В соответствии с ГОСТ 25866—83 под термином «эксплуатация» в технике понимают стадию жизненного цикла технического изделия, во время которого реализуются, поддерживаются и восстанавливаются его качества. Техническая эксплуатация — это часть эксплуатации, включающая транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт.
В соответствии с этим техническая эксплуатация судовых дизельных установок — это совокупность работ, выполняемых в процессе подготовки к действию всех элементов судовых дизельных установок, использование их с наибольшей эффективностью.
Основные задачи технической эксплуатации следующие: содержание всех элементов судовых дизельных установок в исправном техническом состоянии; увеличение рабочего периода судна за счет сокращения простоев по техническим причинам; обеспечение надежности и долговечности всех элементов судовых дизельных установок; рациональное использование сменно-запасных частей, топлив и смазочных масел; своевременное выполнение ремонтов и технического обслуживания с целью восстановления нормативных технико-экономических показателей судовых дизельных установок; контроль, регулирование и выбор оптимальных
Техническое обслуживание (ТО) осуществляется в соответствии с планами-графиками ТО, фактической потребностью в нем, графиками предъявления объектов Регистру РФ согласно учетному плану по системе непрерывного освидетельствования.
Периодичность технического обслуживания или ремонта — это интервал времени между двумя последовательными видами технического обслуживания или ремонта любого механизма судовых дизельных установок. Под видом технического обслуживания или ремонта понимают техническое обслуживание или ремонт, выделяемый по одному из признаков — этапу периодичности, объему работ и др. Объем и перечень последовательного выполнения технического обслуживания дизелей устанавливает завод-изготовитель в зависимости от конструкции дизеля и количества проработанного им времени. В техническое обслуживание входят: контроль за техническим состоянием, очистка от загрязнений, регулирование зазоров в сопрягаемых деталях, их замена в целях предупреждения недопустимых износов и поломок, устранение возникающих повреждений и их последствий. Все эти работы проводятся в обязательном порядке. Различают ежемесячные, ежегодные и ежедневные технические обслуживания, технические обслуживания № 1, 2, 3, 4 и 5 ТO-1, ТО-2 и т. д.).
ГОСТ 18322—78 определяет, что ремонт — это комплекс мероприятий по восстановлению исправности или работоспособности технического изделия и восстановлению ресурса этого изделия или его составных частей.
Текущий ремонт (или переборку) судового дизеля выполняют для обеспечения или восстановления работоспособности дизеля. Он включает в себя в основном очистку деталей от всех видов загрязнений, притирку клапанов, замену или восстановление прокладок у отдельных деталей и сборочных единиц и регулирование дизеля.
Средний ремонт (или полную пепеборку) выполняют для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса дизеля с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры, контролем технического состояния всех сборочных единиц. Во время проведения среднего ремонта предусматривается полная разборка дизеля, частичное использование ремонтного комплекта запасных частей и последующая сборка и регулирование дизеля.
Капитальный ремонт выполняют для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса дизеля с заменой или восстановлением любых частей, включая базовые. Во время капитального ремонта производят переукладку коленчатого вала в новые подшипники.
Практика технического обслуживания и ремонтов только по календарному графику в ряде случаев приводит к существенным перерасходам средств: иногда плановые вскрытия механизмов производятся преждевременно, когда они находятся еще в исправном состоянии; сокращение же числа профилактических вскрытий неизбежно влечет за собой увеличение числа отказов.
Правильное решение проблемы было найдено в переходе от технического обслуживания по календарному графику к техническому обслуживанию с учетом действительного состояния механизмов. Обслуживание или ремонт по фактическому состоянию — это такие техническое обслуживание или ремонт, при которых контроль технического состояния механизмов выполняется с периодичностью, установленной в нормативно-технологической документации, а объем работ определяется фактическим состоянием дизеля или других элементов судовых дизельных установок.
Помимо сокращения затрат на профилактику это обеспечивает увеличение эксплуатационного периода судна, повышение рентабельности его работы.
Наиболее остро задача внедрения практики технического обслуживания и ремонта судовых дизелей по фактическому состоянию встала с появлением в составе флота крупнотоннажных и специализированных судов, вывод которых из эксплуатации влечет за собой омертвление больших материальных средств и убытки. Особенно ощутимым это явление стало в связи с внедрением в практику эксплуатации судов хозрасчета с элементами самофинансирования и самоокупаемости.
