El sistema de propulsió d'un determinat vaixell d'aplicació de la llei de pesca consta de dos motors dièsel de propulsió, una caixa de canvis reductora paral·lela de doble-motor, un conjunt d'hèlixs i eixos de pas controlables. El motor principal és un motor marí de quatre-temps, injecció directa, turboalimentat i intercooler de velocitat mitjana-en una configuració-en línia. La caixa de canvis adopta una caixa de canvis paral·lela amb coixinets d'empenta i embragatges elàstics d'alt-. El diagrama esquemàtic de l'estructura del dispositiu de propulsió principal del vaixell es mostra a la figura 1.
Figura 1 Diagrama esquemàtic del sistema de propulsió principal de l'embarcació
I. Fenomen de falla
Durant el manteniment mensual, la tripulació va trobar una gran quantitat de residus metàl·lics al càrter d'oli del motor principal. Després de la denúncia, es va decidir realitzar immediatament el manteniment del motor principal per identificar l'origen de les restes metàl·liques. La tripulació del vaixell va desmuntar i inspeccionar el motor dièsel, realitzant comprovacions detallades de components importants com ara la culata, la camisa del cilindre, el conjunt de la biela del pistó, el coixinet principal, l'arbre de lleves i el cigonyal. Durant el procés, es van descobrir els següents símptomes de falla.
1) S'ha trobat òxid en diverses parts.
(1) Arbre de lleves
Després de desmuntar la "coberta del forat d'observació", es va observar òxid a les superfícies dels eixos de lleves quart i sisè. Les condicions d'òxid dels eixos de lleves quart i sisè es mostren a la figura 2.
Figura 2 Condicions d'òxid dels arbres de lleves No. 4 i No. 6
(2) Carcassa del coixinet principal.
Quan es van desmuntar i inspeccionar les carcassas de coixinets principals, es va trobar que les carcassas de coixinets principals corresponents a cada cilindre estaven rovellades en diferents graus i l'oxidació es va anar aprofundint gradualment des de l'extrem lliure fins a l'extrem de sortida. Les parts rovellades eren tota la meitat superior de les carcassas de coixinets principals.
A la figura 3 es mostra l'estat d'oxidació de la meitat superior de la carcassa del coixinet principal del primer engranatge.
Figura 3 Estat d'òxid de la meitat superior del casquet del coixinet principal de l'engranatge No. 1
(3) Cigonyal
Després d'eliminar la biela del pistó i altres accessoris del cigonyal, com ara el casquet del coixinet, es va observar que hi havia òxid a la superfície del cigonyal, sent el cargol principal de l'engranatge No. 5 el més greu. L'estat d'òxid del diàleg principal de l'engranatge No. 5 es mostra a la figura 4.
Figura 4 Estat d'òxid del diàmetre de l'eix de l'engranatge de 5 #
2) Desgast de la casquilla del coixinet principal i de la rondella d'empenta.
Després del desmuntatge, es va trobar que la casquilla del coixinet principal i la rondella d'empenta de la 7a marxa estaven molt desgastades, amb un trencament de metall. Es determina preliminarment que aquesta és la principal font de deixalles metàl·liques. A la figura 5 es mostren les condicions de desgast de la cassola del coixinet principal i la rondella d'empenta de la 7a marxa.
Figura 5 Condicions de desgast de la casquilla del coixinet principal i la rondella d'empenta de l'engranatge núm.. 7
II. Mètode d'anàlisi de l'arbre de falles i anàlisi del vaixell real
L'anàlisi de l'arbre de fallades és un mètode d'ús habitual per resoldre eficaçment sistemes de fallades complexos. Realitza una anàlisi deductiva de fallades de dalt a baix. Concretament, analitza diversos factors que poden causar errors d'una manera-a-pas a pas des del sistema global fins als seus components en un arbre-com una estructura de ramificació. Aquest mètode d'anàlisi pot diagnosticar fallades del sistema mitjançant la construcció de diagrames de blocs lògics i el raonament pas a pas per analitzar les causes de les fallades.
