СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
КОНТРОЛЬ ВИБРАЦИИ ВИНТОРУЛЕВЫХ КОЛОНОК МОРСКИХ СУДОВ
Б. П. Башуров, докт. техн. наук, начальник кафедры, И. Н. Николаев, аспирант, М. В. Гриценко, канд. техн. наук, А. В. Брежнев, канд техн. наук (Морская государственная академия им. адмирала Ф. Ф. Ушакова)
УДК 629.12.037.21
В настоящее время на судах и морских буксирах находят широкое применение винторулевые колонки (ВРК), поставляемые фирмами Aquamaster (Rolls Royce), Schottel (Siemens) и др.
Нормативная и техническая документация классификационных обществ (Российский морской регистр судоходства — РС [1, 2], Det Norske Veritas, Lloid Register of Shipping и т. д.) позволяет проводить освидетельствование судовых технических средств (СТС) с использованием безразборных методов диагностики путем проведения измерений, анализа результатов контроля и изменения технического состояния объектов надзора (насосы, вентиляторы, турбокомпрессоры дизелей, ВРК, центробежные сепараторы и т. д.). Результаты контроля и анализа изменения технического состояния СТС, сведения о выполненных работах при проведении технического обслуживания, а также информация об отказах и заменах деталей в период между освидетельствованиями согласовываются с РС и включаются в базу данных для проведения безразборного освидетельствования, что, в свою очередь, дает возможность судовладельцам:
/ увеличить период между разборками СТС для предъявления инспекторам РС;
У сократить продолжительность заводского ремонта и увеличить эксплуатационный период судна;
/ снизить трудозатраты на все виды ремонта и на техническое обслуживание;
/ снизить расходы на приобретение сменно-запасных частей.
Для проведения мониторинга при планово-предупредительном обслуживании ВРК и повышения эффективности технической эксплуатации разработаны методики и рекомендации по контролю и нормированию вибрации ВРК морских судов
путем контроля и исследования вибрационных характеристик.
В мероприятия по контролю вибрации ВРК входят разработка методик контроля технического состояния ВРК и линии вала и согласование ее с РС и проведение систематических (не реже одного—двух раз в год) измерений вибрационных характеристик ВРК и линии вала.
Контроль технического состояния ВРК включает в себя:
• визуальный контроль, который предполагает регулярный осмотр систем и элементов ВРК в межремонтный период. При доковании судна проводится осмотр подводных элементов ВРК в объеме, предусмотренном инструкциями по эксплуатации и рекомендациями изготовителя;
• параметрический контроль, предусматривающий наблюдение и фиксацию температуры смазочного масла в ВРК. На основании повах-тенных записей каждые 3 мес в журнал заносятся средние значения температуры за период эксплуатации;
• контроль качества масла, который проводится не реже 2 раз в год согласно одобренному РС «Сборнику инструкций по браковочным показателям всех видов сма-
171 .х
ix - 1 Т Г' м
г /
TL \
б)
Г
Рис. 1. Точки контроля вибрационного состояния ВРК: а - на корпусе ВРК; б — на подшипниках линии вала
зочных и гидравлических масел, применяемых на судах морского флота» ЯКУТ. 12-001-97 в специализированной лаборатории, сертифицированной РС;
• вибрационный контроль с помощью анализатора шума и вибрации, например SVAN 912АЕ, или иных признанных и сертифицированных приборов, работающих в узкополосном диапазоне 1—1500 Гц.
Наиболее эффективный вид контроля — вибрационный. Он дает возможность зафиксировать начальное техническое состояние ВРК и отследить его изменение в процессе эксплуатации, а также обнаружить дефекты подвижных (вращающихся) элементов на этапе их зарождения и проследить за их развитием. На основе таких наблюдений (при условии их регулярности и периодичности) возможна оценка технического состояния ВРК и прогнозирование состояния на определенный период эксплуатации.
Основные достоинства метода контроля по вибрационным параметрам:
• высокая оперативность получения результатов измерений (общая оценка технического состояния может занять от 30 мин до 1 ч непосредственно на борту судна);
• возможность определения места возникновения дефекта;
• возможность определения дефекта на этапе его возникновения, когда другими методами этого сделать невозможно;
• возможность наблюдения за развитием дефекта и недопущения достижения им критических величин и, как следствие, аварийного выхода ВРК из строя;
• составление прогноза по изменению технического состояния на определенный период, что позволяет своевременно и качественно подготовиться к проведению ремонтных работ, сократить сроки и стоимость ремонта;
• сравнительно невысокая стоимость и мобильность приборного обеспечения методов;
• возможность получения данных о состоянии не только ВРК, но и связанных с ней механизмов, элементов корпуса и т. д.
Проведение вибрационного контроля включает в себя:
а)вибрационный контроль ВРК и подшипников валопровода на трех режимах работы главного двигателя
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
в соответствующих точках не реже 1 —2 раз в год (рис. 1, а, б);
б) анализ результатов измерений, включающий в себя оценку:
технического состояния ВРК по среднеквадратичным значениям (СКЗ) уровней вибрации в диапазоне частот 10—1000 Гц;
технического состояния подшипников валопровода по СКЗ уровней вибрации в диапазоне частот 10 — 1000 Гц;
технического состояния элементов ВРК на характерных частотах верхнего редуктора, промежуточного вала, нижнего редуктора, лопастной частоте и частоте вала винта в третьоктавном диапазоне частот;
в) результатов анализа и выдачу заключения.
