Понятие о техническом состоянии дизелей. Эксплуатационные качества судовых дизелей определяются главным образом такими основными показателями их работы, как надежность и экономичность.
Под надежностью понимают свойства дизеля сохранять определенное (гарантируемое заводом-изготовите-лем) время в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность дизеля выполнять требуемые функции при условии правильного технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность любого изделия, в том числе и дизеля, обусловливается безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью его частей.
Под безотказностью понимают свойство дизеля непрерывно сохранять работоспособное состояние, при котором он способен выполнять возложенные функции с заданными параметрами в пределах, установенных нормативно-технической документацией.
Ремонтопригодность характеризует приспособляемость дизеля к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов (нарушения работоспособного состояния), а также к восстановлению работоспособного состояния при проведении технического обслуживания и ремонта.
Долговечность характеризует свойство дизеля непрерывно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние дизеля характеризуется невозможностью его дальнейшего применения по назначению или невозможностью или нецелесообразностью восстановления его работоспособного состояния.
Сохраняемость характеризует способность СЭУ сохранять значения показателей безотказной работы, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Экономичность дизелей определяется в основном удельным расходом топлива и масла в г/(кВт- ч) с учетом их затрат на все судовые нужды.
Изменение технического состояния СЭУ и ее элементов зависит от многих факторов, к числу которых относятся качество изготовления, обслуживания, ремонта, применяемые материалы, условия эксплуатации и т. п. При этом для каждого элемента СЭУ характерны свои закономерности изменения технического состояния, определяемые особенностями его конструкции, изготовления, использования и т. д.
В процессе эксплуатации судовые машины, механизмы и составляющие их узлы и детали изнашиваются. Изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности деталей вследствие разрушения (изнашивания) их поверхностного слоя называют износом. Степень износа деталей СЭУ оценивают износостойкостью (скоростью изнашивания), т. е. числом тысяч часов работы, при которых износ детали достигает одного микрометра (мкм). При сборке (монтаже) между сопрягаемыми деталями машин и механизмов устанавливают определенные расстояния (зазоры), называемые монтажными. Вследствие изнашивания размеры деталей в процессе эксплуатации и зазоры между ними изменяются. Зазоры между деталями, при которых еще возможна эксплуатация машины или механизма, называют допускаемыми, а зазоры, при которых исключаются нормальные условия эксплуатации, — предельными. При предельных зазорах (износах) эксплуатация деталей не допускается. Такие детали ремонтируют, т. е. восстанавливают их размеры до первоначальных значений, или заменяют новыми.
Продолжительность эксплуатации дизеля с плановыми перерывами на ремонт или наработка его в километрах пробега (часах работы) до заранее обусловленного предельного состояния, т. е. такого состояния, когда дальнейшая эксплуатация дизеля должна быть прекращена для проведения технического обслуживания или ремонта, называется ресурсом дизеля. У дизелей с частотой вращения коленчатого вала 1000—2000 мин1 ресурс до капитального ремонта составляет 8—14 тыс. ч, с частотой вращения 500—1500 22—36 тыс. ч, а с частотой вращения 175—600 28—50 тыс. ч.
При нормальном техническом состоянии дизеля обеспечивается его надежная работа, получение номинальной мощности на протяжении всего периода эксплуатации между ремонтами, безаварийная работа судовой энергетической установки в сложных навигационных условиях.
Техническое обслуживание топливных систем. Техническое состояние топливной системы в большой степени определяет качество пуска, устойчивость работы, мощность дизеля и расход топлива. При работе дизеля необходимо поддерживать уровень топлива в цистернах, давление и температуру топлива в установленных пределах. Недопустимы протечки топлива в местах соединения трубопроводов. При первой возможности протечки немедленно устраняют. О работе ТНВД и форсунок судят по стукам в форсуночных трубках. Температуру ТНВД и трубопровода высокого давления проверяют на ощупь. Причиной повышенного нагрева и гидравлических ударов в трубопроводе является засорение сопел форсунок. В процессе эксплуатации систем своевременно очищают и промывают топливом элементы засорившихся фильтров, следят за герметичностью подогревателей моторного топлива и очищают их по мере надобности от отложений.
Техническое обслуживание смазочных систем. Техническое состояние оборудования СЭУ оценивают по уровню масла в картере (маслосборнике), давлению и температуре смазочного масла в системе, эффективности работы очистительных средств (фильтров, центрифуг, сепараторов), качеству масла. Вследствие угара, утечек, значительного износа поршневых колец и других причин количество масла в маслосборнике может с течением времени уменьшаться. Поэтому уровень масла в соответствующей емкости необходимо периодически измерять с помощью маслоуказательного щупа и при недостатке доливать масло в картер (маслосборник). Контроль за работой насосов сводится к проверке и регулированию зазоров в зубчатом зацеплении и корпусе насоса. При предельных зазорах шестерни заменяют. Герметичность систем проверяют путем опрес-совки их ручным насосом.
