АНАЛИЗ МАСЛА НА СОДЕРЖАНИЕ ПРОДУКТОВ ИЗНОСА КАК МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СУДОВОГО РЕДУКТОРА
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Рассматриваются результаты определения концентрации продуктов износа в масле редукторов судовых дизель-редукторных агрегатов промысловых судов с целью использования их для безразборной диагностики технического состояния. Отмечено, что конечная цель диагностики по продуктам износа складывается из выявления повышения скорости износа для принятия соответствующих мер и попытки прогнозирования возможной аварии. Приведена статистика за несколько лет контроля по нескольким типам редукторов (редуктор TKG2-0350 судов типа «Атлантик-335», редуктор SL2×3000 судов типа «Горизонт», редуктор судов типа «Атлантик-488», главный (типа «Киев») и раздаточный редуктор судов типа «Альпинист»). Представлена формула теоретического определения концентрации продуктов износа в смазочном масле, проиллюстрирована кривая изменения концентрации продуктов износа. Сделаны выводы об информативности и надежности использования концентрации продуктов износа как диагностического параметра для определения технического состояния редуктора. Приводятся основные причины низкой информативности метода определения продуктов износа в масле. Высокие концентрации отдельных металлов в продуктах износа в смазочном масле не обязательно подтверждают факт аварийного износа деталей редуктора. Прежде чем осуществлять разборку редуктора, приводящую к снижению его ресурсов, необходимо провести диагностику различными методами. Рекомендовано проводить анализ для обнаружения критических износов деталей редуктора не менее двух раз в год (каждые шесть месяцев работы). Предложены возможные способы совершенствования метода диагностики по продуктам износа в масле

Ключевые слова:
редуктор, дизель-редукторный агрегат, продукты износа, безразборная диагностика, диагностические параметры
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение

Редукторы дизель-редукторных агрегатов являются распространенными элементами судовых энергетических установок, они эксплуатируются как на промысловых рыболовных судах, так и на транспортных судах различного назначения. Редукторы предназначены для передачи крутящего момента на гребной винт и привода валогенераторов постоянного и переменного тока. Редукторы имеют различную конструкцию: с горизонтальным и вертикальным расположением валов, разные передаточные отношения, конструкции подшипников узлов с подшипниками качения и скольжения. Как у любого сложного механического агрегата, у редуктора необходимо систематически контролировать техническое состояние.

В настоящее время могут применяться самые разные методы безразборной диагностики технического состояния редуктора: вибродиагностика с различными диапазонами вибрационного сигнала и методами его обработки, термометрические методы с использованием тепловизоров и диагностика редуктора по продуктам износа в масле [1].

 

Материалы и методы исследования

С диагностическими целями могут применяться различные методы количественного определения и анализа состава продуктов износа в масле. В целом, их можно разделить на две группы: определение химических элементов (металлов) в составе частиц износа и феррография – контроль размеров и вида частиц, определяемых видом износа [1, 2].

Первый метод основан на определении элементного состава и количества металлов в масле. Диагностическим параметров в этом случае является предельная концентрация частиц износа, а изнашиваемая деталь определяется по химическому составу металлов (например, наличие большого количества меди, цинка и свинца свидетельствует об износе подшипников) [2]. Учитывается и тренд изменения концентрации по времени.

При использовании первого метода применяется спектральный анализ масла в различных частотных диапазонах для видимого и для рентгеновского излучений.

Для проведения подобных анализов используются портативные спектроанализаторы, например, российские серии «Спектроскан» или аналогичные трибологической лаборатории MetallChek.

Во время работы в агрегат может доливаться масло, продукты износа постоянно удаляются из масла фильтрами. Теоретически концентрацию продуктов износа [2] возможно определять по формуле

                                                                                                       (1)

где K0 и K – начальная и текущая концентрации продуктов износа в смазочном масле, г/т;
Q0 – емкость масляной системы; g – интенсивность поступления продуктов износа, г/ч;
А = gф + gу, г/ч; t – время эксплуатации агрегата после долива масла, ч.

Разумно предположить, что зависимость (1) справедлива и для редукторов судовых дизель-редукторных агрегатов, в них также происходит динамическая стабилизация концентрации продуктов износа. Эта концентрация и может быть принята в качестве диагностического параметра. На рис. 1 приведена кривая изменения концентрации продуктов износа и влияние на нее добавок  масла в систему.

