автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Исследование виброакустических характеристик и разработка рекомендаций по нормированию вибрации судовых турбомашин малой мощности в целях повышения надежности их эксплуатации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

М А Р К О В Сергей Васильевич

Л ч

СМ

УДК 629.12.03:621.635

-9 М 1997 НапРа8ах^0п"с"

ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО НОРМИРОВАНИЮ ВИБРАЦИИ СУДОВЫХ ТУРБОМАШИН МАЛОЙ МОЩНОСТИ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.08.05-судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1997

Работа выполнена на кафедре Судовой акустики Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Экспериментальные исследования проведены на судах ОАО "Новошип" и в лаборатории кафедры Судовых паротурбинных установок Новороссийской государственной морской академии (г. Новороссийск).

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Ю. И. ПЕТРОВ.

Научный консультант кандидат технических наук,

профессор Н. И. НИКОЛАЕВ.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Г. А. ХОРОШЕВ; кандидат технических наук Г. Ш. РОЗЕНБЕРГ.

Ведущая организация - ОАО "НОВОШИП" (Новороссийское морское пароходство).

Защита диссертации состоится 30 июня 1997 года в 14 часов на заседании специализированного ученого совета Д 053.23.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу: 190008, г. Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью, просим направлять в адрес специализированного совета.

Автореферат разослан 28 мая 1997г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

РИО НГМА. 353918, г.Новороссийск-18. гтр.Ленина, 93. Зак. 14. Тир. 100.

А. Н. ДЯДИК.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важно» задачей технической эксплуатации судовых турбомашин (СТМ) малой мощности: парового турбопривода (ТП) насоса, генератора, газотурбонагнетателей (ГТН) судовых дизелей, газодувок (ГЗД) систем инертного газа (СИГ),-является повышение надежности их работы. Достижению этой цели в условиях "обслуживания механизмов по состоянию", в отличие от ранее практикуемого "планового обслуживания", п наибольшей мере способствуют методы безразборной дефектации механизмов, один из которых- виброакустическая диагностика получает все большее развитие и применение на флоте.

Применяя методы и средства безразборной диагностики состояния механизмов, в т.ч, нормы вибрации, можно обслуживать механизмы по фактическому техническому состоянию и производить их освидетельствования морским Регистром судоходства без обязательного вскрытия. Это относится и к турбомашинам малой мощности, которые составляют в совокупности до 20% мощности главной энергетической установки.

В то же время внедрение средств виброакустической диагностики паровых ТП мощностью от 500 до 2000 кВт, широко применяемых на нефтеналивном флоте, сдерживается отсутствием норм их вибрации.

В условиях, когда на судах, пополнивших в 80-х годах флот ОАО "Новошип", эксплуатируемые газовые СТМ: газотурбонагнетатели дизелей и газодувки систем инертного газа,- показали низкую надежность работы, а также, с учетом отсутствия норм вибрации паровых турбомашин мощностью от 500 до 2000 кВт, задачи, решаемые в настоящей диссертации, являются актуальными.

Цель работы заключается в повышении надежности эксплуатации СТМ малой мощности: парового ТП, ГТН судового двигателя внутреннего сгорания (СДВС), ГЗД СИГ,- и в разработке рекомендаций по нормированию их вибрации с учетом фактического технического состояния.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

-выполнен анализ отказов и неисправностей СТМ малой мощности, эксплуатируемых на нефтеналивных судах ОАО "Новошип";

-проведены исследования виброакустических характеристик и резонансных узлов СТМ малой мощности и на основе их результатов разработаны мероприятия по повышению надежности эксплуатации судовых турбомашин малой мощности;

-разработана методика нормирования вибрации СТМ малой мощности, применимая для машин, имеющих различное техническое состояние и наработку;

-разработан программный комплекс и выполнен расчет нормированных значении вибрации на примере турбопривода

вертикального исполнения ТП-2300 крупнотоннажных судов типа "Борис Бутома". ' Крым";

-разработаны рекомендации по практическому применению полученных норм вибрации судовых турбомашин малой мощности в условиях эксплуатации на судах Росморфлота;

-разработана математическая модель определения износа подшипников скольжения судового парового турбопривода. Научная iioniruia работы заключается:

-в разработке методики нормирования вибрации судовых турбомашин, учитывающем их фактическое техническое состояние (ТС); -в реализации разработанной методики на ПК типа IBM; -в расчете рекомендуемых нормированных значений вибрации турбопривода вертикального типа мощностью 1700 кВт;