Давление и температура масла должны быть в пределах, установленных инструкцией по эксплуатации дизеля (давление 0,15—0,7 МПа; температура на входе в дизель с подшипниками из свинцовистой бронзы 80— 85 °С, с баббитовыми подшипниками 50—60 °С). Наблюдая за температурой и давлением смазочного масла в системе, надо принимать все меры к тому, чтобы их значения не превышали пределов, предусмотренных инструкцией по эксплуатации. Увеличение разности давлений масла до фильтра и после него происходит из-за засорения фильтра. При этом необходимо промыть фильтрующий элемент и включить в систему чистый фильтр. Резкое уменьшение разности давлений происходит из-за повреждения фильтрующего элемента. При промывке фильтров следует обращать внимание на состав механических примесей. Наличие металлической стружки в фильтре свидетельствует об усиленном изнашивании подшипников или других трущихся деталей дизеля. Эксплуатировать дизели при уменьшении давления в системе ниже установленного предела или с неисправными фильтрующими элементами запрещается. Водяные полости охладителей прочищают специальными цилиндрическими щетками и промывают водой, масляные полости промывают дизельным топливом или содовым раствором.
При наличии топлива и воды в масле его заменяют новым. Анализ смазочного масла проводят с помощью переносных лабораторий или береговых лабораторий пароходств. Для оценки интенсивности действия средств очистки масла и необходимости смены масла при теплотехнических испытаниях может проводиться диагностирование дизелей по концентрации продуктов изнашивания (железа, меди, олова) в смазочном масле. Для этого пробу масла сжигают в вольтовой дуге и регистрируют спектр паров продуктов изнашивания с помощью специального спектографа. По спектральным линиям определяют наличие в масле тех или иных металлов изнашивающихся деталей.
Техническое обслуживание систем охлаждения. Во избежание перегрева дизеля необходимо регулярно проверять температуру охлаждающей воды в системе, уровень ее в расширительном баке и герметичность системы. Перепад температуры на входе воды в дизель и на выходе из него не должен превышать 8—20 °С, а температура воды на выходе из различных крышек цилиндров не должна отличаться более чем на 5 °С. Падение уровня воды в расширительном баке происходит из-за нарушения герметичности системы или неисправности насоса. При работе дизеля возможно и повышение уровня воды в баке при попадании забортной воды во внутренний контур из-за течи трубок охладителя.
Кроме постоянного контроля за температурой умягченной воды, надо следить за тем, чтобы в систему охлаждения не поступали топливо и масло. Наличие нефтепродуктов в системе свидетельствует о нарушении герметичности форсунок, охладителей или полостей охлаждения.
Герметичность системы проверяют визуально. Кроме того, производят опрессовку системы ручным насосом под давлением 0,3—0,5 МПа. Охладители по мере загрязнения очищают щетками и промывают обратным током воды. Разгерметизированные трубки заменяют или устанавливают в них деревянные пробки. При утечке воды из системы добавлять холодную умягченную воду с антикоррозионными присадками в расширительный бак следует только при уменьшении нагрузки на дизель и понижении температуры в системе до 40 °С.
Особенности ТО при работе дизелей с перегрузкой. В период эксплуатации СЭУ обслуживающий персонал должен принимать все необходимые меры по обеспечению длительной непрерывной работы дизелей на заданных режимах с минимальными расходами топлива и смазочных материалов. Обслуживание эксплуатируемых дизелей сводится к контролю за их техническим состоянием, производству нужных маневров при возможных изменениях режимов СЭУ, поддержанию технико-экономических показателей работы дизелей в заданных пределах и выполнению ряда ремонтных операций, не требующих остановки дизеля. Некоторые дефекты (жесткость работы, отказы навешенных на дизель механизмов, стуки в клапанном приводе и кривошипно-шатунном механизме, пропуски газов через пусковые, впускные, выпускные клапаны и др.) обнаруживаются даже при тщательной подготовке дизелей только при вращении коленчатого вала. Поэтому обслуживающий персонал на слух должен уметь отличать нормальный шум работающей СЭУ от ненормального, точно определять причину возникновения шума и своевременно устранять обнаруженные неисправности. Работу дизеля контролируют также по показаниям КИП, сигналам СПАСЗО, визуальным осмотром деталей и проверкой на ощупь их нагрева.
На всех судах с автоматическими средствами управления контроль за эксплуатацией СЭУ проводят с периодичностью, установленной для необслуживаемой работы, или с периодичностью смены вахт. При этом некоторые из операций по обслуживанию дизеля (пополнение расходных баков водой, топливом, маслом; регулирование температуры воды и смазочного масла; изменение режимов работы дизелей и др.) выполняются автоматически.
