Erimai Curs

UNIVERSITATEA MARITIM CONSTANA

Facultatea Electromecanic

EXPLOATAREA REPARAREA

I NTREINEREA

MOTOARELOR NAVALE

Sl. dr. ing. Sabu Adrian

CONSTANA 2012

CUPRINS

i

Exploatarea repararea i ntreinerea motoarelor navale Curs i aplicaii

CUPRINS

INTRODUCERE.1

UNITATEA DE NVARE NR. 1:FIABILITATEA MOTOARELOR NAVALE .. 4

1.1 CONSIDERAII GENERALE ......................................................................................... 5

1.2. ETAPE DE REALIZARE A FIABILITII ..................................................................... 8

1.3. FUNCII DE FIABILITATE ......................................................................................... 10

1.4. VARIAIA FIABILITII UNUI MOTOR NAVAL N FUNCIE DE DURATA DE

FUNCIONARE ................................................................................................................. 14

1.5. CALCULUL FIABILITII MOTORULUI NAVAL PRIN METODA WEIBULL ........... 17

TEST DE AUTOEVALUARE LA UNITATEA DE NVARE NR. 1 ................................. 21

LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 1 ................................. 22

BIBLIOGRAFIE PENTRU UNITATEA DE INVATARE NR. 1 ........................................... 24

UNITATEA DE NVARE NR. 2: NTRINEREA, REPARAREA I

DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE ........................................................... 25

OBIECTIVELE UNITATII DE INVATARE NR. 2 ................................................................ 27

2.1 DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE I REPARAREA MOTOARELOR NAVALE. 27

2.1.1. Generaliti asupra uzurii motoarelor cu ardere intern ........................................ 27

2.1.2. Consideraii generale privind repararea motoarelor cu ardere intern.................. 29

2.1.3 Verificarea strii tehnice fr demontarea motorului ............................................. 31

2.1.3.1 Aprecierea strii tehnice dup analiza uleiului ................................................ 31 2.1.3.2 Aprecierea strii tehnice pe baza analizei gazelor de evacuare ..................... 32 2.1.3.3 Aprecierea strii tehnice pe cale pneumatic ................................................. 34 2.1.3.4 Aprecierea strii tehnice dup zgomote i vibraii ........................................... 34

2.1.4 Verificarea strii tehnice dup demontare ............................................................. 38

2.1.4.1. Trierea pieselor .............................................................................................. 38 2.1.4.2 Controlul defectelor ascunse........................................................................... 39 2.1.4.3 Controlul uzurilor i defectelor de suprafa .................................................... 41 2.1.4.4 Controlul arborilor ........................................................................................... 42 2.1.4.5 Controlul angrenajelor cu roi dinate .............................................................. 45 2.1.4.6 Controlul lagrelor de rostogolire .................................................................... 48 2.1.4.7 Controlul arcurilor ............................................................................................ 51

2.1.5 Metode de restabilire a ajustajelor motoarelor cu ardere intern ........................... 52

2.1.5.1 Metoda treptelor de reparaie .......................................................................... 52 2.1.5.2 Metoda compensrii uzurilor prin aport de material sau prin piese intermediare .................................................................................................................................... 55

CUPRINS

ii


2.1.5.3 Metoda reglrii jocurilor sau schimbarea poziiei pieselor............................... 57 2.1.5.4 Metoda utilizrii pieselor de schimb ................................................................ 57

2.2 DEFECIUNILE, NTREINEREA I REPARAREA MOTOARELOR NAVALE ........ 58

2.2.1 Generaliti ............................................................................................................ 58

2.2.2 Mecanismul motor ................................................................................................. 61

2.2.2.1 Pistonul, tija pistonului, caseta de etanare, bolul i segmenii ..................... 62 2.2.2.2 Capul de cruce ............................................................................................... 94 2.2.2.3 Biela.............................................................................................................. 106 2.2.2.4 Arborele cotit ................................................................................................ 117

2.2.3. Prile fixe .......................................................................................................... 150

2.2.3.1. Chiulasa ....................................................................................................... 150 2.2.3.2.Cmaa ........................................................................................................ 167 2.2.3.3. Carcasa motorului ....................................................................................... 179

2.2.4 Sisteme i agregare auxiliare ale motoarelor navale ........................................... 194

2.2.4.1 Sistemul de injecie ....................................................................................... 194 2.2.4.2 Dispozitive de separare i filtrare .................................................................. 225 2.2.4.3 Sistemul de distribuie................................................................................... 249

2.2.5. Defeciuni i diagnoze caracteristice ale motorului naval ................................... 267

2.2.5.1. Defeciuni caracteristice ale motoarelor navale i metode de nlturare ...... 268 2.2.5.2. Controlul funcionrii motoarelor navale utiliznd diagrama indicat ........... 274

2.2.6. Rodajul motoarelor navale ................................................................................. 287

2.2.6.1. Generaliti .................................................................................................. 287 2.2.6.2. Pregtirea motorului pentru rodaj ................................................................ 288 2.2.6.3. Rodajul motorului dup verificarea strii tehnice a acestuia, prin demontare fr nlocuire de organe (program prescurtat) .......................................................... 288 2.2.6.4 Rodajul motorului dup verificarea strii tehnice a acestuia, prin demontare cu nlocuire de organe (program normal) ...................................................................... 290 2.2.6.5. Reglarea motorului n timpul rodajului ......................................................... 291

TEST DE AUTOEVALUARE LA UNITATEA DE NVARE NR. 2 ............................... 293

LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 2 .............................. 294

BIBLIOGRAFIE PENTRU UNITATEA DE INVATARE NR. 2 ......................................... 301

UNITATEA DE NVARE NR. 3: OPERAREA MOTOARELOR I A

INSTALAIILOR AUXILIARE ....................................................................... 303

3.1. NTREINEREA MOTOARELOR NAVALE ............................................................. 304

3.1.1. ntreinerea motoarelor navale aflate n staionare ............................................. 305

3.1.2. Meninerea sistemelor motorului diesel pregtite pentru funcionare ................. 307

3.1.3. Pregtirea motorului naval pentru pornire i pornirea acestuia .......................... 308

3.1.3.1. Pregtirea normal a motorului pentru pornire ............................................ 308 3.1.3.2. Pregtirea sistemului de ungere .................................................................. 310 3.1.3.3. Pregtirea sistemului de rcire .................................................................... 311 3.1.3.4. Pregtirea sistemului de combustibil ........................................................... 311

CUPRINS

iii


3.1.3.5. Pregtirea sistemului de evacuare ............................................................... 311 3.1.3.6. Pregtirea sistemului de pornire cu aer comprimat ...................................... 312 3.1.3.7. Pregtirea liniei axiale .................................................................................. 312 3.1.3.8. Pregtirea rapid a motorului ....................................................................... 313 3.1.3.9. Pornirea motorului diesel ............................................................................. 314 3.1.3.10. Pornirea motorului cu aer comprimat ......................................................... 314 3.1.3.11. Pornirea cu demaror electric a motorului diesel naval ............................... 315 3.1.3.12. Schimbarea sensului de rotaie a propulsorului ......................................... 316

3.2. EXPLOATAREA I SUPRAVEGHEREA INSTALAIILOR PE DURATA

FUNCIONRII MOTORULUI NAVAL ........................................................................... 316

3.2.1. nclzirea i introducerea n sarcin a motorului ................................................ 316

3.2.2. Supravegherea motorului n funcionare ............................................................. 319


LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 3 ............................... 325


UNITATEA DE NVARE NR. 4: ASIGURAREA BUNEI FUNCIONRI

PRIN CALITATEA AGENTILOR DE LUCRU ................................................ 339

OBIECTIVELE UNITATII DE INVATARE NR. 4 .............................................................. 342

4.1 COMBUSTIBILI NAVALI ........................................................................................... 342

4.1.1 Generaliti .......................................................................................................... 342

4.1.2 Procedee de rafinare ........................................................................................... 343

4.1.3 Clasificarea combustibililor navali ........................................................................ 345

4.1.4 Proprieti fizico-chimice ale combustibililor ........................................................ 349

4.1.4.1 Vscozitatea: ................................................................................................ 349 4.1.4.2 Densitatea ..................................................................................................... 350 4.1.4.3 Punctul de inflamabilitate (flash point) .......................................................... 350 4.1.4.4 Punct de curgere. Punct de tulburare. Punct de congelare ........................... 351 4.1.4.5 Cifra cetanic (cetane number CC) ............................................................... 351 4.1.4.6 Indicele diesel ............................................................................................... 352 4.1.4.7 Puterea caloric (calorific value) ................................................................... 353 4.1.4.8 Coninutul de sulf (sulphur content) .............................................................. 353 4.1.4.9 Coninutul de ap (water content) ................................................................. 353 4.1.4.10 Coninutul de cenu (ash content) ............................................................ 353 4.1.4.11 Caltile de aprindere .................................................................................. 354 4.1.4.12 Indicele de cocs sau coninutul de reziduu de carbon (carbon residue) ...... 354 4.1.4.13 Sedimentele sau impuritile mecanice (total existent sediment) ................ 354

4.2 LUBRIFIANI NAVALI .............................................................................................. 356

4.2.1 Generaliti .......................................................................................................... 356