-в разработке математической модели определения износа подшипников скольжения судовых турбомашин;

-в разработке методики и полученных результатах исследований пространственно-временных виброакустических характеристик и определения резонансных узлов ГТН и ГЗД в судовых условиях.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечены постановкой задачи, базирующейся на экспериментальных и статистических данных по надежности исследуемых турбомашин малой мощности, опыте виброакустических исследований в судостроении и машиностроении, методах теории вероятности н математической статистики, а также подтверждены повышением надежности работы судовых турбомашин малой мощности на нефтеналивном флоте ОАО "Новошип" в результате выполнения рекомендаций, разработанных в диссертации.

Практическое значение диссертационной работы заключается: -в разработке методики и программного комплекса расчета нормированных уровней вибрации судовых турбомашин малой мощности различного типа по выборке, включающей в себя как бездефектные турбомашины. так и механизмы с зарождающимися дефектами, позволяющих определять одно из состояний механизма: хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное;

-в получении нормированных значений вибрации турбопривода вертикального типа ТП-2300 мощностью 1700 кВт, позволяющих оценивать его техническое состояние в условиях эксплуатации в рамках требований руководящих документов и морского Регистра судоходства России;

-в реализации возможности определять величину износа подшипников скольжения судового турбопривода по уровню его вибрации посредством применения разработанной в диссертации математической модели;

-в повышении надежности работы газовых СТМ: газотурбонагнетателей типа VTR-304-II, газодувок систем инертного газа,- и

СЭУ нефтеналивных судов в целом в результате выполнения рекомендаций, разработанных в диссертации;

-в возможности использования программного комплекса расчета нормированных уровней вибрации в учебном процессе судоме-ханической специальности с целью привития курсантам и студентам навыков пользования нормами вибрации и определения ТС СТМ.

Реалшлцип работы. Результаты работы внедрены в ОАО ''Новошип" и Новороссийской государственной морской академии, что подтверждено соответствующими документами.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: -Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы энергетики транспорта", г. Москва, ЦНИИЭВТ,-1990 г.;

-2-м Международном симпозиуме "Шум и вибрация на транспорте", г. Санкт-Петербург,-1994 г.;

-12-м Международном FASE симпозиуме "Шум и вибрация на транспорте", г. Санкт-Петербург,-1996 г.;

-научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Новороссийской государственной морской академии, г. Новороссийск,-1993-96 гг.;

-международной научно-технической конференции "Научно-технические разработки в решении проблем рыбопромыслового флота и транспорта", г. Калининград,-1996 г;

-техническом совете ОАО"Новошип", г.Новороссийск,-1994-96гг. Публикации. Основное содержание работы отражено в восьми печатных работах и одном научно-нсследовательском отчете.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения; содержит 147 машинописных страниц текста, 50 рисунков, 14 таблиц и список использованных источников из 84 наименований.

Автор защищает:

-методику нормирования вибрации судовых турбомашин малой мощности;

-программный комплекс расчета и построения нормированных значений вибрации судовых турбомашин малой мощности;

-рекомендуемые нормированные значения вибрации судового парового турбопривода вертикального исполнения мощностью 1700 кВт;

-математическую модель определения износа подшипников скольжения судового парового турбопривода;

-результаты исследований пространственно-временных виброакустических характеристик и определения резонансных узлов газотурбонагнетателя судового среднеоборотного дизеля и газодувок систем инертного газа, выполненных в условиях эксплуатации в составе СЭУ нефтеналивных судов ОАО "Новошип";

-разработанные и внедренные на судах ОАО "'Новошип" рекомендации по повышению надежности эксплуатации ГТН и ГЗД.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, определены цели и задачи диссертационной работы, изложены научные и практические результаты.

В первой главе рассмотрены вопросы применения виброакустических характеристик судовых турбомашин для оценки и контроля надежности их эксплуатации, произведен анализ типовых повреждении судовых турбомашин и пространственно-временных виброакустнческпх характеристик, применяемых для их выявления, а также существующих подходов к нормированию вибрации механизмов; выполнена постановка задачи диссертационных разработок.