В процессе эксплуатации номинальная мощность и угловая скорость коленчатого вала дизелей не должна превышать номинальных значений, а выпускные газы должны быть бесцветными. Газы темного цвета бывают при плохом смесеобразовании и сгорании топлива, неисправности топливной аппаратуры, низкой температуре стенок цилиндра, превышении мощности (перегрузке) дизеля; если цвет газов голубой, это свидетельствует о сгорании масла в цилиндрах, а белый — о наличии воды в выпускном коллекторе.
Перегрузка главных дизелей возникает вследствие неудовлетворительной работы топливной аппаратуры из-за нарушения газораспределения, при неблагоприятных атмосферных и гидрологических условиях (штормовом ветре, малых глубинах фарватера), при буксировке (толкании) тяжелых составов, при движении двух- или трех-вального судна с одним выключенным дизелем и из-за других причин. Наряду с дымностью выпуска во время перегрузки дизеля наблюдается глухой стук в цилиндрах и резкое повышение температуры выпускных газов, воды, масла, подшипников, картерных крышек и других деталей. Различают перегрузки: по температурному режиму (температура воды, масла и газов возрастает при сгорании нормального количества топлива в случае недостатка воздуха); по скорости (увеличивается частота рабочих циклов) и по среднему эффективному давлению (увеличивается цикловая подача топлива). Для определения перегрузки по температурному режиму применяют термометры, по частоте вращения коленчатого вала — тахометры.
Перегрузка по среднему эффективному давлению определяется положением рукоятки (маховика) управления подачей топлива или рейки ТНВД, которое не должно быть вне заданных пределов.
При работе дизеля с перегрузкой ухудшаются условия сгорания топлива в цилиндрах, повышается удельный расход топлива, пригорают поршневые кольца и с ухудшением условий смазывания возрастает износ деталей ЦПГ. При значительных перегрузках дизелей могут произойти заедание поршней, образование трещин в крышках цилиндров, поршнях и блоках, выплавление подшипников и взрыв паров масла в картере. Во избежание перегрузки дизеля особое внимание следует обращать на температуру выпускных газов и при ее повышении немедленно снизить частоту вращения коленчатого вала настолько, чтобы привести температуру выпускных газов к заданным для данного типа дизеля значениям, и только после устранения причин перегрузки увеличивать частоту вращения вала до номинальной. Работа дизеля с небольшой перегрузкой допускается только в исключительных случаях и при усиленном наблюдении за ними. В соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР в рубке судов с мощностью дизелей более 220 кВт рекомендуется устанавливать световой сигнал о перегрузке их по температуре выпускных газов.
Плановое техническое обслуживание. Надежная и экономичная работа СЭУ возможна лишь при условии правильного технического обслуживания. Техническое обслуживание — это комплекс технических и организационных мероприятий, выполняемых экипажем судна и БПУ в плановом порядке через определенное число часов работы СЭУ. Плановое техническое обслуживание предусматривает обязательное периодическое выполнение судовым экипажем определенных операций. Техническое обслуживание СЭУ судовым экипажем проводится под руководством капитана-механика (механика) судна. Для повышения качества ТО все элементы СЭУ закреплены за отдельными членами судового экипажа, на которых возложена персональная ответственность за техническое состояние определенных механизмов. Благодаря этому удается обеспечить постоянную готовность СЭУ к действию. Руководящими материалами по техническому обслуживанию флота, кроме ежедневного ТО для дизелей, предусмотрено еще пять объемов обслуживания. Судовые дизели по периодичности ТО объединены в четыре группы: к первой относят дизели с частотой вращения вала 275—600 мин; к второй — 601 — 1499 мин1; к третьей — 1500 мин1 и более; в четвертую группу выделены дизели 12ЧСН 18/20.
Для обеспечения проверки всех механизмов и систем за цикл обслуживания и повышения надежности работы дизеля каждое последующее ТО включает все работы предыдущего. Работы, связанные с выводом судна из эксплуатации при ТО, сведены к минимуму, а трудоемкие и высококвалифицированные из них должны выполнять береговые производственные участки. Эффективность системы технического обслуживания в каждом конкретном случае определяется удельной трудоемкостью ТО в человеко-часах, удельной продолжительностью в часах и удельными затратами в рублях на одну тысячу часов работы СЭУ.
Перечни работ по каждому объему ТО конкретно для определенного дизеля установлены заводом-изготовителем. К операциям ежедневного ТО относят: работы по поддержанию надлежащего порядка в машинном помещении; наружный осмотр дизеля, приборов, арматуры и их очистку; осмотр трубопроводов и устранение обнаруженной течи и пропусков рабочей жидкости; проверку наличия топлива, воды и масла в соответствующих цистернах и удаление из них отстоя; проверку легкости и плавности хода рукояток и тяг системы управления; заправку маслом автоматических масленок и смазывание мест ручной смазки; продувку пусковых баллонов; проверку исправности КИП, систем СПАСЗО, ДУ, ДАУ и других средств автоматизации.