Внедренная на флоте почти повсеместно непрерывная система технического обслуживания (НСТО) предусматривает введение планового технического обслуживания и освидетельствование судов непосредственно в эксплуатации, с выполнением максимально возможного объема работ в рейсах и портах при стоянках под грузовыми и вспомогательными операциями, а также переход к предельным, в основном четырехлетним эксплуатационно-ремонтным циклам судов, определяемым работами, технологически невыполнимыми в эксплуатации и требующими заводского оборудования и специальной оснастки. Дальнейшим усовершенствованием непрерывной системы технического обслуживания является система непрерывного технического обслуживания и ремонта (СНТОР) судов, которая предусматривает поддержание их технико-эксплуатационных характеристик на весь эксплуатационный период.
При системе непрерывного технического обслуживания и ремонта предполагаются следующие принципиальные изменения в организации технической эксплуатации судов: непрерывное проведение технического обслуживания по поддержанию судна в хорошем техническом состоянии в течение всего периода эксплуатации между заводскими ремонтами (ремонтные работы выполняются судовым экипажем и ремонтной группой) в эксплуатационно-ремонтный период; увеличение числа судовых механизмов, систем и устройств, по которым проводятся ремонтно-профилактические работы членами судового экипажа и ремонтной бригадой; расширение и увеличение поставок сменно-запасных частей, материалов и инструмента; механизация трудоемких работ.
Основным руководящим документом при переводе судов на системе непрерывного технического обслуживания и ремонта является сводный график технического обслуживания и ремонта судов на весь нормативный срок службы.
Этот график состоит из нескольких эксплуатационно-ремонтных периодов (ЭРП) и ремонтных циклов (РЦ), продолжительность которых устанавливается в соответствии с нормативами ремонта и межрейсового технического обслуживания судов в портах и зависит от типа и назначения судна.
На время эксплуатационно-ремонтного периода и в соответствии со сводным графиком судна составляются графики работ технического обслуживания и ремонта судовых технических средств. Графики составляются ежегодно на каждый календарный год межремонтного периода судовой администрацией по заведованиям.
На основании сводного графика технического обслуживания и ремонта для каждого судна составляется сводная таблица ремонта технических средств силами судового экипажа и ремонтной бригадой в период рейса по заведованиям. Судовой экипаж выполняет работы по ремонту в свободное от вахты время.
Содержание и порядок выполнения этих работ регламентированы соответствующими инструкциями. Техническое обслуживание технических средств, выполняемое экипажем в порядке вахтенного обслуживания, в техническую документацию по системе непрерывного технического обслуживания и ремонта не включают и в журналах технического состояния не отражают. Планируемый на рейс объем работ технического обслуживанияг ремонта судна и его технических средств оформляется в виде рейсового задания; при этом объем работ определяется исходя из плановой продолжительности рейса.
В период ремонтного цикла выполняются все виды ремонта: межрейсовое техническое обслуживание (МРТО); расширенное межрейсовое техническое обслуживание (РМРТО); средний и капитальный ремонты.
При внедрении системы непрерывного технического обслуживания и ремонта важное место занимает использование ЭВМ. В ЭВМ вводят данные, характеризующие эксплуатацию судна и его техническое состояние, и она выдает наиболее оптимальные графики ремонтов и технического обслуживания, объемы и состав необходимых работ. Перспективной является динамическая система технического обслуживания и ремонта (ДСТОР), которая предусматривает комплексное использование методов и средств технической диагностики для полной оценки технического состояния механизмов и двигателей судовых дизельных установок, устройств и всего судна в целом.
Нормативные данные по эксплуатации технических средств, приводимые в инструкциях, рассчитаны на самые неблагоприятные условия; при хорошем техническом обслуживании они могут быть изменены в сторону значительного увеличения межремонтных периодов. Поэтому перевод судов на систему непрерывного технического обслуживания и ремонта значительно улучшает техническую эксплуатацию судов и повышает эффективность их использования.