2. Anàlisi de l'arbre de falles dels danys de la carcassa del coixinet principal
Hi ha moltes raons per al desgast anormal de les carcassas dels coixinets del motor dièsel. D'acord amb el mètode d'anàlisi de l'arbre de fallades, prenent com a esdeveniment principal els danys de la carcassa principal del coixinet del motor dièsel, s'analitzen els esdeveniments causants que condueixen a aquesta falla. L'arbre d'avaria es llista i s'analitza d'acord amb la relació lògica adequada. A la figura 6 es mostra l'arbre de falles del dany de la carcassa del coixinet principal.
Figura 6 Arbre de falles del dany de la carcassa del coixinet principal
Tal com es mostra a la figura 6, les causes de la fallada es poden atribuir als set esdeveniments bàsics següents: instal·lació incorrecta del cos del motor, instal·lació incorrecta de les carcassas dels coixinets, cavitació de les carcassas del coixinet, material deficient de les carcassas del coixinet, mala qualitat de l'oli lubricant, oli lubricant insuficient i danys al coixinet principal causat per operacions d'alta càrrega del coixinet {1{2}} motor dièsel.
1) Instal·lació de la maquinària.
La instal·lació dels motors principals, com ara el centratge i l'aïllament de vibracions, no va complir els requisits, la qual cosa va provocar una càrrega o vibració desigual dels motors principals, que va provocar un desgast dels coixinets.
Després de la fallada, es van inspeccionar les condicions de centratge dels dos motors principals. La inspecció va trobar que els paràmetres de centratge dels dos motors principals complien els requisits d'instal·lació i les diferències en comparació amb l'última reparació del dic sec estaven dins del rang acceptable. Per tant, aquest incident es pot descartar bàsicament.
2) Instal·lació de la carcassa del coixinet.
La carcassa del coixinet inferior del coixinet principal suporta el cigonyal, mantenint la línia central del diàmetre principal del cigonyal en línia recta.
La desalineació de la línia central provoca la flexió del cigonyal i un augment de la càrrega sobre el coixinet principal. Si els dos coixinets de l'esquerra i la dreta del llançament de la manovella són massa baixos, la línia central del cigonyal es doblegarà cap avall i formarà un arc.
Quan el llançament de la manovella estigui al punt mort inferior, es retrairà; per contra, quan es trobi al punt mort superior, el tir de la manovella s'allargarà.
La diferència en l'extensió i la retracció del llançament de la manovella és proporcional a la diferència d'alçada del coixinet principal, de manera que es pot utilitzar per mesurar si el cigonyal està centrat i, per tant, l'estat de la carcassa del coixinet.
Després de consultar les especificacions de disseny d'aquest motor dièsel de -velocitat mitjana, es va trobar que el cigonyal del motor dièsel té una rigidesa relativament alta. La desalineació de la línia central només podria ser causada per la bretxa de les carcassas inferiors dels coixinets principals. Reviseu les dades de la diferència de llançament del cigonyal del motor principal després de l'última revisió de fàbrica i mesureu la diferència de llançament actual del cigonyal del motor principal i compareu-les respectivament amb els requisits dels paràmetres del manual. Després de la investigació i verificació, es va trobar que es van complir els requisits de la bretxa i que es podria descartar bàsicament la influència de la bretxa d'instal·lació de la carcassa del coixinet.
3) Erosió per cavitació dels coixinets de coixinets.
Quan la superfície de la carcassa del coixinet es mou relativament amb l'oli lubricant, l'alta temperatura local i l'alta pressió causades per la ruptura de les bombolles de gas provoquen fatiga i vessament de la superfície de la carcassa del coixinet, provocant així defectes.
El fenomen de la cavitació es presenta com un breu dens de forats semblants a agulles-, i la superfície exterior dels forats està neta i generalment no està coberta amb productes de corrosió.
A partir de les característiques de les carcassas de coixinets d'aquest motor dièsel, es pot determinar que no s'ha produït cap erosió per cavitació i, bàsicament, es pot descartar la influència de l'erosió per cavitació a les carcassas dels coixinets.