4.2.2 Clasificarea lubrifianilor navali ............................................................................ 359

CUPRINS

iv


4.2.2.1 Clasificarea dup compoziia uleiului ............................................................ 359 4.2.2.2 Clasificarea uleiurilor dup utilizare .............................................................. 361 4.2.2.3 Clasificarea uleiurilor dup vscozitate......................................................... 362

4.2.3 Proprietile uleiurilor .......................................................................................... 363

4.2.3.1 Vscozitatea ................................................................................................. 364 4.2.3.2 Densitatea .................................................................................................... 365 4.2.3.3 Punct de inflamabilitate. Volatilitate .............................................................. 365 4.2.3.4 Punct de curgere. Punct de tulburare. Punct de congelare .......................... 365 4.2.3.5 Cifra de neutralizare ..................................................................................... 366 4.2.3.6 Cifra de bazicitate total ............................................................................... 367 4.2.3.7 Stabilitatea la oxidare i termic ................................................................... 367 4.2.3.8 Coroziunea ................................................................................................... 367 4.2.3.9 Onctuozitatea ............................................................................................... 368 4.2.3.10 Detergena .................................................................................................. 368 4.2.3.11 Dispersana ................................................................................................ 368 4.2.3.12 Stabilitatea la spumare ............................................................................... 369 4.2.3.13 Coninutul de ap ....................................................................................... 369 4.2.3.14 Emulsionarea (emulsification) ..................................................................... 369 4.2.3.15 Coninutul de impuriti mecanice ............................................................... 370 4.2.3.16 Coninutul de cenu .................................................................................. 370 4.2.3.17 Cifra de cocs ............................................................................................... 370 4.2.3.18 Culoarea ..................................................................................................... 370 4.2.3.19 Fluorescena ............................................................................................... 370

4.2.3 Aditivi .................................................................................................................. 371

4.2.3.1 Generaliti ................................................................................................... 371 4.2.3.2 Clasificarea aditivilor ..................................................................................... 372 4.2.3.3 Proprietile aditivilor .................................................................................... 373

4.2.4 Aspecte ale exploatrii lubrifianilor n motoare cu ardere intern ....................... 375

4.2.4.1 Lubrifiani utilizai n sistemele de ungere ale motoarelor cu ardere intern navale ....................................................................................................................... 375 4.2.4.2 Uleiuri pentru motoare semirapide ................................................................ 377 4.2.4.3 Uleiuri pentru motoare lente cu cap de cruce ............................................... 377 4.2.4.4 Degradarea uleiurilor i formarea depunerilor .............................................. 379 4.2.4.5 Regenerarea lubrifianilor ............................................................................. 380 4.2.4.6 Consumul de lubrifiant n motoarele termice ................................................ 381 4.2.4.7 Optimizarea ungerii i exploatrii motoarelor termice ................................... 382

4.3 APA DE RCIRE. INDICI DE CALITATE. CONTROLUL CALITII AGENTULUI DE

RCIRE. TRATAREA APEI ............................................................................................ 387

4.3.1. Indici de calitate ................................................................................................. 387

4.3.1.1 Aciditatea apei (pH-ul) .................................................................................. 388 4.3.1.2 Alcalinitatea .................................................................................................. 390 4.3.1.3 Duritatea ....................................................................................................... 391 4.3.1.4 Coninutul de sruri (salinitatea) ................................................................... 392 4.3.1.5 Coninutul de oxigen ..................................................................................... 393 4.3.1.6 Oxidabilitatea ................................................................................................ 393 4.3.1.7 Coninutul de ulei .......................................................................................... 394 4.3.1.8 Transparena ................................................................................................ 394

CUPRINS

v


4.3.2 Controlul calitii agentului de rcire. Tratarea apei............................................. 394

4.3.2.1. Mecanismul formrii crustelor (pietrei). Msuri de prevenire ....................... 394 4.3.2.2. Eroziunea i coroziunea. Msuri de prevenire ............................................. 396 4.3.2.3 Curarea tancurilor i a spaiilor de rcire ................................................... 398 4.3.2.4. Analiza agentului de rcire ........................................................................... 399 4.3.2.5 Importana tratrii apei .................................................................................. 401


LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 4 ............................... 402


Introducere

1


EXPLOATAREA REPARAREA I

NTREINEREA MOTOARELOR NAVALE

Curs i aplicaii

INTRODUCERE

Stimate student,

i urez bun venit la cursul de EXPLOATAREA REPARAREA I

NTREINEREA MOTOARELOR NAVALE.

Acest curs este destinat familiarizrii studenilor sistestemele de automatizare

existente n echipamentele i sistemele existente la bordul navelor maritime

comerciale.

M numesc Sabu Adrian (n. 1967) i sunt lector universitar, n cadrul

Facultii de Inginerie Mecanic Naval din cadrul Universitii Maritime din

Constana din anul 2004. Sunt liceniat n Tehnologia Construciilor de Maini

al Universitii Tehnice Traian Vuia din Timioara, Facultatea de Mecanic,

Specializarea Mecatronic i Electromecanic Naval a Universitii Maritime

din Constana. n anul 2007 am obinut diploma de doctor n Inginerie

Mecanic, la Universitatea Transilvania din Braov.

Am absolvit numeroase cursuri de perfecionare pentru mbuntirea

capacitii de comunicare i a lucrului n echip.

Am publicat, n calitate de unic autor sau coautor, 9 cri de specialitate n

edituri recunoscute n ar i n strintate, precum i peste 50 articolele/studii

Introducere

2


n reviste de specialitate de circulaie naional i internaional i/sau n

volumele unor manifestri tiinifice naionale i internaionale.

n cadrul Facultii de Electromecanic a Universitii Maritime din Constana,

susin urmtoarele cursuri: Automatizarea sistemelor de propulsie naval,

Exploatarea repararea i ntreinerea motoarelor cu ardere intern navale,

Dinamica fluidelor polifazice poluante, Instalaii i echipamente de ardere,

Metode i procedee tehnologice, Prevenirea polurii la bordul navelor,

Combaterea i lupta contra incendiilor la bordul navelor.

Prin parcurgerea acestui caiet pentru studiu individual, participarea la

activitile tutoriale, dumneavoastr ar trebui s v mbogii cunotinele

referitoare la:

1. nsuirea principiilor de diagnosticare a strii tehnice a motoarelor

navale i a sistemelor auxiliare;

2. Repararea i ntreinerea motoarelor navale i a instalaiilor auxiliare;

rodarea, pregtirea pentru reparaii, i pentru punerea n funciune.

3. Cunoaterea principiilor de operare ale motoarelor i instalaiilor

auxiliare, deservirea n timpul funcionrii.

4. Organizarea activitii la bordul navei i n compartimentul main n

conformitate cu cerinele: IMO, STCW i a societilor de clasificare.

5. Urmrirea fiabilitii motoarelor navale n exploatare.

6. Modaliti de asigurare a bunei funcionri a motoarelor i instalaiilor

auxiliare prin asigurarea calitii agenilor de lucru; combustibil, ulei,

ap.

Pentru un bun dialog consider c trebuie precizate anumite aspecte legate de

procedura comunicrii.

Manualul de fa este organizat n uniti de nvare, fiecare dintre acestea

coninnd o parte de prezentare teoretic a subiectului tratat, o parte de teste

de autoevaluare, rezolvrile acestora, precum i o lucrare de verificare final.

La nceputul fiecrei uniti de nvare vor fi detaliate obiectivele propuse n

respectiva unitate de nvare.

Introducere

3


Testele de autoevaluare sunt necesare pentru a fixa cunotinele dobndite n

fiecare unitate de nvare i pentru a permite evaluarea continu a

dumneavoastr.

La sfritul fiecrei uniti de nvare se regsete un decupaj minimal din

bibliografia manualului, decupaj necesar de parcurs pentru aprofundarea i

nelegerea complet a noiunilor expuse pe durata unitii de nvare

corespondent.

Testele de evaluare sunt necesare pentru a permite evaluarea continu a

studentului.

Lucrarea de verificare reprezint o evaluare final la sfritul fiecrei etape de

nvare; aceast lucrare o vei transmite prin e-mail la adresa

[email protected] pentru corectare i eventualele comentarii.

Pe prima pagin a lucrrii se vor scrie urmtoarele informaii: numele acestei

discipline (Exploatarea repararea i ntreinerea motoarelor navale), numrul

lucrrii de verificare (Lucrarea de verificare nr..), numele i prenumele i

adresa dumneavoastr de email.

V recomand s scriei clar rspunsurile la ntrebri. Dac este posibil,

utilizai un procesor de texte. Pentru comentariile tutorelui, lsai o distan de

circa 5 cm ntre rspunsuri.

Pentru securitatea lucrrii v recomand s v inserai numele pe fiecare

pagin.

Spor la nvat i s obinei rezultate foarte bune!

