Niewspółosiowość wałów na statkach nie tylko zużywa łożyska, ale także budżety

W sierpniu 2022 r. HMS Prince of Wales, jeden z najnowocześniejszych lotniskowców Royal Navy, doznał katastrofalnej awarii napędu wkrótce po opuszczeniu Portsmouth w Wielkiej Brytanii na misję do Stanów Zjednoczonych. Przyczyną był źle ustawiony wał napędowy.
 
Niewspółosiowość wału doprowadziła do pęknięcia sprzęgła, co spowodowało intensywne wibracje, które rozchodziły się po układzie napędowym, uszkadzając otaczające elementy. W przypadku napraw szacowana na 25 milionów funtówOkręt wojenny był wyłączony z użytku przez wiele miesięcy, co zakłócało kluczowe operacje morskie i stanowiło brutalny dowód na to, że zaniedbanie ustawienia wałów może sparaliżować nawet najnowocześniejsze jednostki.
 
Chociaż nie każdy przypadek niewspółosiowości trafia na pierwsze strony gazet, niewspółosiowość wałów jest jedną z najczęściej pomijanych przyczyn nieefektywności układu napędowego w statkach morskich. Niezależnie od tego, czy chodzi o wał napędowy, wał Cardana czy pomocniczy układ napędowy, niewspółosiowość może prowadzić do nadmiernych wibracji, przyspieszonego zużycia, zwiększonego zużycia paliwa, a w najgorszych przypadkach do katastrofalnej awarii.
 
Historycznie rzecz biorąc, ustawianie tych wałów było pracochłonnym procesem wymagającym demontażu, ręcznych pomiarów i prób i błędów. Obecnie zaawansowane rozwiązania do ustawiania laserowego, takie jak RotAlign Touch zmieniły zasady gry, umożliwiając operatorom wykrywanie i korygowanie niewspółosiowości bez wyjmowania wału. Oszczędza to czas i pieniądze, zapewniając jednocześnie, że statki pozostają sprawne. 

Zrozumienie różnych problemów z ustawieniem wałów w statkach morskich

Niewspółosiowość wału nie jest pojedynczym, jednolitym problemem; objawia się w różny sposób w zależności od typu wału i konfiguracji układu napędowego na każdym statku. Każdy typ niewspółosiowości wprowadza wyjątkowe wyzwania, wymagające precyzyjnych pomiarów i korekt w celu uniknięcia kosztownych awarii. Najczęstsze problemy z wyrównaniem na statkach morskich obejmują: 

• Niewspółosiowość wału napędowego
  Główny wał napędowy jest sercem układu napędowego statku, przenosząc moc z silnika na śrubę napędową. Jeśli jest nawet nieznacznie rozbieżny ze skrzynią biegów lub łożyskami oporowymi, powoduje naprężenia skrętne, które obciążają cały układ napędowy. Z czasem prowadzi to do wibracji, nadmiernego zużycia łożysk i zmniejszonej wydajności paliwowej. W skrajnych przypadkach, jak w przypadku HMS Prince of Wales, źle ustawiony wał napędowy może spowodować pęknięcie krytycznych sprzęgieł, co prowadzi do nieoczekiwanych awarii i kosztownych napraw.
  
  
• Niewspółosiowość wału Cardana
  Wały Cardana, znane również jako wały przegubowe, są przeznaczone do przenoszenia mocy między elementami, które nie znajdują się w linii prostej — na przykład między silnikiem a skrzynią biegów lub między różnymi sekcjami układu napędowego statku. Podczas gdy wały Cardana są zaprojektowane do obsługiwania pewnego zakresu ruchu kątowego, nadmierne odchylenie kątowe powoduje błąd Cardana, w którym wał napędzany nie obraca się już ze stałą prędkością. Zamiast tego przyspiesza i zwalnia dwa razy na obrót, generując drgania skrętne, które powodują nadmierne obciążenie łożysk i sprzęgieł. Jeśli nie zostanie to sprawdzone, może to prowadzić do awarii łożysk, zużycia wielowypustów, a nawet całkowitych pęknięć wału.
  
  
• Niewspółosiowość wału przekładni i maszyny pomocniczej
  Oprócz wałów napędowych, systemy pomocnicze, takie jak generatory, sprężarki i pompy hydrauliczne, również wymagają precyzyjnego wyrównania. Niewspółosiowość w tych systemach prowadzi do hałasu, nadmiernych wibracji i obniżonej wydajności. W skrzyniach biegów niewłaściwe wyrównanie może mieć wpływ na zazębianie się kół zębatych, co powoduje nierównomierne zużycie, przegrzanie i awarię mechaniczną.

Niezależnie od rodzaju wału, niewspółosiowość powoduje niepotrzebne obciążenie elementów układu napędowego. Oczywistym skutkiem jest zużycie mechaniczne, ale niewspółosiowość może również powodować inne problemy. Jeśli nie jest kontrolowana, zwiększa koszty operacyjne, zużycie paliwa i nieplanowaną konserwację, przez co niezawodność jest stałym zmartwieniem operatorów statków.

Wysokie koszty niewspółosiowości wałów w statkach morskich

Nawet minimalne odchylenie może spowodować kaskadę problemów na statkach. Oto niektóre z najczęstszych:

• Zwiększone wibracje i naprężenia konstrukcyjne
  Niewspółosiowe wały tworzą niezrównoważone siły obrotowe, generując nadmierne drgania, które przechodzą przez układ napędowy. To ciągłe naprężenie przyspiesza zmęczenie metalu, co prowadzi do mikropęknięć w wałach, poluzowanych elementów mocujących i odkształceń w mocowaniach silnika i konstrukcjach wsporczych.
  
