Сроки службы судовых механизмов во многом определяют работоспособность судна. О методике продления этих сроков с читателями делятся Мироненко И. Г., д.т.н., начальник управления научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» и Мироненко А. Г., эксперт ФГУ Российский Речной Регистр, Западно-Сибирский филиал
В настоящее время на водном транспорте сложилась тревожная ситуация, связанная с состоянием основного парка двигателей, отработавших назначенный ресурс. Дизельный парк пароходств сильно изношен, морально и физически стареет, по данным журнала «Речной транспорт» [№3 за 2004 год], более 50 % (а в отдельных компаниях до 80 %) главных двигателей судов выработали ресурс и нуждаются в замене или капитальном ремонте. По данным ГУ РРР средний возраст судов транспортного флота превышает 25 лет. Главные двигатели - 6(8)NVD48, 6 ЧРН 36/45, 6L275 выработали ресурс и по этому признаку нуждаются в капитальном ремонте или замене. Отмечается массовое появление и развитие дефектов усталостного происхождения (трещины, разрушения деталей), уловить которые в эксплуатации чрезвычайно сложно, но именно они, приводят к аварийному выходу дизелей из строя
Аварийные ситуации, в начале навигации 2007 года в Западно-Сибирском регионе
|
Судовладелец
|
Описание аварийной ситуации
|
|
ОАО «Новосибирский речной порт» (ОАО НРП)
|
РТ-800 – усталостный обрыв шатуна на главном двигателе (двигатель разрушен);
РТ-628 – усталостный излом коленчатого вала дизеля 6 ЧНСП 18/22;
|
|
ОАО «Обь-Иртышское речное пароходство» (ОАО ОИРП)
|
РТ-754 – изгиб шатуна и разрушение поршня (двигатель разрушен);
|
|
ОАО «Западно-Сибирское речное пароходство» (ОАО ЗСРП)
|
РТ-781 – изгиб шатуна (двигатель разрушен);
РТ-669 – усталостный обрыв шатуна (двигатель разрушен);
ОТ-2402 – обнаружены множественные микротрещины на шатунных болтах обоих главных двигателей 6ЧРН 36/45 (аварию удалось предотвратить);
КПЛ 35-89 – коленчатый вал главного дизель-генератора находится в преддефектном состоянии (конусность и овальность шеек выше предельно-допустимых значений). Износ деталей ЦПГ и КШМ выше предельно-допустимых значений;
КПЛ 693 – коленчатый вал главного дизель-генератора находится в преддефектном состоянии (конусность и овальность шеек выше предельно-допустимых значений). Износ шатунных шеек больше последнего ремонтного размера.
|
 |
|
Мироненко И.Г. |
 |
|
Мироненко А.Г. |
Однако для того чтобы продлить срок эксплуатации двигателя, необходим комплекс диагностических мероприятий, позволяющих оценить его фактическое техническое состояние и спрогнозировать время до наступления преддефектного состояния. Такой комплекс мероприятий позволит разделить двигатели на годные и не годные к эксплуатации. И только потом, в отношении не годных дизелей, применить весь комплекс технологических и инженерных мероприятий.
Теперь следует определиться – из чего должен состоять комплекс диагностических мероприятий? До сих пор никакими Правилами (РРР, РМРС), никакими нормативными документами объём или перечень работ, составляющих этот комплекс, не регламентирован. Нам известна только точка зрения руководителей ГУ РРР, изложенная в одном из писем − диагностика усталостных повреждений металла с прогнозированием изменения эксплуатационных показателей. Вот на этом пункте следует остановиться особо!
Во-первых, усталостные повреждения металла не являются несплошностью. Это искажение кристаллической решётки материала, постепенно накапливающееся в процессе эксплуатации и превращающееся в зону концентрации напряжений (ЗКН). Усталость металла – это не дефект в нашем традиционном понимании, это – причина возникновения дефекта.
Во-вторых - все традиционные и хорошо известные методы дефектоскопии ориентированы на поиск дефекта – трещины, раковины, пористости и т.п. Следовательно, использовать эти методы для поиска ЗКН, вызванных усталостью металла, просто бессмысленно! Тем не менее, сплошь и рядом от технических служб судоходных компаний можно услышать: «А мы ищем усталость ультразвуком!» «А мы используем для поиска усталости теплотехнический контроль!!!». Вместе с тем, следует отдавать себе отчёт в том, что диагностика и дефектоскопия – это не одно и то же! Это две разные вещи! Первая отвечает на вопрос «где и когда», а последняя – «есть или нет».
И, в-третьих, результаты расчетов, выполненные в соответствии с «Руководством по анализу износов деталей и надёжности дизелей» (С.М. Ханин, И.В. Лысяк, А.А. Пассуманский, А.Я. Петрянин. – Л.: Транспорт, 1982) показывают, что коленчатые валы двигателей, отработавших назначенный ресурс без капитального ремонта, имеют ещё достаточно большой запас ресурса по скорости изнашивания. Прогнозируемое время до достижения предельных геометрических параметров шеек коленчатого вала исчисляется десятками тысяч часов. В тоже время, минимальное прогнозируемое время до появления дефектов усталостного происхождения, определённое по соответствующим методикам, лишь в отдельных случаях едва-едва превышает 10 000 часов. Это обстоятельство выводит диагностику усталостных повреждений металла на первый план и придаёт ей особое, ведущее значение в процедуре продления срока эксплуатации изношенного оборудования.
|
|
|
|
обработка результатов обследования ДВС |
Обследование шатунов |
|
|
|
|
сканирование шеек коленчатого вала |
ходовые испытания главных двигателей после КВР |
В 2003 году сотрудниками ФГОУ ВПО «НГАВТ» была разработана методика обследования судовых дизелей, отработавших назначенный ресурс, с целью продления срока их эксплуатации. В 2004 году она была согласована с РРР и в 2008 г. – с РМРС. Ключевым элементом методики является диагностика усталостных повреждений металла и прогнозирование времени до наступления преддефектного состояния. Начиная с 2004 года, методика активно используется в Западносибирском Регионе. Рассмотрим основные результаты ее применения.