Lector. Univ. Dr. ing. Sabu Adrian

Fiabilitatea motoarelor navale

4

Exploatarea, repararea i ntreinerea motoarelor navale Curs i aplicaii

UNITATEA DE NVARE NR. 1:FIABILITATEA

MOTOARELOR NAVALE

CUPRINS

UNITATEA DE NVARE NR. 1:FIABILITATEA MOTOARELOR NAVALE .. 4

1.1 CONSIDERAII GENERALE ..................................................................................... 5

1.2. ETAPE DE REALIZARE A FIABILITII ...................................................................... 8

1.3. FUNCII DE FIABILITATE ......................................................................................... 10

1.4. VARIAIA FIABILITII UNUI MOTOR NAVAL N FUNCIE DE DURATA DE

FUNCIONARE ................................................................................................................. 14

1.5. CALCULUL FIABILITII MOTORULUI NAVAL PRIN METODA WEIBULL .............. 17

TEST DE AUTOEVALUARE LA UNITATEA DE NVARE NR. 1................................... 21

LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 1 .................................. 22

BIBLIOGRAFIE PENTRU UNITATEA DE INVATARE NR. 1 ............................................ 24


5


OBIECTIVELE unitii de nvare nr. 1

Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 1 sunt:

Familiarizarea cu terminologia specific domeniului i n

mod deosebit, cea legat de fiabilitate.

Cunoaterea aspectelor generale ce definesc fiabilitatea

Cunoaterea modului de realizare a fiabilitii

Cunoaterea metodologiei de calcul a fiabilitii

motoarelor.

Cunoaterea metodelor de meninere a fiabilitii

motoarelor i instalaiilor de propulsie navale n

exploatare

1.1 CONSIDERAII GENERALE

Fiabilitatea este probabilitatea ca un sistem tehnic (motor sau echipament naval) s

funcioneze fr scderea performanelor i fr defeciuni, n condiii determinate i ntr-o

perioad de timp definit.

Noiunea de fiabilitate, introdus n 1956, difer de cea de control al calitii:

prin control al calitii se face msurarea calitii produsului n momentul zero al

vieii sale;

prin fiabilitate se reflect msurarea calitii n timp.

n teoria i practica fiabilitii se utilizeaz dou noiuni:

fiabilitate previzional (ideal);

fiabilitate operaional.

Factorii care influeneaz fiabilitatea unui sistem tehnic sunt:

imperfeciunea concepiei, incluznd i parametrii alei n proiectare;

tehnologie inadecvat i instabilitatea calitii n procesul de producie;

calitatea slab i instabilitatea proprietilor materialelor folosite n construcie;

defectele produselor achiziionate de a ali furnizori;


6


nclcarea regulilor de exploatare i ntreinere a motoarelor.

Deci, la realizarea fiabilitii unui produs particip:

organele de cercetare, proiectare i inginerie tehnologic;

organele de fabricaie i experimentare;

organele de exploatare i reparaii.

Creterea fiabilitii i a resurselor tehnice ale echipamentelor navale constituie

deziderate ce conduc la:

creterea siguranei transportului naval;

reducerea cheltuielilor de exploatare;

eliberarea unor capaciti de fabricaie i reparaie;

reducerea volumului de nlocuire a componentelor defectate, de control, de lucrri

regulamentare i de refacere a capacitii;

creterea distanelor (zonelor de navigaie, la aceeai autonomie, prin eliminarea

unor escale tehnice).

Condiiile de baz ale unei concordane depline a echipamentelor navale cu

necesitile de fiabilitate reprezint o respectare sever a regulii: fiabilitatea se introduce prin

proiectare, se asigur n producie i se menine n exploatare.

Disciplina tiinific care analizeaz posibilitatea fizic i matematic de apariie a

defectelor, care studiaz i aprofundeaz toate metodele de asigurare i analiz a fiabilitii

prin ncercri n exploatare a produsului n scopul realizrii nivelului necesar al fiabilitii sale

se numete teoria fiabilitii. Aceasta este o tiin complex, care se bazeaz pe

urmtoarele discipline:

teoria probabilitii i statistica matematic;

teoria motoarelor cu ardere intern navale, a echipamentelor i sistemelor aferente

i proiectarea acestora;

studiul materialelor i rezistena materialelor;

realizarea tehnologic a produselor;

teoria i practica exploatrii.

Practica fiabilitii se bazeaz pe:

metode moderne de proiectare i calcul al caracteristicilor funcionale, de sarcin i

exploatare ale produselor navale;

admiterea i asimilarea n producie a metodelor de obinere a materialelor cu

caracteristici mbuntite, de rezisten, fiabilitate i tehnologie;


7


metode de analiz i ncercare prin determinarea nivelului de fiabilitate i studierea

cauzelor de apariie a defectelor.

Vom face, n cele ce urmeaz, cteva precizri n ceea ce privete corelaia fiabilitate-

mentanabilitate n tehnica naval. Astfel, dei nsi noiunea de fiabilitate ridic unele

dificulti de definire i aplicare, mentenabilitatea nu se bucur nici pn n prezent de o

definire unanim acceptat i, drept urmare, specificitatea sa ca parametru al concepiei ridic

ntrebri justificate.

Pentru exemplificare, se dau trei definiii n uz pentru mentenabilitate:

Proprietatea unui produs exprimat prin probabilitatea ca acesta s poat fi

supravegheat, ntreinut i reparat ntr-o anumit perioad de timp (STAS 8174-

73).

Caracteristica unui produs exprimat prin probabilitatea ca acesta s fie inut sau

adus la condiii specificate ntr-o perioad dat de timp, atunci cnd ntreinerea sa

este realizat cu procedeele i materialele prescrise.

Perioada medie de timp necesar aducerii unui produs n stare corect de

funcionare de ctre personal calificat cu uneltele i utilajele necesare.

Dac se face uz de definirea mentenabilitii ca durata medie a reparaiei, devine

evident necesar msurarea acesteia. Pentru aceasta, trebuie determinate duratele tuturor

tipurilor de reparaii posibile, n condiii ideale, dup care se poate calcula valoarea medie a

acestor durate.

Sunt deci necesare date asupra fiabilitii, deoarece aceasta informeaz despre

defectri.

S-a ajuns astfel la o relaie mentenabilitate-fiabilitate, a crei existen lmurete faptul

fundamental c i mentenabilitatea este un factor al proiectrii: costurile reparaiilor unor

produse similare sau a celor din generaia precedent, precum i informaiile despre

defectrile acestora, trebuie luate n considerare la proiectarea mbuntirilor produselor cu

privire la asamblare, demontare i nlocuirea componentelor.

Atenia pe care concepia trebuie s o acorde problemelor menionate este motivat n

cele din urm de necesitatea de a produce marf vandabil, cerut pe pia n virtutea

calitilor pretinse de utilizatori.


8


1.2. ETAPE DE REALIZARE A FIABILITII

Procesul de elaborare a unui echipament naval, privitor la fiabilitate, comport:

predicia (prevederea);

proiectarea;

realizarea;

ncercarea.

Predicia fiabilitii este procesul prin care se face o estimare numeric a capacitii pe

care trebuie s o aib un echipament de a-i realiza funcia fr a se defecta.

Etapele generale de predicie sunt urmtoarele:

definirea sistemului i a manifestrilor ce vor fi considerate defecte ale sale;

figurarea unei scheme bloc a fiabilitii, corespunztor conexiunilor dintre

elementele eseniale, de a cror bun funcionare depinde comportarea ntregului

sistem;

ntocmirea listei componentelor fiecrui element i a solicitrilor posibile;

selectarea datelor de fiabilitate ale componentelor (informaii referitoare la defecte

grave, limite de tolerane, condiii de ambian i operaionale);

determinarea distribuiilor defectrii pentru fiecare component, subansamblu sau

modul din sistem);

determinarea distribuiilor defectrii elementelor sistemului, pe baza distribuiilor

defectrii componentelor;

determinarea indicelui corespunztor de fiabilitate prin intermediul funciei de

fiabilitate tR sau a duratei medii de bun funcionare MTBF pn la defectare.

Proiectarea fiabilitii se face numai atunci cnd sunt cunoscute numrul i tipurile de

componente de baz care alctuiesc ansamblul ce trebuie proiectat.

De regul, proiectantului i se precizeaz condiiile de fiabilitate, ca de exemplu: media

timpului de bun funcionare MTBF i probabilitatea de x% ca, n decurs de y ore, s nu

apar defeciuni.

Etapele sunt urmtoarele:

stabilirea restriciilor de fiabilitate a ntregului echipament;

stabilirea complexitii i fiabilitii fiecrui element;

determinarea ratei medii a defectrii pentru fiecare component;


9


compararea rezultatelor obinute cu datele existente privind ratele medii de

defectare, pentru a vedea dac condiiile impuse sunt realizabile.

n cazul n care rezultatele obinute nu sunt comparabile cu cele existente, proiectantul

trebuie s recurg la una din soluiile:

gsirea unor componente mai bune din punct de vedere al fiabilitii;

simplificarea proiectului pentru a utiliza componente mai puine, dar fr a influena

performanele funcionale ale sistemului;

aplicarea unor metode de cretere a fiabilitii componentelor pentru a reduce rata

defectrilor medii;

folosirea unor redundane, dac soluiile adoptate nu conduc la obinerea unor

densiti acceptabile ale defectrilor.

Realizarea fiabilitii este efectuat pe durata fabricaiei, exploatrii i reparaiei, fiind

condiionat, la fabricant i la organele de reparaie, de:

utilaje;

tehnologie;

calificarea personalului.

