Operational evaluation of piston-rings-cylinder liner assembly wear in high power marine diesel engines

• Autorzy: Adamkiewicz A. , Drzewieniecki J.

Warianty tytułu

PL

Eksploatacyjna ocena zużycia układu tribologicznego tłok–pierścień–cylinder okrętowych silników spalinowych dużych mocy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an operational evaluation of piston-piston rings-cylinder liner (PRC) assembly wear in marine diesel engines of high power. It is based on visual inspection through cylinder liner scavenge ports. Clearance measurements of piston rings in piston grooves and piston ring gap measurements were used to evaluate the extent of wear of the PRC assembly. Moreover, it is shown that piston ring gap measurements can be used as a reference parameter in wear trend analysis to predict the length of time periods between overhauls (TBO). Furthermore, it has been shown that controlling the wear of chromium (protective) layers of piston ring working surfaces by measuring their thickness with induction and eddy current methods is highly useful. They were accepted as a source of information on PRC lubrication correctness and as a symptom of its technical condition. Factors indicating the necessity of an overhaul and introducing operational methods of improving working conditions between the tribological pair – liner and piston rings have been determined.

PL

W artykule przedstawiono metodę eksploatacyjnej oceny zużycia układu tribologicznego: tłok–pierścienie tłokowe–tuleja cylindrowa (TPC) okrętowego silnika spalinowego dużej mocy. Metoda oparta jest na wynikach inspekcji wizualnych z wykorzystaniem okien przepłukujących tulei cylindrowych. Do oceny stopnia zużycia układu TPC wykorzystano pomiary luzów między pierścieniami a rowkami tłoka oraz pomiary luzu w zamkach. Wykazano, że wyniki pomiarów luzów w zamkach pierścieni tłokowych mogą być miarami stopnia zużycia wykorzystywanymi jako parametry referencyjne w analizie trendu zużycia do prognozowania okresów pomiędzy przeglądami. Pokazano przydatność kontroli zużywania się warstw wierzchnich roboczych powierzchni pierścieni tłokowych (pokrytych powłokami ochronnymi) metodami indukcyjnymi. Otrzymane oceny zużycia tribologicznego weryfikowano na podstawie wyników analizy oleju cylindrowego pobieranego z komór podtłokowych silnika. Uznano je za źródło informacji o poprawności smarowania układu TPC oraz jako symptom stanu technicznego układu. Określono czynniki wyznaczające konieczność przeprowadzenia remontu oraz wprowadzenia eksploatacyjnych metod poprawy warunków współpracy układu tribologicznego tuleja cylindrowa–pierścienie tłokowe.

Słowa kluczowe

EN

tribological wear; piston–piston rings–cylinder liner assembly; high power diesel engines; marine main propulsion; top layer; scavenge ports

PL

zużycie tribologiczne; układ tłok-pierścienie tłokowe-tuleja cylindrowa; silniki spalinowe dużych mocy; napęd główny statku; warstwa wierzchnia; okna przepłukujące

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 1
• Strony: 5--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Adamkiewicz A.

• Maritime University of Szczecin, Mechanical Engineering Faculty, Department of Condition Monitoring & Maintenance of Machinery, ul. Willowa 2-4, 71-650 Szczecin, Poland

autor

Drzewieniecki J.

• Maritime University of Szczecin, Mechanical Engineering Faculty, Department of Condition Monitoring & Maintenance of Machinery, ul. Willowa 2-4, 71-650 Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Olander P., Hollman P., Jacobson S.: Piston ring and cylinder liner wear aggravation caused by transition to greener ship transports–Comparison of samples from test rig and field. Wear 2013; 302: 1345–1350.
• 2. Sautermeister F. A., Priest M., Lee P. M., Fox M. F.: Impact of sulphuric acid on cylinder lubrication for large 2-stroke marine diesel engines. Tribology International 2013; 59: 47–56.
• 3. Koszałka G.: Model of operational changes in the combustion chamber tightness of a diesel engine. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2014; 16(1): 133–139.
• 4. Chun Sang Myung: Simulation of engine life time related with abnormal oil consumption. Tribology International 2011; 44: 426–436.
• 5. Koszałka G., Guzik M.: Mathematical model of piston ring sealing in combustion engine. Polish Maritime Research 2014; 4(84): 66-78.
• 6. Koszałka G.: Predicting the durability of the piston-rings-cylinder assembly of a diesel engine using a piston ring pack model. Eksploatacja i Niezawodność - Maintenance and Reliability 2011; 3(51): 40–44.
• 7. Hountalas D.T.: Prediction of marine diesel engine performance under fault conditions. Applied Thermal Engineering 2000; 20: 1753-1783.
• 8. Liu Yan, Liu Zhong and others: Research on an on-line wear condition monitoring system for marine diesel engine. Tribology International 2000.
• 9. Bocchetti D., Giorgio M., and others: A competing risk model for the reliability of cylinder liners in marine Diesel engines. Reliability Engineering and System Safety 2009; 94: 1299–1307.
• 10. Adamkiewicz A., Drzewieniecki J.: Operational Evaluation of Piston Rings Wear in Large Marine Diesel Engines. Journal of Polish CIMAC 2012/7.
• 11. Henderson K.: Increasing engine damage caused by catalyst fines. Marine Propulsion Report. 29.04.2014.
• 12. Mitsui MAN B&W: MC-C Engines, Instruction Book, Volume 1, Operation and Data. Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd. 2010.
• 13. Resinous Liner Lacquering. European Council for the Development of Performance Tests for Transportation Fuels, Lubricants and Other Fluids, CEC Investigative Report, 09.2007.
• 14. McGeary T., Chew F.: Investigations into Abrasive and Corrosive Wear Mechanisms of Pistons and Liners in Large Bore 2-Stroke Diesel Engine Cylinders. CIMAC Congress 2004; Paper no. 14. Kyoto 2004.
• 15. Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni, WNT Warszawa 2008.
• 16. Mitsui OSK Lines: Easy Measuring Kit for Ferrous Powder in Cylinder Oil Drain. Operational Manual. Technology Research Center, Mitsui OSK Lines. Kawasaki 2011.
• 17. Adamkiewicz A., Kamiński W.: Studies of the Process of Running – in of Liners of Main Power System Marine Engines with the Application of the “Alpha Lubricator” Lubricating System. Journal of Transdisciplinary Systems Science 2012; 17: 3–10.
• 18. Mitsui OSK Lines: Specification of Counter Measures Related to Ring/ Liner on Ships with UEC85LSII Mitsubishi Engines. Mitsubishi Circular Note No. MS-9634E, Marine Diesel Engine Department, Mitsubishi Heavy Industries Co. Ltd. Oct. 2011.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).