Предложенная схема вибрационного контроля позволяет оценить общее техническое состояние ВРК и подшипников валопровода по СКЗ
5 ■ 1 1 1 1 1 00
2га Р МО ЯНЫ Ч4СТОП вращения ГД J
/ /
S
Oaa енм частота вращения Г~
>" - ь ост / 1 1 1 1
Частот» вращения ir ром. вала
ср о / / 1 1 1
Л а-ластаа* частота |
ск о ср : / /
Частота ннжнег о ре; »I Частота верхнего р елуктщ »1
X ' со 4 / / /
1 i t г / |
5 1 0 1 0 2С 0 25 0 К Ю 3 0 4С 0 А Ч 0 5 аст 0 S5 ота 0 6С £Ги 0 65 0 7( Ю 7 0 8 0 8 0 0 9 0 10
Рис
2. Узкополосный спектр вибрации ВРК типа SRP1010 «Schottel» в точке IX (режим работы ГД при n = 1800 об/мин)
(пункты а, б) и дать заключение об их техническом состоянии. Оценка технического состояния элементов ВРК и валопровода (пункт в) позволяет провести анализ и выявить причины возникновения повышенной вибрации, т. е. выявить неисправный элемент.
СКЗ вибрации в диапазоне 10—1000 Гц и третьоктавном диапазоне рассчитывается по формуле
СКЗ = VS72,
где vn — уровни виброскорости в соответствующих полосах узкополосного спектра.
Характерные частоты узлов ВРК рассчитываются на основании анализа кинематической схемы.
Техническое состояние элементов оценивается в третьоктавном диапазоне на характерных частотах верхнего редуктора, промежуточного вала, нижнего редуктора и лопастной частоте гребного винта.
В качестве примера на рис. 2 приводится спектр вибрации ВРК SRP1010 «Schottel» буксирного судна в точке IX при работе главного двигателя (ГД) на режиме n = 1800 об/мин.
Результаты контроля ВРК обрабатываются в следующем порядке:
— определение СКЗ в диапазоне 10—1000 Гц;
— анализ вибрации по элементам ВРК в характерных третьоктав-
а)
\ s s
>41
СО
U
б)
S S
• IX • 1Y A1Z 02Х o2Y А 2Z ■Корпус •
л
л
*
i ■
■
Относительная частота вращения ГД n,%
со и
♦ IX ♦ 1Y A1Z о IX ОЗУ д22 ■ Kopnve
i £ l
А К
ро es ioi
Относительная частота вращения ГД n,%
Рис. 3. СКЗ уровней вибрации ВРК: а — US205 «Aquamaster» в точке IX (по результатам 8 измерений); б — ВРК SRP1010 «Schottel» в точке IX (по результатам 3 измерений]
З С
б)
р
Кап горн» со СТОЯЛИ •С'
лкгори состоя к 1« "В"
К»т тори со ПИМВ А"
вон SSM 70% 75% WH J5% 90% ИМ 100% 105% 110% IIS«
Относительная частота вращения ГД n,%
З С
55% 00% 65% 70% 75% S0% В5% ?0% 95% 100% 105% t!0% 115%
Относительная частота вращения ГД n,%
Рис. 4. Категории состояния ВРК: а — US205 «Aquamaster» в зависимости от СКЗ уровней вибрации и режима работы ГД (линия вала без карданной передачи); б — ВРК SRP1010 ВРК «Schottel» в зависимости от СКЗ уровней вибрации и режима работы ГД (линия вала с карданной передачей]
СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
ных полосах или в узкополосном диапазоне.
Основные характерные частоты вибрации узлов ВРК
Основная частота вибрации
ведущего вала ................fo = пд/60
2-я гармоника частоты вращения
ведущего вала ................/2гр = 2f0
Частота вибрации промежуточного вала .........................f = п /(60/ ]
■> пр в' 1 в'
Частота вибрации верхнего
редуктора ....................Др = foz■
Частота вибрации нижнего
редуктора ....................Др = fпpZз
Лопастная частота вибрации .....f = fввZл
П р и н я т ы е о б о з н а ч е н и я: п — частота
д
вращения ГД, об/мин; / /н — передаточное отношение верхнего и нижнего редуктора соответственно; — число лопастей винта; z], z3— число зубьев шестерни верхнего и нижнего редуктора соответственно.
Относительная частота вращения ГД рассчитывается по формуле
п = п/п 100% ,
' ном '
где пном — номинальная частота вращения ГД.
Результаты измерений вибрации ВРК в точке IX (см. рис. 1, а) буксиров на различных режимах работы ГД показывают, что СКЗ уровней вибрации для ВРК типа US205 «Aquamaster» при изменении относительной частоты вращения ГД от 0,6 до 0,95 лежат в пределах 2—4 мм/с (рис. 3, а). Вибрация на ВРК типа SRP1010 «Schottle» пр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.