La organele de exploatare, realizarea fiabilitii depinde de:

gradul de pregtire a personalului navigant i tehnic;

gradul de complexitate a echipamentului respectiv;

gradul de utilizare a acestuia;

de calitatea agenilor de lucru folosii (combustibili, lubrifiani, etc.).

ncercarea fiabilitii: pentru definirea fiabilitii ca probabilitate, n aceast faz sunt

necesare date statistice prelevate de pe mai multe dispozitive aflate sub observaie n

exploatare.

ncercarea fiabilitii se refer la :

determinarea formei unui parametru statistic, de exemplu MTBF i estimarea pe baza

eantioanelor testate;

determinarea ncrederii cu care se admite c rezult valoarea efectiv a parametrului,

situat ntre anumite intervale corecte ( 20%) din parametrul direct msurat pe

eantion;

fundamentarea mrimii eantionului i a consumului de timp pentru ncercrile

necesare.


10


1.3. FUNCII DE FIABILITATE

S-a constatat experimental c distribuia statistic a cderilor poate fi exprimat prin

funcii matematice de probabilitate, numite i legi de probabilitate. Utilizarea unor astfel de

funcii permite s se identifice, n urma unui numr relativ redus de ncercri, existena unei

anumite grupri a cderilor i, n consecin, se pot lua n continuare msurile necesare.

Din studiul statisticii matematice, se cunoate c o funcie de distribuie se poate

preciza prin:

deviaia standard , care descrie dispersia curbei fa de valoarea sa medie;

valoarea medie , care descrie centrul de greutate al acesteia.

n mod uzual, se folosesc trei legi de distribuie:

legea normal (Gauss);

legea experimental (Poisson);

legea Weibull.

Funcia de fiabilitate tR se definete ca fiind probabilitatea ca un produs s

funcioneze fr cderi un timp t . Fie tN numrul de obiecte care funcioneaz

satisfctor la momentul t . Atunci, raportul:

tRtN

tN

0

(1)

este un estimator al fiabilitii tR la momentul t , iar 0t este momentul iniial.

Dac se consider i momentul ulterior infinit apropiat tt , proporia obiectelor

care sufer cderi n acest interval este tNtNd , deoarece avem:

tNtNttN d , (2)

unde tNd reprezint numrul obiectelor care au czut n intervalul td . Notm:


11


tN

tNtt

dd , (3)

unde: t reprezint raportul instantaneu al cderilor (intensitatea defeciunilor); se

determin pe eantioane. Din integrarea expresiei (3) ntre limitele 0t i t (fig. 1), se obine:

Fig. 1 Fig. 2

tttRt

t

dln0

, (7)

sau:

tR

tRt

d. (8)

Se mai pot introduce doi indicatori ai fiabilitii:

probabilitatea cumulativ a cderilor tF , sau probabilitatea de apariie a unei cderi

n intervalul tt0

, reprezentnd procentul de obiecte tehnice care au suferit o

cdere n acest interval de timp:

0tN

tntF , (9)

d

t

t t+dt

t

R(t)

1

2

3

t


12


unde tn -numrul de obiecte care au suferit cderi. Avem:

tntNtN0

, (10)

deci:

tRtN

tN

tN

tNtN

tN

tntF 11

0

0

0

(11)

densitatea probabilitii cderilor tf , reprezentnd procentul 0tN

tn care au czut n

intervalul de timp ttt, , raportat la unitatea de timp:

ttN

ntf

1

0

, (12)

sau, la limit:

t

tn

tNtf

d

d1

0

. (13)

Avem:

tRtN

tn1

0

, (14)

de unde, derivnd n raport cu timpul, obinem:

tdRtN

tdn

0

, (15)

sau, nc:


13


t

tRtf

d

d. (16)

Cu noiunile anterioare, prezentm n continuare algoritmul global de calcul al fiabilitii

unui sistem tehnic.

Indicatorul de fiabilitate MTBF i corelaia cu funcia de fiabilitate tR se deduce

pornind de la principalul indicator de fiabilitate: rata defectrilor , care, pentru fiecare grup

de elemente de acelai tip este:

N

iii

n1

, (17)

in fiind numrul de repere de acelai tip, iar

i rata defectrilor pentru acest tip.

Media timpului de bun funcionare MTBF (Mean Time Between Failures) este:

ore1

MTBF . (18)

Media timpului de reparaii MTR [ore] se stabilete lundu-se n considerare

elementele prevzute a se nlocui. Rata reparaiilor este:

MTR

1. (19)

Coeficientul de disponibilitate va fi:

MTRMTBF

MTBFC . (20)

Funcia de fiabilitate, folosind o lege de distribuie exponenial, este:

tetR . (21)


14


1.4. VARIAIA FIABILITII UNUI MOTOR NAVAL N FUNCIE DE

DURATA DE FUNCIONARE

Motoarelor navale, ca oricror altor produse, le sunt specifice trei stadii de exploatare,

caracterizate printr-un nivel calitativ diferit al fiabilitii:

perioada iniial, de rodaj n exploatare, n care defeciunile care apar sunt defeciuni de

rodaj, de nsuire a exploatrii produsului;

perioada de exploatare normal, care este cea mai lung i n care apar defeciuni

ntmpltoare, dar care vor deveni caracteristice pentru ntreaga perioad de exploatare a

produsului;

perioada de uzur, de mbtrnire a produsului, n care defeciunile se datoreaz uzurii n

timp a unor elemente componente.

Se utilizeaz formula probabilitii convenionale a funcionrii posibile a motorului n

intervalul ttt, , calculat pentru cazul cnd motorul a funcionat ireproabil un timp t :

tt

t

dtttR

ttRtttR exp, . (22)

Se difereniaz relaia (22) membru cu membru i se obine:

tt

t

dttttttttRt

exp, (23)

Deoarece probabilitatea din (23) este totdeauna pozitiv, semnul

produsului din membrul drept este determinat de caracterul curbei din figura 3; vom avea

deci urmtoarele etape:

Etapa I: intensitatea defeciunilor este pe intervalul I0

,tt satisface relaia

ttt , deci probabilitatea apariiei defeciunilor va fi:


15


Fig. 3

0, tttRt

. (24)

Defeciunile care apar n aceasta perioad influeneaz fiabilitatea general a

motorului pn la un moment dat; cauzele defeciunilor din aceast etap se datoreaz

probelor reduse de control la predarea motorului, care nu asigur depistarea tuturor

defeciunilor probabile, abateri de la toleranele impuse n procesul tehnologic, etc.

Defeciunile tipice sunt de reglaje, de alimentare, scurgeri, etanri, piese distruse

datorit unor greeli de fabricaie, etc. Reducerea defeciunilor se poate face prin:

exigena la controlul motoarelor la primire;

mrirea numrului de probe i ore pentru executarea lor la recepie;

mrirea timpului de rodaj pe banc;

mrirea volumului de informaii din perioada experimentrii i punerii la punct a

motorului.

Etapa II: intensitatea defeciunilor va fi ttt , iar pentru probabilitatea

apariiei defeciunilor se obine:

I II III

t0 tI tII tIII

t [h]

(t)


16


0, tttRt

. (25)

n aceast etap, defeciunile sunt ntmpltoare i apar independent de durata

exploatrii anterioare a motorului; cauzele sunt:

necunoaterea aciunilor exploatrii asupra produsului;

depirea condiiilor iniiale;

influena unor factori externi accidentali (combustibil impur, coliziuni, etc.);

depirea condiiilor iniiale.

Msurile sunt indicate n instruciunile tehnice de exploatare.

Etapa III: se instaleaz cnd s-au epuizat rezervele de capacitate de funcionare a

unor componente; intensitatea defeciunilor este ttt , deci probabilitatea apariiei

defeciunilor este:

0, tttRt

. (26)

Pe msur ce se instaleaz numrul mare de cicluri nclzire-rcire la prile calde, se

instaleaz oboseala termic, iar la celelalte pri, datorit tensiunilor alternative, apare

deteriorarea suprafeelor de frecare.

Fiind cunoscut durata diferit de funcionare a unor componente, apariia i

intensitatea defeciunilor poate fi redus prin nlocuirea acestora n timpul exploatrii, fr

demontarea motorului. Piesele care necesit demontarea motorului pentru a fi nlocuite

trebuie s aib resursele calculate astfel nct s depeasc resursele stabilite pentru

motorul considerat ca o unitate tehnic.


17


1.5. CALCULUL FIABILITII MOTORULUI NAVAL PRIN METODA

WEIBULL

Se exemplific aplicarea algoritmului anterior (paragraful 1.3) pentru un motor naval tip

MAN L52/55A, cu alezajul D=520 mm, cursa S=550 mm.

Fiabilitatea motorului s-a estimat teoretic n urmtoarele ipoteze:

rata defectrilor este constant, ipotez valabil n cazul unei exploatri corecte, cu

respectarea riguroas a graficului de ntreinere;

legea de distribuie a defectelor este de tip Weibull;

fiabilitatea motorului, ca sistem complex, este caracterizat de eficacitatea a trei

subsisteme independente:

1. motorul propriu-zis (MP);

2. sistemul de pornire (SP);

3. sistemul de comand de la distan (SCD).

Beneficiarul impune o fiabilitate de minim 7% pentru 200 ore de funcionare. Pentru

estimarea fiabilitii, s-au folosit informaii prelevate de pe eantioane aflate sub observaie n

exploatare: s-au avut sub observaie N=3 motoare L52/55A, exploatate n condiii identice.

Timpii nregistrai de funcionare pn la prima defectare au fost: ore;25001t

ore;27101t ore107

1t (cdere accidental).