Техническое обслуживание № 1 (Т01) проводится по всем группам дизелей еженедельно. При проведении Т01, кроме работ ежедневного технического обслуживания, еще очищают и промывают фильтры, центрифуги и сепараторы, удаляют отстой из топливных и масляных цистерн, проверяют качество крепления ответственных деталей.
Техническое обслуживание № 2 (Т02) в зависимости от группы дизелей проводят через 250—750 ч их работы. Во время Т02 выполняют работы Т01 и, кроме того, проверяют зазоры в приводах впускных и выпускных клапанов, определяют надежность крепления крышек цилиндров, фундаментных рам, шатунных и коренных подшипников, валопровода и других деталей, устанавливают качество рас-пыливания топлива и работы ТНВД, проверяют техническое состояние компрессоров, насосов и других навесных механизмов, определяют надежность работы и качество регулирования элементов ДАУ, заменяют масло в смазочной системе дизеля и промывают маслопроводы, фильтры, картеры и другие маслосборники.
При техническом обслуживании № 3 (ТОЗ), осуществляемом через 500— 1000 ч, кроме работ Т02, дополнительно проверяют валопровод (измеряют раскепы и зазоры в подшипниках без их вскрытия), заменяют масло в ре-верс-редукторных передачах, опрессо-вывают ТНВД, очищают и промывают водяные полости охладителей воды и масла, проверяют техническое состояние электрооборудования, регулируют реле, при необходимости заменяют или ремонтируют изношенные клапаны, мембраны и другие средства автоматизации. Указанные работы обычно выполняет экипаж совместно с рабочими БПУ при стоянке судна в порту или в конечных пунктах.
Для выполнения технического обслуживания № 4 (Т04) через 1000— 3000 ч работы СЭУ требуется специальная остановка судна без вывода его из эксплуатации. При Т04, кроме работ, выполняемых при ТОЗ, осматривают камеры сгорания, поршни, поршневые кольца и очищают их от нагара, заменяют изношенные кольца, очищают и притирают впускные и выпускные клапаны, проверяют и регулируют зазоры в подшипниках дизеля и шестеренных передачах, регулируют приводы клапанов распределения и топливных насосов, заменяют дефектные плунжерные пары, клапаны и распылители форсунок, определяют расхождение щек кривошипов (раскеп) коленчатого вала и герметичность систем, устраняют обнаруженные неисправности, проводят ревизию технического состояния систем ДАУ, СПАСЗО и других средств автоматизации.
Техническое обслуживание № 5 (Т05) проводится в межнавигационный период при текущих ремонтах дизелей в соответствии с Правилами ремонта судов Минречфлота РСФСР. Объем работ при Т05 определяется Единой ремонтной ведомостью. На судах смешанного река—море плавания Т05 проводятся по специальному графику в навигационный период с выводом судна на определенное время из эксплуатации.
В каждом конкретном случае периодичность, состав, порядок проведения и конкретные сроки выполнения работ по ТО судовой техники устанавливают службы судового хозяйства (механико-судовые службы) пароходств.
Рациональная система планового обслуживания СЭУ обеспечивает предупреждение основных отказов деталей и узлов дизелей при наиболее полном использовании сроков службы его элементов (времени эксплуатации до момента возникновения предельного состояния). Обеспечение рабочих мест необходимым инвентарем, материалами, инструментом, средствами механизации и автоматизации, запасными узлами и деталями, контрольно-измери-тельными приборами и оборудованием теплотехнического контроля,повседневное наблюдение за техническим состоянием элементов СЭУ, систематический анализ значений их износов и другие мероприятия помогают передовым экипажам судов организовать прогнозирование работоспособности судовых машин и механизмов и при качественном проведении ТО продлить срок службы элементов СЭУ. Многие передовые экипажи судов при научной организации и качественном выполнении работ ТО увеличили продолжительность эксплуатации судов между текущими ремонтами до двух и более навигаций.
В ближайшее время дизелестроительные заводы начнут выпуск главных дизелей с периодом необслуживаемой работы до 240 ч, благодаря чему при проведении технического обслуживания СЭУ в пунктах обработки флота специальными бригадами БПУ, оснащенными необходимым инструментом, средствами механизации работ и приборами автоматического контроля, можно сократить численность экипажей на крупных грузовых транзитных судах до 8 чел. Безусловно, это в новых условиях хозяйствования создает дополнительные стимулы для ускорения научно-технического прогресса на речном транспорте, повышения надежности и экономичности судовых энергетических установок.