Межрейсовое техническое обслуживание проводится после каждого рейса или через рейс. При межрейсовом техническом обслуживании, проводимом в порту, устраняют дефекты, возникающие в процессе эксплуатации и которые силами судового экипажа во время рейса устранить нельзя. Межрейсовое техническое обслуживание проводят без докования и предъявления судна Регистру РФ.
Расширенное межрейсовое техническое обслуживание — это минимальный по объему вид ремонта, проводимый силами машинной команды или предприятия. При выполнении этих работ проводится докование судна. Во время расширенного межрейсового технического обслуживания устраняют неисправности заменой или восстановлением отдельных быстроизнашивающихся деталей, выполняют регулировочные работы, обеспечивающие безаварийную эксплуатацию механизмов до очередного планового ремонта.
Средний ремонт заключается в восстановлении первоначальных технико-эксплуатационных характеристик судовых механизмов и устройств путем изготовления и замены только изношенных деталей или поврежденных частей. Кроме того, проверяется техническое состояние остальных составных частей и устраняются обнаруженные неисправности. Во время среднего ремонта производится докование судна.
Капитальный ремонт заключается в полной разборке и дефектации механизмов и деталей, в замене или ремонте всех составных частей, сборке, регулировке и комплексной проверке. Объем работ при капитальном ремонте обычно настолько велик, что стоимость ремонта приближается к первоначальной стоимости судна, поэтому они проводятся при условии их экономической целесообразности.
Плановый гарантийный ремонт выполняют заводы-строители после первого года эксплуатации судна по рекламационным актам. Внеплановый аварийный ремонт заключается в ликвидации аварийных повреждений судна и его механизмов. Цель такого ремонта — привести судно в эксплуатационное состояние.
В настоящее время разработан целый ряд устройств, позволяющих замерять зазоры в цилиндропоршневой группе без разборки дизеля, определять состояние форсунок и т. д., т. е. выполнять поэлементное диагностирование. Однако такое диагностирование весьма трудоемко и требует больших затрат времени. Поэтому наиболее перспективны комплексные автоматические системы диагностирования, создаваемые преимущественно на базе ЭВМ.
При этом используют судовые ЭВМ или системы диагностирования, которые обрабатывают ограниченную информацию и оценивают техническое состояние отдельных узлов и агрегатов дизеля. Структурно системы диагностирования обычно совмещают с системами централизованного контроля либо выполняют автономными. Используемые в системах диагностирования ЭВМ относятся к специализированным либо универсальным мини- и микро-ЭВМ. Менее распространены более мощные ЭВМ; кроме функций контроля и диагностирования они выполняют функции управления судовыми дизельными установками и судном.
Системы диагностирования непрерывно или периодически измеряют и анализируют параметры, характеризующие качество рабочего процесса и техническое состояние дизеля. В системах диагностирования используют как обычные датчики и сигнализаторы теплотехнических параметров, так и специально разработанные средства для измерения зазоров в трущихся парах, вибрационных и акустических характеристик и других параметров, определяющих техническое состояние дизеля.
Из числа установленных на судах систем диагностирования следует отметить системы «Дататренд» фирмы «Норкострол» (Норвегия), СС10 фирмы «Бурмейстер и Вайн» (Дания) и др. К числу отечественных систем диагностирования относится система, разработанная ЦНИДИ для ВОД ПО «Звезда».
В каждой из этих систем с той или иной степенью полноты предусмотрен контроль: потока воздуха и газов, включая воздухоохладитель и газотурбонагнетатель; качества процесса топливосжигания (система топливоподачи, расход топлива, мощность двигателя, распределение нагрузок по цилиндрам); состояния элементов цилиндропоршневой группы (включая теплонапряженность, износ втулок, состояние поршневых колец), систем охлаждения воды и масла, утилизации теплоты, сепарации топлива и т. п.
В качестве внешней памяти для результатов, получаемых при индивидуальных измерениях и выводимых на индикаторы, используется магнитофон с двумя кассетами. На одной из кассет записываются все значения, измеренные через принятые интервалы, на другой — данные, автоматически выдаваемые на индикаторы при измерении технического состояния судовых дизельных установок.
ЭВМ расположена в центральном посту управления машинного отделения, а пульт оператора — на панели управления и контроля. На пульте установлены индикаторы тревожных сигналов и мнемосхема судовых дизельных установок, магнитофон с кассетами и клавиатура с кнопками для связи между оператором и ЭВМ.