Обзор опубликованных работ свидетельствует, что надежность эксплуатации судовых турбомашин (СТМ) связана с их вибрационным состоянием. Используя измерения параметров вибрации, можно выявлять дефекты СТМ, в т.ч, на ранней стадии их развития и, тем самым, предотвращать их аварии, ведущие к дорогостоящему увеличению сроков ремонта, уменьшению межремонтного срока эксплуатации, снижению надежности эксплуатации СТМ и всей судовой энергетической установки (СЭУ).

Наиболее характерными видами износа, влияющими на изменение вибрации, являются разбалансировка, расцентровка, нарушение плотности посадки отдельных узлов ротора, происходящие под действием длительного воздействия переменных сил, механический износ пар трения, коррозионный и эрозионный износ деталей.

Разработка и внедрение в практику эксплуатации судовой энергетики методов и средств технического диагностирования позволяет повысить безотказность работы оборудования за счет своевременного предупреждения аварии, повысить

ремонтопригодность н долговечность оборудования, а также прогнозировать его ресурс в эксплуатации, сократить время, трудоемкость и количество ремонтов в течение срока службы оборудования, значительно увеличить коэффициент технического использования, организовывать и планировать техническое обслуживание и ремонт не по наработке, а по фактическому техническому состоянию.

Решением задач диагностирования технического состояния механизмов занимались организации: ЦНИИ им. ак. Крылова, ЦНИИМФ, Институт машиноведения РАН и другие. Весомый вклад в развитие виброакустической диагностики внесли зарубежные и отечественные ученые: Генкин М.Д., Коллакот P.A., Мадорский Е.З., Мышинский Э.Л., Павлов Б.В.. Попков В.И., Розенберг Г.Ш., Хорошев Г.А. и другие.

Для вибродиагностики СТМ в рамках требований морского Регистра судоходства России при внедрении на судах Росморфлота

комплексной системы технического обслуживания п ремонта наиболее характерными являются задачи классификации состояний и разделения источников вибрации или шума.

В главе проанализированы типовые повреждения судовых турбомашин и пространственно-временные виброакустпческие характеристики, позволяющие их выявлять. Рассмотрены причины вибрации подшипников качения и скольжения, разбалансировки ротора, расцентровки сопрягамых роторов и характерные виброакустические признаки проявления этих дефектов. Подробно автор остановился на анализе возможных источников вибрации газотурбонагистателя в составе судового среднеоборотного дизеля в условиях эксплуатации ГТН типа VTR-304-11 на дизеле 6РС 2,6/2LE танкера "Хирург Вишневский" типа "Илья Эренбург" ОАО "Новошигг.

Выполнив анализ подходов к выбору измеряемого значения вибрации, ее параметров, целей и методов эксплуатационного нормирования вибрации механизмов, автор показал, что при решении задач нормирования вибрации судовых турбомеханизмов в качестве контролируемого параметра наиболее целесообразно использовать среднеквадратичное по времени значение (СКЗ) виброскорости.

По вопросам нормирования вибрации судовых турбомашин проанализированы известные зарубежные рекомендации: критерии интенсивности VDI, нормы, установленные стандартом ISO 2372, фирмами "Шелл Кэмикалс" и "1RD Mechananalysis",- а также отечественные нормы вибрации, в т.ч, разработанные ЦНИИМФом и морским Регистром судоходства России.

По данным С.Е. Калюжного, М.Я. Лобанова, В.В. Ратникова специальных технически обоснованных норм для оценки вибрации судовых турбомеханизмов нет. ПТЭ устанавливают такие нормы только для главных турбин; в литературе приводятся нормы, относящиеся, в основном, к стационарным турбоагрегатам.

При переходе флота на "обслуживание по состоянию" ЦНИИМФом разработаны нормы вибрации дли СТМ: главных паровых турбин, утилизационных турбин, турбоагрегатов и турбоприводов (см. таблицу).

В последнем издании "Правил классификации и постройки морских судов" морского Регистра судоходства России регламентированы предельно допустимые уровни вибрации судовых механизмов и оборудования, в том числе, главных турбозубчатых агрегатов. Вспомогательные турбоприводы отнесены к группе роторных механизмов.

Автор показал, что рекомендованные нормы не охватывают весь спектр применяемых на флоте СТМ и ограничены мощностью ТП до 500 кВт, не указывая при этом его исполнение- вертикальное или горизонтальное.

Анализ технических характеристик судовых паровых ТП показал, что па судах широко применяются турбоприводы насосов мощностью 1700 кВт (ТП-2300), 1000-2100 кВт (RIi-600) п другие, не нашедшие

отражения в нормах. Поэтому вопросы нормирования вибрации турбомашин мощностью от 500 до 2000 кВт имеют важное значение для ОАО "НовошигГ', на нефтеналивном флоте которого широко применены вышеназванные турбомашины.