  
• Przyspieszone zużycie kluczowych podzespołów
  Gdy wał jest niewspółosiowy, łożyska, uszczelnienia i sprzęgła są poddawane nierównomiernym obciążeniom, co zwiększa tarcie i zużycie. Łożyska zaprojektowane do pracy pod precyzyjnymi obciążeniami przegrzewają się i przedwcześnie zawodzą. Uszczelnienia ulegają szybszej degradacji, co prowadzi do wycieków smaru, co jeszcze bardziej zwiększa tarcie i naprężenie podzespołów.
  
  
• Większe zużycie paliwa i zmniejszona wydajność
  Niewspółosiowy wał zmusza układ napędowy do cięższej pracy, zużywając więcej paliwa, aby wygenerować ten sam poziom ciągu. Nawet niewielki spadek wydajności może z czasem przełożyć się na znaczne straty finansowe.
  
  
• Podwyższone ryzyko katastrofalnej awarii
  Niesprawdzone nieprawidłowe ustawienie może prowadzić do wygięcia wału lub jego całkowitej awarii, co skutkuje natychmiastową utratą napędu. Złamany wał może również uszkodzić sąsiednie elementy, w tym przekładnie, łożyska oporowe, a nawet kadłub statku. Awaryjne naprawy na morzu są kosztowne i trudne logistycznie, często wymagając wycofania statku z eksploatacji. Wczesne wykrycie nieprawidłowego ustawienia ułatwia uniknięcie kosztownych uszkodzeń i awarii. Narzędzia takie jak RotAlign Touch sprawiają, że identyfikacja i naprawa problemów z ustawieniem kół jest prosta i szybka w porównaniu ze starszymi narzędziami.

Rozwiązywanie problemu wyrównania za pomocą RotAlign

Przez lata wyrównywanie wałów napędowych statków było zadaniem czasochłonnym i złożonym. Tradycyjne metody, takie jak wskaźniki zegarowe i szczelinomierze, wymagały rozległego demontażu wału, co czyniło proces zarówno kosztownym, jak i uciążliwym. 

RotAlign Touch zmienia zasady gry, umożliwiając precyzyjne, in-situ ustawienie wału bez wyjmowania wału. Wykorzystując zaawansowaną technologię pomiaru pojedynczego lasera, pozwala operatorom morskim wykrywać i korygować niewspółosiowość z niezrównaną dokładnością. Zespoły nie muszą już martwić się o nieefektywność i ryzyko tradycyjnych metod ustawiania. 

RotAlign Touch cechy:

• Tryb pomiaru IntelliPoint, który kompensuje niestabilne warunki. W przeciwieństwie do tradycyjnych statycznych odczytów, RotAlign Touch zbiera wiele punktów danych pod tym samym kątem względnym, filtrując wahania spowodowane falami, uginaniem się kadłuba lub ruchem statku. Możesz być pewien, że otrzymujesz powtarzalne, wysoce dokładne wyniki ustawienia w warunkach rzeczywistych.
  
  
• Rozszerzenie detektora IntelliRange, co zwiększa zakres pomiarowy narzędzia w przypadku dużych odchyleń. RotAlign Touch może wykryć i skorygować nawet duże odchylenia, które przekraczają standardowe zakresy pomiarowe. Oznacza to szybsze, bardziej efektywne wyrównanie bez dodatkowych ustawień i regulacji pomiaru i ruchu.
  
  
• Technologia pojedynczego lasera, co eliminuje dryft pomiaru i niespójności ustawień. Tradycyjne narzędzia do ustawiania z dwoma laserami wprowadzają dryft ustawienia, który wpływa na dokładność. RotAlign Touch wykorzystuje konfigurację z pojedynczym laserem, zapewniającą stabilne i precyzyjne pomiary w przypadku układów napędowych o dużym ryzyku.
  
  
• Aktywny wywiad sytuacyjny (ASI) co umożliwia dostosowanie do czynników środowiskowych. ASI automatycznie dostosowuje proces wyrównywania na podstawie warunków w czasie rzeczywistym, co czyni go idealnym do ciasnych przestrzeni, przesuwających się obciążeń i zmiennych temperatur.

Niewspółosiowość nie czeka na idealne warunki, aby spowodować problemy, i naprawa również nie powinna. Niezależnie od tego, czy chodzi o ugięcie kadłuba, wibracje silnika czy zmiany środowiskowe, możliwość dokładnego wyrównania wałów w rzeczywistych warunkach oznacza mniej nieoczekiwanych awarii, dłuższą żywotność podzespołów i bardziej wydajny układ napędowy.

Podsumowanie: Precyzja, która utrzymuje statki w ruchu

Niewspółosiowość wału nie zawsze jest oczywista, ale jej skutki i wpływy są. Pozostawione bez kontroli prowadzi do kosztownych napraw i problemów operacyjnych.

Przy użyciu odpowiednich narzędzi ustawianie ustawień nie musi być ciągłą walką. RotAlign Touch czyni go szybszym, dokładniejszym i praktyczniejszym w warunkach rzeczywistych — bez demontażu i zgadywania. W branży, w której niezawodność jest wszystkim, wyrównanie nigdy nie powinno być pozostawione przypadkowi.

Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji na temat RotAlign Touch