К вопросу о проблеме крутильных колебаний силовых установок на эксплуатирующихся судах

На сегодняшний день в силу различных факторов на флоте сложилась ситуация, при которой главные двигатели и валопроводы и демпфера работают далеко за нормативными сроками эксплуатации. На некоторых судах наработка этих чрезвычайно ответственных механизмов в два и более раза превышает нормативную.

Усугубляет ситуацию также то, что огромное количество старых судов прошли процедуру повышения класса и сегодня эксплуатируются в более сложных условиях, чем те, на которые они проектировались. К сожалению, далеко не на всех из них, несмотря на наличие таких требований в правилах классификационных обществ, выполнены расчеты крутильных колебаний и проверены фактические состояния валопроводов с учетом крутильных колебаний. Допускаются случаи невыполнения данных расчетов в проектах новых судов из-за отсутствия у проектанта соответствующих специалистов.

На ряде судов, находящихся в эксплуатации, выполнялась проточка (иногда неоднократная) и наплавка валопроводов, которая серьезно изменяла крутильную схему энергетической установки без выполнения каких либо расчетов и обоснований, на многих менялись главные двигатели или винты без выполнения расчетов крутильных колебаний и без проведения после такой модернизации торсиографирования.

Все эти факторы ведут к значительному увеличению количества аварийных ситуаций, связанных с поломкой валопроводов или главных двигателей и при неблагоприятном развитии ситуации могут привести к гибели членов экипажа и судна.

Крутильные колебания судовых валопроводов, как известно, относятся к опасным динамическим нагрузкам, которые нередко приводят к аварийным повреждениям коленчатых валов, редукторов, самих валопроводов и других элементов судовых энергетических установок. В связи с этим обстоятельством практически все классификационные общества, в том числе РМРС и РРР, в своих правилах имеют разделы с конкретными требованиями по борьбе с этим серьезным нежелательным явлением.

В течение более чем 30 лет в ОАО "Ростовское ЦПКБ "Стапель" действует лаборатория торсиографирования, которая в настоящее время оснащена самыми современными средствами исключающими ручной счёт крутильных колебаний и позволяющими производить измерение и обработку крутильных колебаний с использованием цифровых технологий записи и спектрального анализа колебаний. Всё это предоставляет возможность оперативно, практически без вывода судна из эксплуатации, вести расчётно-экспериментальный мониторинг технического состояния судовой силовой установки в соответствии с требованиями правил классификационных обществ.

Учитывая значительный срок эксплуатации многих действующих судов, в последние годы возникла необходимость диагностирования силиконовых демпферов крутильных колебаний и термометрирования упругих муфт, которые в прошлые годы просто заменялись на новые с целью продления их ресурса.

При этом по заданиям РМРС и РРР разработаны методики, позволяющие не только определять техническое состояние силиконовых демпферов, но и прогнозировать их остаточный ресурс.

К сожалению, в условиях современной эксплуатации флота не все судовладельцы в полной мере понимают необходимость контроля крутильных колебаний судовых силовых установок, что приводит к нередким аварийным ситуациям. Чаще всего они происходят из-за незнания плавсоставом особенностей работы силиконовых демпферов, резонансных частот крутильных колебаний, которые определяются только методом торсиографирования судовой силовой установки, что позволяет избежать работы в опасной, но не запретной зоне частоты вращения главных двигателей.

С этой целью при техническом обслуживании дизельной установки следует проводить периодическое диагностирование демпферов путём измерения крутильных колебаний с применением методики и программ оценки остаточного ресурса.

Способ диагностирования силиконовых демпферов путём отбора и анализа жидкости (допускаемый РМРС и запрещенный РРР) не является достоверным по ряду причин и, по мнению ЦНИИ им. А.Н. Крылова, фирмы SKL (Германия) и большинства известных специалистов в области крутильных колебаний, абсолютно не объективен.

Его использование возможно только для приблизительной оценки общего технического состояния демпфера при полном отсутствии возможности установить наличие заклинки маховика демпфера и определения опасных резонансных частот действующих крутильных колебаний.

Так как отбор жидкости требует серьезных монтажных работ на судне по доступу к сливным отверстиям демпфера и долива после отбора жидкости с аналогичными характеристиками (что зачастую невозможно из-за отсутствия на судах данных по применяемой в демпфере жидкости), чаще всего такая работа не выполняется вообще, и судовладельцу выдаются поддельные документы по отбору и анализу жидкости.

В заключение хотелось бы отметить ещё один недостаток, который часто встречается при выполнении расчётов крутильных колебаний судовых силовых установок. Проектировщики судов или замены двигателей, а также поставщики оборудования (в частности из дальнего зарубежья) предъявляют на рассмотрение расчёты, выполненные не в полном соответствии с требованиями методик РМРС и РРР.

В связи с этим обстоятельством в расчёте часто отсутствуют данные, которые используются при торсиографировании, и в первую очередь – это масштабы напряжений и эластических моментов. Готовые расчёты приходится серьезно корректировать, чтобы после торсиографирования определить действующие напряжения и эластические моменты во всех элементах валопровода.

Завершая эту статью, автор выражает уверенность, что она принесёт пользу не только специалистам по расчётно – экспериментальным исследованиям крутильных колебаний судовых силовых установок, а также экспертам РМРС и РРР, наблюдающим за техническим состоянием эксплуатирующегося флота.