Legea de repartiie Weibull se caracterizeaz prin urmtoarele:

densitatea de repartiie:

tttf exp

1

, (1)

unde:

o 0 -parametru de form; n general 5.31 ; pentru 23.3 se obine

repartiia Gauss;

o 0 -parametru de scar;


18


o t0 -parametru de localizare.

funcia de repartiie:

t

tF exp1 ; (2)

Etapele de calcul al fiabilitii sunt:

se alege, uzual:

0 ; (3)

se determin prin metoda asimilrii maxime (metod grafic):

N

ii

N

iiiN

ii

t

ttN

tN

1

1

1

ln

ln . (4)

Pentru aceasta, se consider funciile:

10727102500

107ln1072710ln27102500ln25003ln

4.203

10727102500ln3

ln

1

12

11

N

i

i

N

i

ii

i

N

i

t

ttN

y

tN

y

(5)

Se prezint grafic funciile 1y i

2y , la intersecia lor determinndu-se

parametrul ; este, evident, posibil i utilizarea metodelor numerice de calcul pentru

rezolvarea ecuaiei (4); metoda grafic este ilustrat n figura 4.


19


Pentru cazul particular prezentat, se obine soluia 1, care verific egalitatea:

4.231111yy

Fig. 4

se determin din relaia:

17723

107271025001

N

tN

i

i

. (6)

se reformuleaz funcia de repartiie (2):

ttF exp1 . (7)

se expliciteaz funcia de fiabilitate prin intermediul lui (7):

ttFtR exp1 . (8)

y1,y2

y2

y1


20


Aa cum s-a artat ns:

t

t

dtttR0

exp . (9)

Lund rata defectrilor .constt (conform primei ipoteze) i considernd

momentul iniial al observaiilor 00t , se obine:

ttR exp . (10)

se determin rata defectrilor, prin comparaia dintre (8) i (10):

.10642.51772

11 4 const (11)

se precizeaz rata defectrilor (din experiena exploatrii unor produse similare),

fiabilitatea pentru 200 ore de funcionare i media timpului de bun funcionare

pentru fiecare subsistem (conform celei de-a treia ipoteze):

1. MP (motorul propriu-zis):

ore244910082.4

11MTBF

9216.010082.4expexp

10082.4

4

1

1

4

2001

200

1

4

1

ttR ;

2. MP+SP (motorul propriu-zis plus sistemul de pornire):


21


ore205810859.4

11MTBF

8941.010859.4expexp

10859.411

10776.0

4

21

21

4

20021

200

21

4

2121

4

2

ttR

3. MP+SP+SCD (motorul propriu-zis, plus sistemul de pornire i cel de

comand a distan)

ore.177210642.5

11MTBFMTBF

8932.010642.5expexp

10642.5111

10784.0

4321

4

200

200

321

200

4

321321

4

3

ttRR

TEST DE AUTOEVALUARE LA UNITATEA DE NVARE NR. 1

1. Definiia fiabilitii.

2. Deosebirea dintre fiabilitate i calitate.

3. Enumerai metodele de realizare a fiabilitii.

4. Prezentai influen diverilor factori de exploatare asupra fiabilitii

motoarelor.

5. Prezentai cteva funcii de fiabilitate.

6. Prezentai metodologia de calcul a fiabilitii unui motor.


22


LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 1

1. Definitia notiunii de fiabilitate este urmatoarea:

a)este disciplina stiintifica ce analizeaza posibilitatea fizica si

matematica de aparitie a defectelor;

b)proces de estimare numerica a capacitatii echipamentului de a-si

realiza functia fara a se defecta;

c)este probabilitatea ca un sistem tehnic sa functioneze fara scaderea

performantelor si fara defectiuni, in conditii determinate si intr-o

perioada definita de timp;

d)epuizarea capacitatii unui produs de a-si realiza functia pentru care a

fost construit.

2.Etapele de realizare a fiabilitatii sunt:

a)rodajul, perioada de exploatare normala, reparatia capitala;

b)predictia, proiectarea, realizarea, incercarea;

c)predictia, rodajul, determinarea functiei de fiabilitate;

d)proiectarea, rodajul, incercarea;

3.Stiind ca functia de fiabilitate tR este probabilitatea ca un produs sa

functioneze fara defectari un timp, iar caderile sunt caracterizate de

intensitatea sau rata defectarilor t atunci intre cele doua notiuni

pot fi corelate matematic de urmatoarea relatie:

a) tttRt

t

dexp

0

,unde ott, sunt momentul curent, respectiv cel

initial;

b) ttR ln

c) tttRt

t

dexp

0

, unde ott, sunt momentul curent, respectiv cel

initial;

d) ttR


23


4.Fie un sistem tehnic naval compus din N tipuri de repere, fiecare tip

de reper fiind prezent, in structura sistemului, in in exemplare, iar

fiecare exemplar fiind caracterizat de rata defectarilor i . Acceptand ca

functia de fiabilitate este o lege de distributie exponentiala ( tetR ),

iar rata defectarilor a intregului sistemului este constanta in intervalul

de timp t,0 , functia de fiabilitate are urmatoarea forma:

a) ietR c) iinetR

b) tn

N

ii

etR 1 d) tn

N

ii

etR 1

5. Durata de viata a unui motor naval cuprinde trei stadii de exploatare:

perioada initiala (sau rodaj), perioada de exploatare normala si perioada

de uzura. Stiind ca nivelele de fiabilitate asociate fiecarei perioade de

exploatare difera, sa se precizeze care dintre variantele urmatoare de

raspuns indica semnul corect al vitezei de variatia a functiei de

fiabilitate, in intervalul t , din perioada de uzura:

a) 0, tttRt

c) 0, tttRt

b) 0, tttRt

d) tttRt

,

6. S se estimeze fiabilitatea pentru un motor naval tip Fircantierii

L30/45A, cu alezajul D=300 mm, cursa S=450 mm.

Fiabilitatea motorului se va estima teoretic n urmtoarele

ipoteze:

rata defectrilor este constant, ipotez valabil n cazul unei

exploatri corecte, cu respectarea riguroas a graficului de

ntreinere;

legea de distribuie a defectelor este de tip Weibull;

fiabilitatea motorului, ca sistem complex, este caracterizat de

eficacitatea a trei subsisteme independente:

1. motorul propriu-zis (MP);


24


2. sistemul de pornire (SP);

3. sistemul de comand de la distan (SCD).

Beneficiarul impune o fiabilitate de minim 7% pentru 200 ore de

funcionare.

Pentru estimarea fiabilitii, se folosesc informaii prelevate de pe

eantioane aflate sub observaie n exploatare: s-au avut sub observaie

N=3 motoare L30/45A, exploatate n condiii identice. Timpii nregistrai

de funcionare pn la prima defectare au fost: ore;30001t

ore;27101t ore23001t .

BIBLIOGRAFIE PENTRU UNITATEA DE INVATARE NR. 1

1. Borrow, S. Field Investigations and Operational Experience, New

Sulzer Diesel Ltd., Winterthur, 1991.

2. Cowley, J. The Running and Maintenance of Marine Machinery,

Marine Management (Holdings) Ltd. For The Institute of Marine

Engineers, London, 1992.

3. Demmerle R. Sulzer RTA84C and RTA96C engines. The reliable

driving forces for large, fast containership, Wrtsil NSD, Winterthur,

1997.

4. Jackson, L and Morton, T.D. General Engineering Knowledge for

Marine Engineers.5th ed. London, Thomas Reed Publications Ltd

1990. (ISBN 09-47-63776-1)

5. Taylor, D.A. Introduction to Marine Engineering. 2nd ed. London,

Butterworth. 1990, (ISBN 07-50-6253-9).

ntrinerea, repararea i diagnosticarea strii tehnice

25


UNITATEA DE NVARE NR. 2: NTRINEREA,

REPARAREA I DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE

CUPRINS

UNITATEA DE NVARE NR. 2: NTRINEREA, REPARAREA I

DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE ........................................................... 25

OBIECTIVELE UNITATII DE INVATARE NR. 2 ................................................................. 27

2.1 DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE I REPARAREA MOTOARELOR NAVALE ... 27

2.1.1. Generaliti asupra uzurii motoarelor cu ardere intern ........................................ 27 2.1.2. Consideraii generale privind repararea motoarelor cu ardere intern.................. 29 2.1.3 Verificarea strii tehnice fr demontarea motorului ............................................. 31

2.1.3.1 Aprecierea strii tehnice dup analiza uleiului ............................................................................. 31 2.1.3.2 Aprecierea strii tehnice pe baza analizei gazelor de evacuare .................................................. 32 2.1.3.3 Aprecierea strii tehnice pe cale pneumatic .............................................................................. 34 2.1.3.4 Aprecierea strii tehnice dup zgomote i vibraii ........................................................................ 34

2.1.4 Verificarea strii tehnice dup demontare ............................................................. 38 2.1.4.1. Trierea pieselor............................................................................................................................ 38 2.1.4.2 Controlul defectelor ascunse ........................................................................................................ 39 2.1.4.3 Controlul uzurilor i defectelor de suprafa ................................................................................. 41 2.1.4.4 Controlul arborilor ......................................................................................................................... 42 2.1.4.5 Controlul angrenajelor cu roi dinate ........................................................................................... 45 2.1.4.6 Controlul lagrelor de rostogolire ................................................................................................. 48 2.1.4.7 Controlul arcurilor ......................................................................................................................... 51