 

 

Рис. 1. Кривая изменения концентрации продуктов износа

 

В целом, цель диагностики по продуктам износа заключается в решении двух связанных задач: выявить повышение скорости износа для принятия соответствующих мер и попытаться прогнозировать возможную аварию.

Приведенные в настоящем исследовании результаты диагностики были получены при анализе масла на продукты износа на рентгеноспектральном анализаторе Барс 3.

Рассмотрим подробно методику исследования. Перед проведением анализа проба тщательно перемешивается на специальном стенде. Затем, перед анализом в приборе, масло фильтруется через бумажный фильтр. Фильтр просушивается, и проводится определение качественного и количественного состава металлов, входящих в продукты износа, выделенные на фильтре.

Анализатор позволяет определять содержание в продуктах износа железа, меди, свинца. Проводилось несколько измерений, и определялось среднее значение содержания металлов в пробе.

Отбор проб масла для процесса определения продуктов износа проводился перед очередными освидетельствованиями судна (перед ремонтом); кроме того, анализ на продукты износа проводился перед ежегодными освидетельствованиями (как часть анализа смазочного масла редуктора) и во всех случаях, когда масло из редуктора сдавалось в лабораторию для проведения стандартного физико-химического анализа.

Таким образом, с некоторым приближением можно считать, что указанное динамическое равновесие устанавливалось на момент отбора пробы из редуктора. Пробы отбирались с работающего редуктора в стандартную (0,5 л) бутылку.

Основная безразборная диагностика технического состояния редуктора перед ремонтом проводилась методами вибродиагностики с контролем технического состояния зубчатого зацепления по третьоктавному спектру и подшипников качения или скольжения по анализу огибающей высокочастотной компоненты сигнала [3].

В общей сложности комбинацией этих методов были проведены работы по диагностике на более чем ста различных судовых редукторах. В настоящей работе приведены результаты диагностики для редукторов, которые отслеживались в течение некоторого времени.

 

Результаты исследования

Ниже приводятся результаты определения металлов в продуктах износа в масле для различных типов редукторов.

Редуктор TKG2-0350 судов типа «Атлантик-333». Редуктор передает крутящий момент от двух главных двигателей на гребной винт и два валогенератора: переменного и постоянного тока. Редуктор имеет четыре подшипниковых узла с подшипниками качения и шесть с подшипниками скольжения.

Результаты определения концентрации железа и меди в смазочном масле редуктора
приведены на рис. 2.

 

а

 

б

 

Рис. 2. Результаты определения концентрации: а – железа; б – меди
в продуктах износа для редуктора TKG2-0350

 

Редуктор SL2×3000 судов типа «Горизонт». Редуктор передает крутящий момент от двух главных двигателей на гребной винт и два валогенератора переменного тока. Редуктор имеет четыре подшипниковых узла с подшипниками качения и шесть с подшипниками скольжения. Результаты определения концентрации железа и меди в смазочном масле редуктора приведены на рис. 3.

 

а

 

б

 

Рис. 3. Результаты определения концентрации: а – железа; б – меди
в продуктах износа для редуктора SL2×3000

 

Редуктор судов типа «Атлантик-488». Редуктор передает крутящий момент от двух главных двигателей на гребной винт и два валогенератора переменного тока. Редуктор имеет десять подшипниковых узлов с подшипниками качения и два с подшипниками скольжения. Результаты определения концентрации железа и меди в смазочном масле редуктора приведены на рис. 4.

 

а

 

Рис. 4. Результаты определения концентрации:
а – железа в продуктах износа для редуктора судов типа «Атлантик-488»

б

 

Рис. 4. Окончание. Результаты определения концентрации:
б – меди в продуктах износа для редуктора судов типа «Атлантик-488»

 

Главный редуктор (типа «Киев») судов типа «Альпинист». Редуктор передает крутящий момент от главного двигателя на гребной винт и раздаточный редуктор. Редуктор имеет два подшипниковых узла с подшипниками качения и восемь с подшипниками скольжения. Результаты определения концентрации железа и меди в смазочном масле редуктора приведены на рис. 5.

 

а