4) Material de la cassola del coixinet.
Aquest coixinet adopta un disseny de paret -prima i està format per una capa d'aliatge d'alumini, un recobriment i una pantalla de níquel. A la figura 7 es mostra el diagrama d'estructura de la casquilla del coixinet.
Figura 7 Diagrama d'estructura del revestiment del coixinet
L'estructura de ranura adoptada per aquest casc de coixinet generalment no es pot desgastar a través de la pantalla de níquel i la seva qualitat és relativament fiable. Mentrestant, aquest coixinet té una baixa taxa de desgast. Segons les proves realitzades pel fabricant original, fins i tot quan el coixinet del coixinet està en condicions de càrrega elevada i pel·lícula d'oli fina, el desgast del coixinet es manté baix. Els dos coixinets són del mateix lot de productes, de manera que es pot descartar bàsicament la influència del material del coixinet.
5) Qualitat de l'oli lubricant.
La mala qualitat de l'oli lubricant pot provocar un desgast anormal dels principals parells mòbils de motors dièsel, com ara anells d'empenta, cassoles de coixinets principals i carcassas de coixinets de biela, etc. [3].
Hi ha diverses situacions en què la qualitat de l'oli lubricant és deficient. Pot ser degut a que les impureses entren a l'oli, o que l'oli s'oxida i es forma sediment després d'un ús-a llarg termini, o que l'oli s'emulsiona i es deteriora a causa de la barreja d'aigua de mar o aigua dolça, donant lloc a una pel·lícula d'oli no qualificada.
Després de la inspecció, es va trobar que les superfícies dels coixinets principals, el cigonyal, l'arbre de lleves, etc. dins del cos del motor dièsel estaven oxidades en diferents graus, i l'oli lubricant mostrava un lleuger fenomen d'emulsificació. Per tant, no es pot descartar que l'impacte hagi estat causat per la mala qualitat de l'oli lubricant.
6) Oli lubricant insuficient.
L'oli lubricant insuficient inclou principalment un volum d'oli lubricant insuficient o una pressió d'oli lubricant insuficient. Un volum d'oli lubricant insuficient conduirà a una lubricació inadequada i serà difícil establir una pel·lícula d'oli entre la casquilla del coixinet i el cigonyal. La pressió insuficient de l'oli lubricant provocarà un refredament insuficient de la cassola del coixinet, generant altes temperatures i danyant el casquillo del coixinet. Després de comprovar el volum i la pressió de l'oli lubricant, es va comprovar que complien els requisits de disseny del volum d'oli lubricant del motor dièsel, de manera que es pot descartar bàsicament la influència causada per un oli lubricant insuficient.
7) Funcionament-a llarg termini amb càrrega elevada.
Quan un motor dièsel funciona amb una càrrega elevada durant molt de temps, la càrrega d'impacte entre el coixinet del coixinet i el cigonyal augmenta, la pel·lícula d'oli entre ells es fa més fina i, en alguns casos, no es pot formar una pel·lícula d'oli completa. Aquesta situació condueix a un desgast anormal de la cassola del coixinet i fins i tot pot provocar la fallada del coixinet.
Després de comprovar el registre de navegació, no hi havia cap registre d'operacions a llarg termini-sobre càrrega elevada, de manera que es pot descartar bàsicament la influència causada per l'operació a llarg termini-sobre càrrega elevada.
III. Localització i eliminació de fallades
Basant-se en l'anàlisi de l'arbre de fallades dels danys del coixinet principal, la possible causa del dany al coixinet del coixinet principal d'aquest motor podria ser la qualitat deficient de l'oli lubricant. Per tant, es va dur a terme una anàlisi addicional del sistema d'oli lubricant. Es va estudiar el sistema d'oli lubricant d'aquest vaixell i el diagrama esquemàtic del sistema d'oli lubricant es mostra a la figura 8.