Таблица

Нормы вибрации для главных паровых турбин, утилизационных турбин, турбоагрегатов и турбоприводов

Тип гчропн. 1лр6оюиср:1|оро11 и При Класс ТС

турооириводов изготов-

лении ■ » II!

По общему уровню виброскорости (мм/с) в полосе частот 10-1000 Гц

Главные судовые турбины

до 15000 кВт < 1,8 <7 7-16 > 16

более 15000кВт <2 <7 7-18 > 18

Утилизационные паровые турбины

2000-4500 кВт <3 <4 4-10 > 10

Турбогенераторы до 1000 кВт <3 <4 4-8 >8

Турбоприводы до 500 кВт <3 <4 4-10 > 10

По уровню на основной частоте (частоте вращения) в полосе 1/3 октавы

Главные судовые турбины

до 15000 кВт <2 <2 2-6 >6

более 15000кВт <2 <3 3-9 >9

Утилизационные паровые турбины

2000-4500 кВт <1 <1 1-3 >3

Турбогенераторы до 1000 кВт <1 <1 1-3 >3

Турбоприводы до 500 кВт <2 <2 2-6 >6

Во второй главе приведены особенности конструкции и эксплуатации паровых и газовых СТМ малой мощности танкерного флота ОАО "Новошпп"; выполнен анализ отказов и неисправностей газотурбонагпегателеП судового среднеоборотного дизеля и газодунок СИГ нефтеналивных судов ОАО "Новошпп", описаны аппаратура и методики, применяемые при разработке диссертации.

Турбопривод грузового насоса ТП-2300, являющийся объектом нормирования вибрации в настоящей диссертации,- вертикального типа; проточная часть сформирована на базе двухвенечной активной ступени; ротор- консольного типа с насадным диском; шестерня редуктора выполнена заодно с валом турбины.

Основной особенностью конструкции газотурбонагнетателей (ГТН) наддува ДВС является компоновка турбины и компрессора как единого турбокомпрессорного агрегата. Объектом исследований диссертации являются ГТН фирмы "Броун Бовери" типа 4^11-304-11.

Для обеспечения подачи инертного газа в танки нефтеналивных судов их СИГ оснащены газодувкши, которые представляют собой гурбомашиму в виде колеса центробежного типа с приводом от электродвигателя.

Практика эксплуатации энергетических установок судов типа "Илья Эренбург" ОАО "Новошип" показала низкую надежность ГТН \ПТ1-304-I I. Анализ отказов по судам серии показывает, что:

1. За период эксплуатации зафиксировано 9 отказов, в том числе на т/х "Леонид Утесов"- 2 отказа, на т/х "Владимир Высоцкий"-1 отказ, на т/х "Илья Эренбург"- 2 отказа, на т/х "Хирург Вишневский"- 4 отказа. Отказы наблюдались на всех судах серии, что свидетельствует скорее о технической причине отказов, чем о неправильной эксплуатации, тем более, что на одном и том же судне один ГТП откаилнал, а другой работ ал безотказно.

2. Из 9 ГТН, находившихся в эксплуатации, 5 отказывали, 4 работали безотказно.

3. Одни и те же ГТН на всех судах серии отказывали неоднократно.

4. Если рассматривать отказы по месту установки, то ГТН1 отказывал 4 раза, ГТН2- 5 раз.

5. Шесть из наблюдавшихся отказов произошли на режимах уменьшенной мощности (т/х "Л.Утесов"- режим пуска и режим вывода на полный ход; т/х "И.Эренбург"- режим "валогенератора" на стоянке и режим мойки турбины, т/х "Х.Вишневский"- режим швартовки при "<-тн-18000 об/мин), три- при работе на полный ход. На режимах уменьшенной мощности отказы происходили в 2 раза чаще, чем на полном ходу.

6. Все отказы ГТН сопровождались выходом из строя подшипника (опорного) со стороны турбины, разрушением демпферных колец, сепарации.

