (чугуна) и естественное старение. Одной из причин разрушения уплотнений может быть неравномерная за­тяжка крепежных болтов во время заводской сборки.

Второеместо по значимости занимает проточная часть ГТН (лопатки соплового аппарата и рабочие лопатки турбины), на долю которой приходится 39 % отказов. Здесь в отличие от газовыпуск­ного корпуса преобладают отказы, связанные с образованием тре­щин в основном на внутренней части соплового аппарата, очевидно, являющиеся следствием скрытых дефектов изготовления и допустимых напряжений при сборочных операциях. Коррозионныеразрушения свойственны посадочным буртам соплового аппарата. В процессе эксплуатации ГТН наблюдались обрывы лопаток, приводящие к дисбалансу ротора, появлению повышенной вибрации и постороннему шуму. Этот элемент определяет ресурс ГТН и по сравнению с дру­гими узлами является наиболее подверженным повреждениям, которые выражаются: в обрывах и разрывах лопаток, появлении трещин, заги­бов, изгибов, искривлений и вырывов кромок. Они являются следст­вием попадания в проточную часть турбин обломков поршневых ко­лей (чаще всего), экранных стаканов выпускных клапанов, а также защитных решеток (в меньшей степени). В процессе эксплуатации ГТН были случаи попадания в проточную часть обломков газовой заслонки УК. К другой причине выхода из строя сопловых и рабочих лопаток турбин ГТН относится явление вибрационного и усталостного харак­тера, возникающее следствие колебаний температуры газа и пусково­го воздуха при частых реверсах ГД. При этом могут возникнуть и резонансные напряжения в лопастях турбин, особенно при работе ГТН на неустойчивых режимах, в результате чего возможны вырывы и выкрашивания и, прежде всего, на выходных кромках. В эксплуатаци­онной практике были случаи, когда рабочие лопасти турбины имели загнутые концы по всей окружности со стороны соплового аппарата, сопловое кольцо по всей окружности имело небольшие вмятины, ра­бочие лопатки компрессорной стороны имели следы касания о вставку воздухоподводящего корпуса.

Практика эксплуатации ГТН показывает, что одним из узлов, определяющих их надежность, являются подшипники, условия работы которых зависят от особенностей работы ГД. Для подшипников качения характерны: увеличенный износ в желобах, поломка элементов сепа­рации, значительная выработка диаметра гнезда шарика или ролика сепарации, смятие и срез шариков, натяги и надиры металла сепарации и шариков. Причинами этих повреждений могут быть несоответствие ресурса подшипника с действительным условием работы, плохое качество смазочного масла, ухудшение его эксплуатационных качеств (например, высокая температура масла, контакт с газами), нерав­номерная и недостаточная подача смазочного масла, загрязнение лабиринтовых уплотнений, низкое качестве сборки ГТН и подшипниковых узлов. Срок службы подшипников (пассажирские, су­хогрузные, нефтеналивные, лесовозы, учебно-производственные) в зависимости от типа ГТН изменяется в пределах от 7,87 тыс.ч до 19,6 тыс.ч.

Основная причина отказов подшипников скольжения ГТН – износ. В меньшей степени проявляются трещины и задиры на рабочих поверхностях. Отказы подшипников являются следствием: заниженных уста­новочных масляных зазоров, повышенной динамической неуравнове­шенности ротора, недоброкачественной смазки и неудовлетворитель­ного состояния смазки. Причиной образования трещин и выкрашивания металла подшипников в местах касания ротора его рабочей шейкой является повышенная вибрация. Характер и степень износа может быть различными. Были случаи, когда первоначально установленные масляные зазоры 0,04 - 0,06 мм опорных подшипников через 3-4 тыс. часов работы увеличивались в 3 - 4 раза. При этом наиболее сильный износ наблюдался до 1,0 тыс. часов, а затем шел медлен­нее. Практика показывает, что в зависимости от условий эксплуатации сроки замены подшипников скольжения также различны (от 5 тыс. часов до 35 тыс. часов).

Эксплуатационные качества подшипников зависят от различных факторов: добавочная неуравновешенность, возникающая вследствие отрывов, вырывов и другого рода повреждений рабочих лопаток турбины; нагрузка от инерционных сил, возникающих при качке судна; дополнительные нагрузки, обусловленные местными отпаданиями нагара с поверхностей деталей ротора; вибрационные явления, возникающие при работе других механизмов на судне, а также вследствие задевания роторных частей о статорные, импульсного и парциального подвода газов к турбине, колебания валов на масляной пленке (автоколебания), обусловленные повышенной вязкостью масла и уве­личенными зазорами в подшипниках.

Основные причины выхода из строя лабиринтовых уплотнений - износ. Их повреждения подразделяют на две группы: механические и физические. Первые выражаются в виде стачивания гребешков при задевании роторных частей ГТН о статорные. Причинами этого явля­ются: просадки в подшипниках; осевые сдвиги роторов в процессе ремонта ГТН; прогибы и изгибы вала; повреждения при сборочноразборочных операциях.