На индикаторы пульта оператора поступает следующая информация: для прогнозирования технического состояния (информация об изменениях, диагностическая информация и сведения об ожидаемом времени ремонта); о тревожных сигналах (о параметрах,, которые внезапно выходят за пределы установленных значений, вместе с диагностической информацией и указаниями о способах устранения обнаруженных дефектов); о техническом состоянии основных агрегатов установки, в том числе о предполагаемом оставшемся ресурсе; о результатах измерений (на цифровом индикаторе можно получить значение любого параметра путем нажатия кнопки на клавиатуре).
На долю главного двигателя приходится 50—60 % всех затрат на техническое обслуживание; при этом до 75 % расходов приходится на те части двигателя, которые подвержены тепловым напряжениям в районе камеры сгорания. Поэтому в первую очередь и необходимо контролировать тепловую нагрузку и состояние деталей цилиндропоршневой группы, особенно у главного двигателя большой мощности.
Примером устройства для контроля состояния цилиндропоршневой группы является аппаратура фирмы «Аутроника» (Норвегия).
Для анализа тепловой нагрузки в каждый цилиндр дизеля устанавливают три датчика температуры: два во втулке и один в крышке цилиндра. Датчики размещают во втулке так, чтобы термоспай находился ниже верхнего поршневого кольца при положении поршня в ВМТ. Если герметичность недостаточна, то газы будут прорываться между кольцом и втулкой, что приведет к повышению ее температуры. Датчик, установленный в крышке цилиндра, предназначен для контроля за процессом сгорания и косвенно характеризует неисправность форсунки и топливного насоса высокого давления (ТНВД). Точность измерения составляет +2 % во всем диапазоне температур.
Каждый датчик имеет свой усилитель с выходом 1—6 мА, в котором предусмотрена компенсация температуры холодного спая. После усиления сигнал датчика поступает на анализатор тепловой нагрузки, который включает аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, стрелочный прибор температур и аварийную сигнализацию. Анализатор, оборудованный системой самоконтроля и защиты, многократно измеряет температуру в каждой точке, осредняет значения и записывает их в блок памяти. Эти данные в любой момент могут быть получены оператором на индикаторе; кроме того, мгновенные значения температур и их аварийные пределы определяют по стрелочному прибору.
Температура деталей цилиндропоршневой группы зависит от нагрузки дизеля и от параметров воздуха, поступающего в цилиндры. Чтобы учесть эту зависимость и оценить изменение температуры только из-за ухудшения технического состояния дизеля, сравнивают измеренное значение температуры с эталонным. С этой целью строят специальную номограмму.
Анализ изменения разности фактических и эталонных значений температуры в процессе эксплуатации позволяет прогнозировать остаточный ресурс дизеля.
Индикатор состояния поршневых колец получает сигналы от двух индуктивных датчиков, установленных в нижней части втулки цилиндра так, чтобы при движении поршня вниз все кольца проходили поле датчика. Торцевые поверхности датчиков находятся на одном уровне с поверхностью втулки, поэтому при прохождении каждого кольца возникает свой электрический импульс, который усиливается и подается на экран осциллоскопа. Величина и форма амплитуды импульсов характеризуют состояние поршневых колец.
В системе СС10 температурные датчики цилиндров монтируют в сверлениях, закрытых пробками со стороны рабочей поверхности цилиндра, и располагают на различных расстояниях от этой поверхности вплоть до непосредственного контакта с поршневыми кольцами. В последнем случае датчик обладает минимальной инерционностью и предназначен для определения состояния колец (прорыв газа) и задиров цилиндра. Горячий спай при этом формируется непосредственно на поверхности цилиндра за счет износа металла цилиндра (1 мкм от поверхности). Наряду с датчиками температуры и давления в системе СС10 применен датчик износа цилиндров, построенный по принципу пленочного резистора. Датчик изнашивается вместе со втулкой цилиндра и по изменению его сопротивления оценивают накопленный износ (диапазон 0—3 мм). Точность замера износа по всей шкале ±2 %, разрешающая способность менее 1 мкм, рабочая температура 633 К.