7. Наиболее вероятным является разрушение подшипника под воздействием некоторого внешнего фактора, действующего на подшипник. Таким фактором может оказаться повышенная вибрация элементов ГТН, возникающая в результате резонансных явлений или воздействия эксплуатационных факторов. Так, в одном случае отказа ГТН (ГТН1 г/х "Хирург Вишневский") специалистами сервисного пункта в п. Сингапуре причиной отказа определен перекос рабочего колеса компрессора при его напрессовке на вал, что привело к дисбалансу ротора и повышенной вибрации ГТН. В другом случае (ГТН1 т/х "Илья Эренбург") причиной повышенной вибрации ротора ГТН являлся нагар на рабочих лопатках турбины. После очистки ротора и замены подшипников повышенная вибрация исчезла.

Опыт эксплуатации систем инертного газа (СИГ) т/х типа "Герои Черноморья" ОАО "Новошип" показал низкую надежность газодувок (ГЗД). Так, при ревизии ГЗД1 т/х "Герои Севастополя" выявлено разрушение диска рабочего колеса, отслаивание полимерной изоляции внутри кожуха колеса ГЗД, при дефектацни выявлены трещины на рабочих лопатках колеса. При запуске ГЗД2 через несколько минут работы произошло ее разрушение. При осмотре обнаружено, что кожух рабочего колеса разрезан частью разрушенного диска, нагнетательный патрубок пробпг осколками рабочего колеса, колесо ГЗД при разрушении

сорвано с опор, разрушены подшипники рабочего колеса ГЗД, валы колеса ГЗД и электродвигателя погнуты в муфте, электродвигатель сорван с опор. Аналогичные разрушения ГЗД произошли на всех судах этой серии, эксплуатируемых в ОАО "Новошип".

Исследования виброакустических характеристик СТМ малой мощности выполнены методом спектрального анализа; оценка эффективности виброизолирующих устройств и определение резонансных узлов СТМ производились посредством определения перепада вибрации при возбуждении конструкции.

Перепад вибрации определялся разницей вибрации в двух точках колебательной системы: на вибраторе-Л/ и на объекте-* 1,- выраженной в дБ: 17=20 /¿г (х!'х:).

Для возбуждения конструкций применялся тракт возбуждения, состоящий из электромагнитного вибратора, усилителя и генератора. Крепление вибратора к возбуждаемым узлам выполнялось с помощью переходников н приспособлений.

Для проведения спектрального анализа применялся измерительный тракт, включающий в себя виброанапизор 3513, состоящий из виброметра 2511 с перестраиваемым фильтром 1621, а также самописец 2317. В качестве датчика использован акселерометр 4370. (Аппаратура производства фирмы "Брюль и Къер", Дания). Измеряемым параметром избрано СКЗ виброскорости с временем осреднения 1с, крепление акселерометра осуществлялось с помощью шпильки или магнита; при оценке вибрации фундаментных элементов применялось СКЗ виброперемещения с временем осреднения 1с.

Спектры регистрировались с полосой анализа 3% в абсолютных (мм/с, мм) или относительных (дБ отн. хо=5ТО"8м/с) единицах. Диапазон частот выбирался применительно к целям исследований и указан при изложении их результатов.

Для разработки методики нормирования уровней вибрации СТМ малой мощности использованы методы теории вероятности и математической статистики.

В третьей главе изложены результаты исследований пространственно-временных виброакустических характеристик газовых турбомашин малой мощности, выполненных в условиях их эксплуатации на нефтеналивных судах ОАО "Новошип".

Исследования виброакустических характеристик и резонансных узлов газотурбонагнетателя судового среднеоборотного дизеля выполнены на примере ГТН типа УТЯ-304-11 на дизеле 6РС 2,6/21Д применяемом в качестве главного двигателя (ГД) на танкере "Хирург Вишневский" ОАО "Новошип".

Для выявления резонансных элементов и определения частот собственных колебаний узлов ГТН УТЯ-304-11 были произведены измерения перепадов виброскорости в различных точках конструкции ГТН при возбуждении на средних частотах 1/3-октавных полос.

На рис. 1 представлены частотные зависимости перепадов вибрации подшипниковых узлов в точках на вибраторе и на корпусе подшипника. Из рисунка по резонансам определяем частоты собственных колебании подшипниковых узлов: опорного (ОП) -630 Гц; опорно-упорного (ОУП) -500 Гц.

Из рисунка 2, на котором представлены частотные зависимости перепадов вибрации на роторе ГТН в осевом направлении, определяем частоту собственных колебаний ротора, совпадающую с первым резонансом -250 Гц и частоту -315 Гц, начиная с которой перепад становится отрицательным, те, внешнее воздействие не гасится, и, следовательно, вибрации с частотой свыше 315 Гц передаются на ротор.