2.1.5 Metode de restabilire a ajustajelor motoarelor cu ardere intern ........................... 52 2.1.5.1 Metoda treptelor de reparaie ....................................................................................................... 52 2.1.5.2 Metoda compensrii uzurilor prin aport de material sau prin piese intermediare ........................ 55 2.1.5.3 Metoda reglrii jocurilor sau schimbarea poziiei pieselor ........................................................... 57 2.1.5.4 Metoda utilizrii pieselor de schimb ............................................................................................. 57

2.2 DEFECIUNILE, NTREINEREA I REPARAREA MOTOARELOR NAVALE .......... 58

2.2.1 Generaliti ............................................................................................................ 58 2.2.2 Mecanismul motor ................................................................................................. 61

2.2.2.1 Pistonul, tija pistonului, caseta de etanare, bolul i segmenii .................................................. 62 2.2.2.2 Capul de cruce ............................................................................................................................. 94 2.2.2.3 Biela ............................................................................................................................................ 106 2.2.2.4 Arborele cotit .............................................................................................................................. 117

2.2.3. Prile fixe ........................................................................................................... 150 2.2.3.1. Chiulasa ..................................................................................................................................... 150 2.2.3.2.Cmaa ...................................................................................................................................... 167 2.2.3.3. Carcasa motorului ..................................................................................................................... 179

2.2.4 Sisteme i agregare auxiliare ale motoarelor navale ........................................... 194 2.2.4.1 Sistemul de injecie .................................................................................................................... 194 2.2.4.2 Dispozitive de separare i filtrare ............................................................................................... 225


26


2.2.4.3 Sistemul de distribuie ................................................................................................................ 249 2.2.5. Defeciuni i diagnoze caracteristice ale motorului naval ................................... 267

2.2.5.1. Defeciuni caracteristice ale motoarelor navale i metode de nlturare .................................. 268 2.2.5.2. Controlul funcionrii motoarelor navale utiliznd diagrama indicat ....................................... 274

2.2.6. Rodajul motoarelor navale ................................................................................. 287 2.2.6.1. Generaliti ................................................................................................................................ 287 2.2.6.2. Pregtirea motorului pentru rodaj ............................................................................................. 288 2.2.6.3. Rodajul motorului dup verificarea strii tehnice a acestuia, prin demontare fr nlocuire de organe (program prescurtat) .................................................................................................................. 288 2.2.6.4 Rodajul motorului dup verificarea strii tehnice a acestuia, prin demontare cu nlocuire de organe (program normal) ....................................................................................................................... 290 2.2.6.5. Reglarea motorului n timpul rodajului ...................................................................................... 291

TEST DE AUTOEVALUARE LA UNITATEA DE NVARE NR. 2................................. 293

LUCRARE DE VERIFICARE LA UNITATEA DE INVATARE NR. 2 ................................ 294

BIBLIOGRAFIE PENTRU UNITATEA DE INVATARE NR. 2 .......................................... 301


27


OBIECTIVELE UNITATII DE INVATARE NR. 2

Principalele obiective ale Unitii de nvare nr. 2 sunt:

Familiarizarea cu metodele de diagnosticare aplicabile

motoarelor i echipamentelor navale

Cunoaterea cauzelor uzurii.

Familiarizarea cu metodele de diagnosticare aplicabile .

Insuirea metodelor de verificare a strii tehnice a

diverselor organe ale motoarelor navale.

Insuirea procedurilor de reparare i ntreinere pentru

motoarele navale i echipamentele conexe existente la

bordul navei

2.1 DIAGNOSTICAREA STRII TEHNICE I REPARAREA

MOTOARELOR NAVALE

Condiiile de exploatare diferite al motoarelor i echipamentelor navale duc la uzuri

diferite i la modificarea duratei de serviciu, stabilit prin normative. Cercetrile statistice

arat c numeroase utilaje sunt trimise n reparaie prematur, iar uneori cu ntrziere. De

aceea, se impune ca o necesitate tehnic verificarea strii tehnice a motoarelor i

echipamentelor navale, pentru estimarea, dup diverse criterii, a apropierii termenului

prevzut pentru intrarea n reparaie.

2.1.1. Generaliti asupra uzurii motoarelor cu ardere intern

Piesele care compun n general un motor cu ardere intern sunt proiectate, executate

i montate corespunztor necesitilor ndeplinirii n condiii optime a rolului lor funcional i

asigurrii unei durate ridicate de serviciu. n acest sens, se stabilesc prescripiile privind


28


forma geometric a pieselor, materialul i tratamentele termice, dimensiunile, tipul ajustajelor

i precizia lor, gradul de netezime a suprafeelor, condiiile de ungere, etc. Durata de serviciu

depinde, de asemenea, de condiiile de exploatare i ntreinere a motorului.

n cursul exploatrii motorului, caracteristicile iniiale ale pieselor se modific, ceea ce

duce, n general, la nrutirea condiiilor de funcionare, pn la scoaterea lor din uz.

Aceste modificri au, uneori, un caracter accidental, reprezentnd rezultatul unor defeciuni

de material sau de execuie a piesei sau al unor condiii anormale de exploatare.

Fig. 1

n general, cauza modificrii caracteristicilor iniiale a pieselor este uzura. Prin uzur

se nelege procesul de modificare a dimensiunilor, formei geometrice i a calitii

suprafeelor n urma interaciunii pieselor i a aciunii agenilor exteriori perioad este cea de

rodaj, sau de uzur iniial, n care uzura poate fi privit ca o continuare a prelucrrii pieselor,

fiind necesar obinerea ajustajelor, microgeometriei i structurii superficiale optime pentru

funcionarea normal a motorului.

A doua perioad, perioada uzurii normale sau a uzurii propriu-zise, este caracterizat

printr-o dezvoltare n timp aproape liniar a procesului, sfritul ei fiind corespunztor uzurii

limit admisibile. Continuarea funcionrii cu piese care au depit uzura limit admisibil

trebuie evitat, ntruct conduce la intensificarea puternic a uzurii pieselor pn la avarierea

motorului, fapt ce ne situeaz n cea de-a treia perioad a procesului de uzur, perioada

uzurii catastrofale.


29


Studiul suprafeelor uzate ale pieselor a artat c uzura se prezint sub aspecte

variate, cele mai importante tipuri de uzur fiind: uzura abraziv, uzura prin aderen, uzura

prin oboseal i uzura coroziv.

Uzura abraziv se produce datorit existenei unor particule dure ntre suprafeele

pieselor cuplelor din motorul cu ardere intern. Uzura este provocat de procesul de

microachiere i deformaiile microplastice generat de aceste particule.

Uzura prin aderen sau gripajul are loc n urma funcionrii pieselor la temperaturi

ridicate, datorit vitezelor i presiunilor mari i a ungerii insuficiente (de obicei, ntreruperea

filmului de lubrifiant dintre suprafeele cuplei).

Uzura prin oboseal este caracterizat fie de formarea pe

Evoluia procesului de uzur este reprezentat n figura 1, conform celor prezentate n

capitolul 1. Prima suprafeele pieselor solicitate de fore variabile a unor ciupituri izolate sau

grupate (fenomenul de pitting), fie de frmiarea i exfolierea suprafeelor. Cauza acestui tip

de uzur o constituie oboseala superficial a materialului pieselor.

Uzura coroziv se datoreaz reaciilor chimice care au loc ntre suprafaa pieselor i

agenii corozivi, dintre care cei mai importani sunt oxigenul, apa, sulful, etc. n urma acestor

reacii, se formeaz compui friabili, care sunt ndeprtai ulterior sub aciunea forelor care

ncarc suprafeele.

La nivelul pieselor MAI, se regsesc toate tipurile de uzur, acionnd separat sau

combinat. De exemplu, la nivelul cmii cilindrului acioneaz deopotriv uzura abraziv,

prin aderen i coroziune. n cazul pistonului, capul acestuia este supus unei uzuri corozive,

iar suprafaa lateral a regiunii port-segmeni i mantalei uzurii de aderen si abrazive; la

nivelul suprafeelor de lucru ale camelor i tacheilor, se manifest uzura prin oboseal i

aderen.

2.1.2. Consideraii generale privind repararea motoarelor cu ardere intern

Deteriorarea unui motor cu ardere intern datorit uzurii sau cauzelor accidentale nu

duce neaprat la scoaterea definitiv a acestuia din exploatare, dac se iau msurile potrivite

pentru nlturarea lor. Asigurarea unei durate normale de utilizare a motorului i restabilirea

indicilor si funcionali dup ieirea sa din exploatare datorit uzurii sau avariilor pretinde un

ansamblu de msuri.


30


Fazele reparaiei

Demontarea:

demontarea pe subansamble;

demontarea subansamblelor;

controlul i sortarea pieselor.

Repararea propriu-zis

Montarea:

montarea separat;

montarea general

a MAI i efectuarea

reglajelor.

controlul i sortarea

pieselor.

ntreinerea constituie ansamblul msurilor cu caracter preventiv aplicate pe ntreaga

durat de exploatare a motorului, prin care se urmrete dezvoltarea normal, pe ct posibil

ncetinit, a procesului de uzur i evitarea uzurii accidentale.

Lucrrile de ntreinere sunt executate de personalul care exploateaz MAI i sunt

efectuate zilnic. Lucrrile de amploare se efectueaz la termene prescrise de firma

constructoare, iar n cazul motoarelor navale se regsesc n revizia tehnic.