Поврежденияв лабиринтовых уплотнениях в основном происходят из-за нарушений в работе опорных и опорно-упорных подшипников. Признаками, указывающим на износ уплотнений, является выход воздуха и унос вместе с ним масла через вентиляционные отверстия в торцевой крышке. Опыт эксплуатации показывает, что после 6-8 тыс.ч работы по причине загрязнения ГТН давление продувочного воздуха снижается в среднем на 0,006 - 0,008 мПа, а температура выхлопных газов возрастает на 15-25°С. При этом удельный расход топлива увеличивается на 2-4 т/э.л.с.ч.

В процессе эксплуатации ГТН возможны аварийные ситуации из-за попадания в проточную часть обломков защитных чугунных решеток. Их основными повреждениями являются: трещины, например, в перемычках отверстий, особенно по краям решеток и в опорном бурте решеток.

5.4. Надежность насосов

Насосы, входящие в состав СЭУ, имеют различные конструктивные модификации и функциональные назначения. В некоторой степени это отражается и на их эксплуатационной надежности.

Межремонтный эксплуатационный период насосов образно можно разбить на три области [4,7]: приработка, стабилизированный режим (нормальная эксплуатация), режим с преобладанием необратимых физико-химических процессов (старение). При этом особое место, с точки зрения экономии материальных затрат, занимает режимнормальной эксплуатации, продолжительность которого существенным образом зависит от характера режима приработки, обусловленного отказами различной природы.

Приработочныеотказы могут явиться следствием: неудачной компоновки деталей и узлов, их некачественной сборки, технологи­ческих дефектов литья, низкого качества ремонтных и монтажных работ, отклонения от расчетных эксплуатационных режимов и т.п.

ГРУЗОВЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ. Результаты количественной оценки их уровня надежности основных узлов приведены в табл. 5.5. [4,7].

Таблица 5.5.

Обобщенная информация по отказам грузовых ЦН танкеров типа «Крым», «Победа», «Сплит».

Отказы элементов сальникового уплотнения в количественном отношении распределяются следующим образом: графитовые кольца – 46%, резиновые – 20%, втулки – 19%, защитные кольца – 15%. Выход из строя подшипников в основном связан с отказами сепарации – 47%. На долю их тел вращения приходится 21% отказов. Минимальным уровнем надежности рабочих колес обладают уплотнительные кольца. Наиболее уязвимым элементом предохранительных клапанов является седло. На его долю приходится более 50% отказов. Выход из строя предохранительных клапанов по причине отказов пружин составляет 17%.

Количественные данные относительно материальных затрат на устранение отказов грузовых ЦН (относительное время восстановления, средняя удельная трудоемкость) приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6.

Количественные значения материальных затрат на устранение отказов грузовых ЦН

Серийный танкер	Значения величин
в, ч/тыс.ч.	, чел.-ч/тыс.ч.
«Крым»	1,97	4,67
«Победа»	2,17	5,12
«Сплит»	2,47	5,83

На крупнотоннажных нефтеналивных судах на ТО грузовых ЦН существенное влияние оказывает погрузочно-разгрузочные операции. По данным испытаний на т/х "Кривбас" ротор турбонасосного агре­гата при таких операциях подвергался смещениям и изломам, зна­чительно превышающим допустимые нормы.

ЗАЧИСТНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ. В зависимости от уровня надеж­ности основные узлы этих насосов можно разбить на три группы [4]. Первая группа (уплотнительные кольца гидравлических поршней, всасывающие клапаны, нагнетательные клапаны) имеют ми­нимальный уровень надежности. Для этой группы характерно наибольшее количество отказов. Вторая группа (золотниковый привод, сальни­ковые уплотнения штоков, золотниковые пары, втулки гидравлических цилиндров) имеет уровень надежности примерно в три раза больший по сравнению с первой группой.

Узлы третьей группы (поршни гидравлических цилиндров, уплотняющие кольца паровых цилиндров; штоки, подшипники, корпус гидравлических цилиндров, втулки паровых цилиндров, корпус паровых цилиндров, предохранительные клапаны, поршни паровых цилиндров) имеют максимальный уровень надежности.

В приработочном периоде t_пр = (0-5)*10³ ч имеет место наибольшее количество отказов. Основными причинами могут явиться неудачная компоновка деталей узлов, их некачественная сборка, технологические дефекты литья, низкое качество монтажных работ и т. п. В этот период по существу происходит выявление дефектных элемен­тов с низким уровнем надежности.

При работе в стабилизированном режиме (основном эксплуатаци­онном периоде) t_ст = (5-15)*10³ ч количество отказов уменьшается.

Количественные данные по показателям надежности и ремонтопригодности для указанных периодов эксплуатации зачистных поршневых насосов приведены в табл. 5.7. [7]

Таблица 5.7.

Показатели надежности и ремонтопригодности зачистных поршневых насосов