Figura 8 Esquema del sistema d'oli lubricant
Aquest tipus de motor dièsel pot tenir dos modes de lubricació: carter humit i carter sec. Quan s'utilitza un carter humit, la bomba d'oli lubricant-accionada pel motor extreu l'oli lubricant del carter. L'oli lubricant passa a través d'una vàlvula de retenció, una vàlvula reguladora de pressió, una vàlvula termostàtica, un refrigerador, un filtre, coixinets i un turbocompressor abans de retornar al dipòsit, formant un cicle de lubricació. Quan l'oli lubricant arriba al temps de servei recomanat o la seva qualitat és inferior, es descarrega al dipòsit d'oli brut per substituir-lo. Si el motor dièsel té un dipòsit de decantació d'oli separat, l'oli lubricant s'extrau del dipòsit al dipòsit de decantació, separat encara més pel separador d'oli i després es reutilitza.
Després de la investigació, es va trobar que el vaixell funcionava amb un sistema de dipòsit humit i el purificador d'oli lubricant no s'havia utilitzat durant molt de temps. Per tant, se sospita que podria haver-hi un problema amb la qualitat de l'oli lubricant i l'oli lubricant es va enviar a prova. Segons l'informe de prova d'oli lubricant, es va trobar que el contingut d'ions Na i Mg era anormalment alt, cosa que es pot determinar preliminarment que l'oli lubricant estava contaminat amb aigua de mar.
Per analitzar encara més la font d'oli lubricant que entra a l'aigua de mar i eliminar la "causa arrel", es va realitzar una anàlisi addicional del sistema de refrigeració d'aigua de mar d'aquest motor principal. El diagrama esquemàtic del sistema de refrigeració d'aigua de mar es mostra a la figura 9.
Figura 9 Diagrama esquemàtic del sistema de refrigeració d'aigua de mar
Després de ser aspirada per la bomba d'aigua de mar, l'aigua de mar passa respectivament pel refrigerador d'aire del motor principal, el refrigerador d'oli lubricant del motor principal i el refrigerador d'aigua dolça del motor principal per refredar-los. Si hi ha entrada d'aigua a l'oli lubricant, l'aigua de mar pot filtrar-se a l'oli lubricant a través del refrigerador d'oli lubricant, provocant el deteriorament de l'oli lubricant i, posteriorment, provocant òxid i danys a les carcassas, coixinets i arbres de lleves principals, etc.
En conclusió, després d'una anàlisi detallada de l'arbre d'errors dels danys a la bossa del coixinet principal, es va trobar que la causa fonamental del dany del coixinet principal era la infiltració d'aigua de mar a l'oli lubricant al refrigerador d'oli lubricant, que va provocar el deteriorament de l'oli lubricant i, posteriorment, la corrosió dels components interns del motor principal, que finalment va provocar un sever desgast del coixinet principal.
Per tant, es proposen els següents plans de reparació i suggeriments de manteniment diari per a la tripulació:
1) Substituïu les carcassas de coixinets molt desgastades i oxidades i les volanderes d'empenta, repareu les carcassas de coixinets lleugerament rovellades i repareu l'arbre de lleves oxidat.
2) Repareu el diari principal del cigonyal i comproveu els seus paràmetres mecànics després de la reparació.
3) Netegeu el sistema d'oli lubricant, substituïu l'oli lubricant nou i mostreu i comproveu la qualitat de l'oli lubricant després de la substitució.
4) Es recomana que la tripulació enviï regularment l'oli lubricant per a la inspecció, i les mostres per a la inspecció s'han de prendre de diferents sistemes de lubricació.
IV. Conclusió
El desgast anormal de la cassola del coixinet del motor principal és una falla comuna en els motors dièsel. Aquest article utilitza el mètode d'anàlisi de l'arbre de fallades per analitzar les possibles causes del desgast anormal de la cassola del coixinet del motor principal una per una, determinant ràpidament la causa del problema. Després de la rectificació i verificació posteriors, no es va trobar cap desgast anormal, la qual cosa indica que l'anàlisi i la rectificació van ser eficaços.