Reparaia constituie ansamblul lucrrilor care se execut pentru aducerea parametrilor

de funcionare la valorile prescrise de firma constructoare i recondiionarea pieselor i

subansamblelor motorului prin care se ndeprteaz uzurile aprute n timpul funcionrii.

Deci, prin aceste lucrri se restabilesc dimensiunile, jocurile, poziiile relative iniiale ale

pieselor, se restabilesc proprietile iniiale ale materialelor din care sunt executate piesele,

se nlocuiesc organe sau pri deteriorate care nu pot fi recondiionate.

Volumul lucrrilor, precum i momentul executrii lor sunt stabilite, pentru MAI navale,

de RNR prin sistemul de inspecii i reparaii planificate ale navei. Astfel, ciclul de reparaii i

inspecii al unei nave este de 12 ani, cuprinznd reparaia curent de gradul 1 (RC1),

reparaia curent de gradul 2 (RC2) i reparaia capital (RK).

Fazele reparaiei sunt: demontarea, reparaia propriu-zis i montarea, prezentate n

figura 2, n care sunt indicate structurile fiecrei faze anterior menionate. Astfel, nainte de

demontare este necesar pregtirea pieselor de schimb i a materialelor auxiliare necesare

reparaiei, acestea fiind stabilite n urma diagnosticrii strii tehnice a motorului, cu sau fr

demontare.

Fig. 2


31


Demontarea pe subansamble ridic o problem deosebit de important, aceea a

manipulrii lor, datorit dimensiunilor i greutilor mari ale acestora. Ca atare, este necesar

legarea acestora n vederea suspendrii n macara, ridicarea, deplasarea lor i aezarea n

poziie de reparaie. O ordine logic a demontrii valabil pentru toate tipurile de motoare nu

poate fi posibil datorit diversitii de soluii constructive. Un alt factor determinant este

volumul i natura reparaiilor.

Subansamblele se vor aeza ordonat pe platforma de reparaii, astfel nct n jurul lor

s existe locul necesar demontrii ulterioare a acestora.

Demontarea subansamblelor este determinat de particularitile pieselor i de

urgena impus de repararea unor repere. Se impune gruparea pieselor unui subansamblu

pentru a nu se amesteca cu cele ale unuia identic i, n plus, acolo unde este cazul, vor fi

numerotate, iar pentru piesele conjugate se va marca poziia corect de montaj cu urme

punctatoare sau linii poansonate.

Controlul i sortarea pieselor se realizeaz dup ce reperele au fost curate i

splate. n aceast etap se detecteaz fisurile i se stabilesc dimensiunile geometrice i

abaterile de form ale pieselor. Abaterile se stabilesc n urma msurrii dimensiunilor i

comparrii rezultatelor obinute cu limitele admisibile indicate de firma constructoare.

n acest moment, starea tehnic a motorului este cunoscut i se poate executa

reparaia propriu-zis. Dup executarea acesteia, se poate efectua montarea. Montarea

cuprinde un ansamblu de operaii care s efectueaz n succesiunea i n condiiile impuse de

particularitile constructive ale MAI, de cerinele asigurrii funcionrii n condiii optime a

organelor sale. O importan deosebit pentru funcionarea corect a organelor motorului o

are realizarea ajustajelor necesare i a celorlalte prescripii privind precizia de montaj.

2.1.3 Verificarea strii tehnice fr demontarea motorului

2.1.3.1 Aprecierea strii tehnice dup analiza uleiului

Se iau probe de ulei de ungere (de la cilindri sau da la carter), determinndu-se

coninutul de impuriti de metal dup volum, mas, vscozitate, polarografic sau ajutorul

analizelor chimice i spectrale. Analiza uleiului se bazeaz pe legtura dintre uzura

mbinrilor i durata de funcionare


32


Cu ajutorul trusei de laborator, la bordul navei se determin coninutul de impuriti

mecanice prin dizolvarea unei cantiti de ulei n benzin curat. Impuritile, fiind mai grele,

se vor decanta, calitatea uleiului i starea uzurii fiind apreciate prin mrimea acestora. De

asemenea, prin metoda petei de ulei: se pune o pictur de ulei pe o hrtie de filtru; dac

hrtia a fost colorat uniform, nseamn c uleiul este curat; dac pata devine de culoare

neagr, nseamn c uleiul conine impuriti mecanice. Totodat, testele de determinare a

densitii i vscozitii dau informaii asupra coninutului de impuriti mecanice.

2.1.3.2 Aprecierea strii tehnice pe baza analizei gazelor de evacuare

Se face vizual, pe baza depunerii particulelor nearse pe hrtie i compararea petei cu

etaloane de diferite culori (metoda Bosch) sau prin fotometrie (metoda Hartridge), cu

folosirea unui aparat numit fummetru.

Funcionarea fummetrului se bazeaz pe transparena gazelor de evacuare. O prob

de gaze este iluminat cu un fascicul luminos. Dac 0 este fluxul luminos care trece prin

aer, iar fluxul care trece prin gazele de evacuare, atunci:

lszkexp0

, (1)

unde k-coeficientul de extincie, care depinde de natura particulelor i coeficientul de und al

luminii, z-numrul de particule pe unitatea de volum, s-aria suprafeei proiectate a

particulelor, l-lungimea drumului optic.

O raz de lumin traverseaz coloana 1 (fig. 3), prin care trec gaze prelevate din

conducta de evacuare i ajunge la o celul fotoelectric plasat ntr-un circuit n care se

genereaz curentul de intensitatea I.

Fig. 3

Fig. 2


33


Apoi, sursa luminoas este deplasat n dreptul tubului de referina 2, plin cu aer i se

msoar curentul I0. Intensitile I i I0 sunt proporionale cu fluxurile i 0 , iar scala

aparatului se gradeaz liniar, n procente: 00

/100 III , cu diviziunea zero pentru aer i

100 cnd fumul obtureaz complet lumina. O indicaie de peste 20% marcheaz funcionarea

anormal a motorului.

La nav, aprecierea strii tehnice a motorului pe baza analizei gazelor de evacuare se

face prin urmtoarele interpretri:

gazele au culoare nchis, ceea ce poate avea una din urmtoarele cauze:

o amestec bogat de combustibil; remediere: se reduce debitul pompei de

combustibil;

o supapele de refulare ale pompei de injecie nu se nchid; remediere: se

demonteaz, se lefuiete supapa sau se nlocuiete arcul, dac acesta este rupt;

o presiunea de comprimare n cilindri este insuficient, datorit neetaneitilor

corespunztoare dintre piston i cilindru;

o combustibilul vine cu ntrziere; remediere: se verific avansul la injecie;

o uzura orificiilor duzelor injectoarelor; remediere: se nlocuiesc duzele injectoarelor;

gazele au culoare albastr; cauze:

o uleiul de ungere ptrunde n cantitate prea mare n cilindri; cauza: segmenii raclori

nu sunt bine montai sau sunt uzai; remediere: montare corect sau nlocuire;

o nivelul uleiului din carter (n cazul motoarelor cu carter umed) este prea ridicat;

o uleiul de ungere ptrunde n camera de ardere odat cu ncrctura proaspt, din

cauza ungerii prea abundente;

gazele au culoare alb; cauze:

o ardere incomplet; temperatura n camera de ardere este prea redus; remediere:

se mrete compresia pn la valoarea normal;

o combustibilul conine un procent prea mare de ap sau apa ptrunde n cilindri prin

chiulas; remediere: se va separa apa din combustibilul aflat n tancul de consum,

n filtre, iar chiulasa cu fisuri se nlocuiete;

o aerul admis n camera de ardere este prea umed; remediere: se face purjarea

rcitorului de baleiaj.


34


2.1.3.3 Aprecierea strii tehnice pe cale pneumatic

Controlul grupului piston-segmeni se bazeaz pe msurarea timpului de scdere a

presiunii din cilindri, prin montarea n locul injectorului a unui dispozitiv cu manometru; cu un

cronometru se msoar timpul de scdere a presiunii ntre dou valori impuse: valorile mari

ale timpului sunt specifice motoarelor noi, celor uzate corespunzndu-le timpi mai mici.

Se msoar i presiunea de compresie, metoda indicnd gradul de etaneitate a

cilindrului.

Controlul cantitii de gaze scpate n carter se face cu un debitmetru de gaze

racordat la gura de umplere cu ulei. Motorul se pune n funciune la turaia de mers n gol i

se asigur regimul termic normal.

Controlul presiunii uleiului din rampa de ungere a motorului se verific cu ajutorul

manometrului; la regim normal al motorului, presiunea minim nu trebuie s fie sub 2 3 bar;

cnd este mai mic, trebuie s se intervin asupra micorrii jocurilor dintre arborele cotit i

cuzinet, precum i dintre arborele cu came i bucele sale.

Controlul sistemului de alimentare se face pentru elementele de injecie, supapa de

refulare i injectoare.

n timpul probelor, se pornete motorul la turaia minim i se msoar presiunea

maxim a elementului respectiv.

Controlul supapelor de refulare se realizeaz oprind motorul i msurnd timpul de

scdere a presiunii ntre dou valori impuse (de ex. 170 150 bar).

Controlul pompei de alimentare const n verificarea presiunii de refulare a pompei

(min. 0.8 bar).

Controlul injectoarelor se face prin compararea calitii pulverizrii dintre injectorul

controlat i un injector etalon.

