Експериментальні дослідження впливу типових несправностей на функціональні параметри систем змащування високообертових дизелів.

Abstract

Ефективним напрямком підвищення безвідмовності, та вцілому й надійності підшипникових вузлів кривошипно-шатунного механізму (КШМ) є розробка нових та вдосконалення існуючих методів діагностування їх працездатності та працездатності систем змащування (СЗ) без виведення двигунів з дії. Особливо це актуально для головних суднових двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), що функціонують в умовах тривалої безперервної дії на різних режимах навантаження. На практиці застосовуються непрямі методи оцінки працездатності підшипників КШМ шляхом моніторингу показників функціональних параметрів: температури оливи на вході та виході з підшипників, концентрації парів оливи в картері дизеля та ін. Додатково працездатність СЗ оцінюється моніторингом тиску оливи на вході в двигун, та виконується періодичний контроль її в’язкості, що є основним показником, який забезпечує працездатність підшипників ковзання. При пошуку алгоритмів діагностування СЗ виділено два контури діагностування: контур подачі, очищення та охолодження моторної оливи й контур змащування підшипникових вузлів та охолодження поршнів. Перед проведенням аналізу кореляційних зв’язків між діагностичними параметрами виділено основні несправності: забруднення сітки оливоприймача, знос деталей насосу оливи, заклинювання золотника запобіжного клапану, інтенсивне забруднення фільтра оливи, відхилення в’язкості моторної оливи від встановленого діапазону заводом-виробником. Для визначення характеристик елементів СЗ проведено ряд експериментальних стендових досліджень при різних умовах її функціонування: при відсутності відхилень робочих параметрів від нормативних; при підвищеній витраті моторної оливи через головну оливну магістраль; при підвищеному значенні опору на лінії всмоктування моторної оливи; при підвищеному значенні опору фільтру оливи (експлуатація дизеля із фільтром оливи, що має значне забруднення фільтруючого елементу); при фіксованому відкритому положенні золотника запобіжного клапану. Наведені результати вказують на недостатність існуючих засобів діагностування працездатності елементів СЗ, а також відсутність можливостей забезпечення необхідної повноти діагностування навіть при можливості додаткового вимірювання тиску безпосередньо в контурі системи подачі, очищення та охолодження моторної оливи. Внаслідок впливу запобіжного клапану на показники тиску як в контурі, так і в напірній магістралі, компенсувати відсутність діагностичної інформації можливо шляхом визначення витрати моторної оливи через запобіжний клапан. An effective way to improve the reliability and, in general, the reliability of bearing units of the crank mechanism (CM) is to develop new and improve existing methods for diagnosing their performance and the performance of lubrication systems (LS) without taking the engines out of service. This is especially relevant for main marine internal combustion engines (ICEs) operating under conditions of prolonged continuous operation at various load conditions. In practice, indirect methods are used to assess the performance of CMM bearings by monitoring indicators of functional parameters: oil temperature at the inlet and outlet of the bearings, oil vapor concentration in the diesel engine crankcase, etc. Additionally, the performance of the lubricant system is assessed by monitoring the oil pressure at the engine inlet, and periodic monitoring of its viscosity, which is the main indicator that ensures the performance of plain bearings. When searching for diagnostic algorithms for the sliding bearings, two diagnostic circuits were identified: the engine oil supply, purification, and cooling circuit and the bearing lubrication and piston cooling circuit. Before analyzing the correlations between the diagnostic parameters, the main faults were identified: contamination of the oil receiver grid, wear of oil pump parts, jamming of the safety valve spool,intense contamination of the oil filter, and deviation of the engine oil viscosity from the manufacturer's specified range. To determine the characteristics of the elements of the SC, a number of experimental bench studies were conducted under various conditions of its operation: in the absence of deviations of operating parameters from the standard ones; at increased consumption of engine oil through the main oil line; at an increased value of resistance on the engine oil suction line; at an increased value of resistance of the oil filter (operation of a diesel engine with an oil filter with significant contamination of the filter element); at a fixed open position of the safety valve spool. These results indicate the insufficiency of the existing means ofdiagnosing the performance of the elements of the SC, as well as the lack of opportunities to ensure the necessary completeness of diagnostics, even with the possibility of additional pressure measurement directly in the circuit of the engine oil supply, purification and cooling system. Due to the influence of the safety valve on the pressure indicators both in the circuit and in the pressure line, it is possible to compensate for the lack of diagnostic information by determining the flow of engine oil through the safety valve.