Обследование правого главного двигателя теплохода РТ-714 ООО «Паромные переправы» в 2005 году показало наличие ярко выраженной зоны концентрации напряжений в 1-й шатунной шейке. Прогнозируемое время до наступления преддефектного состояния составило 4000 часов. Повторное обследование двигателя через 2966 часов показало, что раскеп достиг предельного значения, а прогнозируемое время до преддефектного состояния сократилось до 999 часов, что вполне удовлетворительно совпадало с предварительным расчётом. Поскольку прогноз не превышал продолжительности навигационного периода, было принято решение не рисковать и провести капитальный ремонт дизеля в корпусе судна. При этом следует заметить, что на момент повторного обследования дизель отработал ресурс до списания и подлежал замене.
Другой пример. При обследовании левого двигателя теплохода РТ-669 ОАО ЗСРП в 2007 году были обнаружены два шатуна, находящиеся в преддефектном состоянии. Судовладелец проигнорировал наши рекомендации по ремонту или замене шатунов и в конце навигационного периода один из шатунов оборвался. В результате – двигатель полностью разрушен и восстановлению не подлежит.
Подобных примеров можно привести достаточно много, но попробуем обобщить. В обоих этих случаях в процессе обследования и после него не произошло изменения технического состояния дизелей, не изменились условия их эксплуатации. Если бы второй судовладелец устранил причину развития усталости, то события моги бы развиваться совсем по другому сценарию.
Другой вопрос, на который хотелось бы обратить внимание – это результаты и опыт применения методики обследования судовых дизелей в масштабах пароходства. Самый яркий пример – это работа, проведённая с ОАО «Обь-Иртышское речное пароходство». В 2007 – 2008 году в этом пароходстве было обследовано 34 главных двигателя разных типоразмеров, начиная от NVD 26 и заканчивая NVD 48. Почти все двигатели отработали ресурс до списания. По результатам обследования, 6 главных двигателей были заменены новыми, четырём был проведён капитальный ремонт в корпусе судна, остальные получили различные сроки продления эксплуатации – от 4000 до 10 000 часов. По «речным» меркам – это от двух до пяти навигаций. Причём, подчеркну, всем обследованным двигателям «светил», как минимум, капитальный ремонт и, как максимум, замена!
Рассмотрим теперь, что даёт применение диагностики усталостных повреждений металла при проведении капитального ремонта ДВС. Для этого опять используем опыт ОАО «Обь-Иртышское речное пароходство».
В 2008 году при обследовании левого главного двигателя теплохода РТ-784 в четвёртой коренной шейке коленчатого вала были обнаружены зоны концентрации напряжений, вызванные усталостью металла, которая в свою очередь, была обусловлена длительной работой с повышенным раскепом. На момент обследования двигатель отработал более 47 000 часов, т.е. ресурс до списания. Прогнозируемое время до преддефектного состояния составляло всего 4000 часов. Судовладелец намерен был заменить все детали цилиндропоршневой группы и обновить все ответственные трибосопряжения, т.е. объём ремонта почти полностью соответствовал перечню обязательно заменяемых деталей при капитальном ремонте. Проблема заключалась в том, что делать с коленчатым валом? Шлифовка шеек вала в ремонтный размер была связана с его транспортировкой в другой регион и последующей переукладкой. Процедура достаточно длительная и не дешёвая. На тот момент судовладелец не мог позволить себе такую «роскошь», тем более что геометрические параметры шеек коленчатого вала находились в допустимых пределах. Необходимо было решить проблему с усталостью.
После согласования с Речным Регистром и техническими специалистами судовладельца было принято решение полировать шейки вручную, без выемки коленчатого вала до полного устранения усталости или хотя бы до её ослабления, что и было сделано. Прогнозируемое время до преддефектного состояния увеличилось до 14 – 17 тыс. часов, что вполне достаточно для капитального ремонта. Аналогичная работа была выполнена ещё на трёх двигателях пароходства.
Таким образом, результаты проделанной работы показывают, что применение диагностики усталостных повреждений металла в составе капитального ремонта позволяет оптимизировать объём последнего до объёма среднего ремонта, а систему планово-предупредительного ремонта заменить системой ремонта по фактическому состоянию.
Попробуем подытожить всё сказанное выше:
В условиях кризиса отрасли, обновление судового оборудования становится весьма проблематичным. Для обеспечения безаварийной эксплуатации флота необходима система периодического обследования оборудования, отработавшего назначенный ресурс с целью продления сроков его эксплуатации.
Технический регламент работ по обследованию оборудования, отработавшего назначенный ресурс, должен содержать диагностику усталостных повреждений металла и прогнозирование изменения эксплуатационных показателей оборудования.
Опыт работы ФГОУ ВПО «НГАВТ» по обследованию судовых двигателей, отработавших ресурс до списания, показывает, что применение диагностики усталостных повреждений позволяет:
- определять места возможного возникновения трещин задолго до их появления;
- продлевать срок эксплуатации двигателей без применения ремонта;
- определять сроки продления эксплуатации до удобного момента ремонта в остальных случаях;
- составлять график проведения ремонта, основанный на фактическом техническом состоянии ответственных деталей двигателя;
- оптимизировать объём капитального ремонта до объёмов среднего.