2.1.3.4 Aprecierea strii tehnice dup zgomote i vibraii

Modificarea nivelului vibratoriu al diverselor componente ale motorului se traduce prin

modificarea strii de funcionare normal. Diagnosticarea se face prin monitorizarea

funcionrii motorului, adic prin obinerea de informaii referitoare la starea de funcionare a

motorului, prin intermediul unor aparate de msur, n vederea asigurrii controlului,

supravegherii i ntreinerii corecte.


35


Un sistem de monitorizare a funcionrii motorului poate ndeplini mai multe funcii:

funcia de protecie (sau preventiv), cu cele trei aspecte ale sale: supraveghere,

alarmare i oprire automat a funcionrii, dac starea sistemului tehnic o impune;

analiza i diagnosticarea, care conduc la depistarea cauzelor generatoare de

defecte;

predicie.

Astfel, informaiile prelevate pot fi canalizate de la simpla supraveghere la predicie,

adic stabilirea unei soluii de intervenie care poate preveni i elimina defeciunile.

Fig. 4

ntruct monitorizarea reprezint un nivel superior n evoluia sistemelor de control i

supraveghere, distingem urmtoarea ierarhizare a acestor sisteme:

funcionarea pn la defectare: este specific sistemelor tehnice cu un pre redus

i care sunt, de obicei dublate; ntreruperile n funcionare sunt insignifiante, iar

timpul afectat este scurt; n acest caz, msurarea vibraiilor reprezint un mod de

verificare a calitii reparaiei; figura 4 prezint un asemenea lan de msur,

cuprinznd un accelerometru i un vibrometru, conectate printr-un cablu; n acest

tip de monitorizare, se indic apariia unei defeciuni prin semnalizarea post-factum

(dup apariia defeciunii);

monitorizare preventiv: este indicat sistemelor tehnice complexe, a cror

ntreinere se caracterizeaz prin efectuarea periodic de revizii, la intervale de

timp stabilite prelucrnd statistic evoluia unui eantion de sisteme tehnice identice;

monitorizarea, periodic sau continu, va fi va fi dirijat ctre elementele

componente a cror defectare are consecine asupra funcionrii ntregului sistem;

n aceast categorie, monitorizarea presupune urmrirea fenomenului n dou


36


etape: se utilizeaz nti un vibrometru pentru evidenierea modificrilor majore ale

nivelului vibraiilor, iar n faza urmtoare acesta este nlocuit de un analizor:

conectat la captor direct sau printr-un nregistrator, acesta va analiza spectrul

curent ce va fi comparat apoi cu un spectru de referin, ridicat n acelai punct, n

condiii normale de funcionare;

monitorizarea predictiv: se recomand sistemelor tehnice cu funcionare continu,

pentru care ntreruperile accidentale au caracteristici economice sau tehnice grave;

urmrirea intermitent, periodic sau continu, a informaiilor referitoare la starea

de funcionare permite predicia evoluiei ulterioare a sistemului;

n figura 5 este reprezentat att modulizarea sistemului, ct i funciile principale ale

sistemului, controlul permanent al vibraiilor, respectiv predicia ntreinerii on-line; astfel,

modulul sau regia de control local exploreaz punctele de monitorizare din ansamblul de

agregate, informaiile obinute fiind transferate prin intermediul unor interfee staiei de control

de la distan, unde ele sunt prelucrate de un personal computer PC; modulul de control

asigur intervenia imediat asupra motorului i alarmarea n caz de apariie a unor defecte;

staia de control de la distan permite, n schimb, sinteza unui diagnostic preventiv sau post

avarie; semnalele captate pot fi:

Fig. 5


37


o semnale tacho, care asigur compensarea variaiilor de vitez ale diferitelor

maini;

o semnale de vibraii, provenite de la accelerometre industriale tip 8310 sau

8324 (toate instrumente Bruel & Kjaer);

o semnale proporionale cu ali parametri dect cei cinematici ai unei micri

vibratorii (de ex. temperatur, debit, etc.).

Semnalele de vibraii, dup o condiionare realizat de cutia de jonciune WB 0464

(sau 0564) i multiplexorul 2514, care permite investigarea a opt puncte de msur, sunt

preluate de monitorul 2505. Acesta ofer indicaii referitoare la nivelul vibraiei i, n cazul

depirii limitelor admisibile, are posibilitatea stoprii motorului i alarmare prin intermediul

cutiei WB 0376. De asemenea, semnalelor tacho, de vibraii i parametrice care nu sunt de

natur cinematic, li se permite accesul n modulul de control local prin interfeele tacho WB

0915, pentru vibraii WB 0503 i, respectiv, WB

De asemenea, semnalelor tacho, de vibraii i parametrice care nu sunt de natur

cinematic, li se permite accesul n modulul de control local prin interfeele tacho WB 0915,

pentru vibraii WB 0503 i, respectiv, WB 0990 pentru prelucrarea parametrilor anterior

menionai. Conectarea acestora la sistemul de control de la distan, ce asigur ntreinerea

on-line, se realizeaz prin transceptorul WB 0788. Deci, se asigur legarea buclei de semnal

de control permanent la un sistem preventiv de ntreinere.

Acest ultim sistem conine un analizor dinamic 2515 i un PC IBM, permind accesul

datelor la un computer ori via analizor. Pachetele de programe utilizate sunt 7616, ce

faciliteaz un control semiautomat i BZ7027, pentru un control automat.

Dintre performanele analizorului 7027 amintim:

msurri automate ale condiiilor de lucru;

comparaii de spectre pentru detectarea defectelor;

alarmare automat a vitezei;

posibilitatea acionrii de la distan a sistemului via modem.

Acest program include i alte faciliti, permind deci achiziia i stocarea datelor,

precum i reprezentrile tridimensionale pentru predicia evoluiei defectelor.

nregistrarea datelor se poate face pe dischet sau grafic, prin intermediul unui printer.

O schem bloc a acestui sistem, cu unele extinderi specifice firmei DU PONT DE NEMOURS

este vizualizat n figura 6. Deci, faa de sistemele anterioare prezentate, acesta este mult

mai performant, ntruct el asigur dialogul de la distan cu experi via modem, dar i


38


intervenia lor direct asupra funciunilor sistemului monitorizat prin modulul de control.

Suplimentar, se observ c sistemul ofer posibilitatea crerii unei bnci de date, care

nmagazineaz practic istoria motorului, indispensabil n exploatare.

Fig. 6

2.1.4 Verificarea strii tehnice dup demontare

2.1.4.1. Trierea pieselor

Dup demontarea general i splarea, degresarea i uscarea pieselor, se execut

controlul acestora. n baza controlului pieselor, att a defectelor ascunse ct i a uzurilor i a

defeciunilor de suprafa, se execut trierea.

Controlul pieselor se execut dup norme de control tehnic, care se refer la:

material, tratament termic i duritate;

aspect exterior, fisuri, crpturi, rupturi;

jocuri sau strngeri nominale; limite admisibile, respectiv mrimea uzurilor

admisibile, a abaterilor admisibile de dimensiune, form geometric, poziie

reciproc sau de calitate (rugozitate i stare fizic);

dimensiuni de recondiionare cu tolerane admisibile;


39


modul i instrumentul de verificare.

Trierea i marcarea pieselor cu vopsea se face n cinci grupe cu culorile:

verde-piese bune utilizabile n continuare fr recondiionri;

galben-piese bune numai cu mbinarea altor piese noi;

alb-piese recondiionabile n atelierul propriu;

bleu-piese recondiionabile n ateliere specializate;

rou-piese neutilizabile.

Cauzele rebutrii pieselor pot fi defectele sau uzurile limit din punct de vedere

constructiv, funcional, calitativ sau economic.

Constructiv, dimensiunile maxime ale pieselor sunt limitate de rezistena sau de

modificarea constructiv a pieselor conjugate.

Factorul funcional se refer la dimensiunile limit care numai asigur parametrii

funcionali.

Factorul economic se refer la dimensiunile limit sub care piesele respective

provoac scderea productivitii utilajului, cresc consumurile de combustibil sau ulei etc.

ceea ce influeneaz costurile.

Pentru stabilirea acestor limite sunt necesare ncercri de laborator, observaii n

exploatare, analiza unor date statistice privind cheltuielile de reparaii i de producie.

Operaia de control se execut prin observarea aspectului exterior-prin percuie i ascultare,

prin msurare i defectoscopie sau prin ncercri.

2.1.4.2 Controlul defectelor ascunse

Unele piese importante, ca arborii cotii, blocul motor, chiulasa, biele etc. pot prezenta

fisuri invizibile care pot avea urmri grave n exploatare, de aceea se controleaz piesele

respective.

Controlul hidraulic se realizeaz prin nchiderea etan a orificiilor de ieire i

introducerea apei sub presiune.

Se verific la etaneitate i rezisten, hidraulic,

urmtoarele componente (conform RNR):

chiulasa-7 bari;

cmaa cilindrului-7 bari;


40


capul pistonului-7 bari;

spaiul de rcire din blocul cilindrilor;

supapa de evacuare;

turbosuflante;

tubulatura de evacuare;

rcitoarele;

spaiile de lucru ale pompelor antrenate de motor;

compresoarele de aer;

corpurile pompelor de combustibil, partea de nalt presiune;

injectoarele;

tubulaturi de nalt presiune;

cilindrul pompei de baleiaj-4 b

Documents

Erimai Curs