¿5 ^ 10

" 8 % S

П ♦ -2

с:

i -в

> -S

-ю S3

V

У 1

/ А 1

/ \ t

/ и [

\

\ \

\ \

\

36

<

Г

1-е

с|-в

125 250 500 WOO Гц Средняя частота Ууоктаби

Рис. I. Частотные зависимости перепадов вибрации на подшипниках ГТН. ---ОП; - ОУП.

S3

125

к

250 500 Гц Средняя, штата у5-октаШ

Рис.2. К определению частоты собственных колебаний ротора ГТН в сборе.

Измерения перепадов вибрации системы "вибратор-корпус ГТН" показали, что первая резонансная частота корпуса в сборе, как в осевом, так и в вертикальном направлениях, имеет значение 45 Гц, вторая резонансная частота -200 Гц близка к частоте собственных колебаний ротора. По первому резонансу определяем частоту собственных колебаний корпуса ГТН в сборе -45 Гц.

На рис.3 представлены перепады вибрации системы "ротор-подшипник" для ОП и ОУП. Данные зависимости характеризуют демпфирующие свойства подшипниковых узлов. Из рисунка видно, что на низких частотах, до 63 Гц для ОП и до 100 Гц для ОУП, перепады вертикальной составляющей вибрации практически нулевые, т.е. демпфирование колебаний в демпферных пакетах подшипниковых узлов отсутствует.

Спектральный анализ виброакустических характеристик узлов ГТН VTR-304-11 выполнен на пяти режимах работы ГД и показал, что:

а) соотношения максимальных гармоник в спектрах вибрации ГТН с частотой вращения коленчатого вала (КВ) дизеля: 2,5fK¿ 3fK„\ 3,5/„;

6/м; (\5/К„,- устойчивые, сохраняются с изменением оборотов коленчатого вала и являются характерными для дизеля;

а)

\

\

\

у

\

/ N у

\ \

У ч \ ч —

/

Я5

125

250 500

Средняя частота </}-скта6ы

Гц

$

36

0

•л

а и

-20

■¿1

л ■а

* ¡2

-и

\

\

ч

\

г \

/

/ /

V

11.5 63

Средняя

125 НО 500 частота. # - опта бы

ГЦ

Рис.З. Перепады вибрации в системе "ротор-подшиппнк". а) ОП; б) ОУП:-вертикальная составляющая:---осевая составляющая.

б) вибрационное состояние подшипников ГТН полностью определяется "дизельными" частотами;

в) на всех режимах работы ГД наблюдается возрастание вибрации на платформе ГТН по сравнению с вибрацией на лапах ГД;

г) на пониженных нагрузках в спектрах вибрации выделяются частоты собственных колебаний ОП, корпуса ГТН, что свидетельствует о резонансных явлениях и, следовательно, о повышенных воздействиях вибрации на подшипники ГТН;

По результатам исследований ВАХ ГТН УТ11-304-11 было предложено:

-избегать в эксплуатации режимов работы СЭУ, при которых возбуждается вибрация на частотах, близких к частотам собственных колебаний подшипников и других элементов ГТН, т.е, при наборе мощности эти зоны следует проходить быстро, а установившиеся режимы работы дизеля выбирать так. чтобы обороты ГТН были не менее 15000 об/мин;

-изменить частоту собственных колебаний подшипниковых узлов;

-произвести замену ГТН \TR-304-l 1 в составе СЭУ на другой ГТН.

Управлением технической эксплуатации флота ОАО "Новошип" эти рекомендации внедрены. Так, у эксплуатируемых ГТН УТК-304-11 на всех установках заменены подшипниковые узлы на усиленные. На ГД2 т/х "Хирург Вишневский" по методике и при непосредственном участии сотрудников кафедры СПТУ НГМА (в т.ч, автора диссертации) произведена замена ГТН \ГП1-304-11 на турбокомпрессор отечественного производства АО СКБТ (г. Пенза) ТК 35В-08М.

Особенностью конструкции этого ГТН является применение подшипников скольжения. Газодинамические характеристики работы ГТН ТК 35В-08М полностью удовлетворяют требованиям обеспечения работоспособности дизеля. После замены ГТН параметры работы дизеля улучшились (температура уходящих газов снизилась, наддув увеличился),