Determining the probability of failure of marine diesel engine parts

Abstract

Maritime transportation is the essence of the international economy. Today, about ninety percent of world trade is carried out by sea through 50,000 merchant ships. Most of these vessels are powered by mainline diesel engines due to their reliability and fuel efficiency. Reliability of system elements in general depends on random failures, significant wear during operation, additional wear during start-up. Accidental damage to diesel engine components is a major hazard during operation, as some parts (such as cylinder liners and pistons) are usually replaced during repairs. On the other hand, preventive service does not eliminate random malfunctions. Therefore, in the general problem of assessing the reliability of a diesel engine, there is a mathematical problem of assessing the reliability and durability, taking into account only the random failures of its elements, which are of the greatest practical importance. The purpose of the work is a mathematical study of the reliability of parts of the cylinder-piston group of the main engines of dry cargo ships. Using a systematic approach and a probabilistic statistical method, it was established that the most common and difficult case is the simultaneous action on a system element (for example, a cylinder sleeve) of factors that cause wear during the period of operation (including during the start-up period) and accidental failures. It was determined that the quality of the cylinderpiston system in ships of the “Ostriv Rosiyskiy” type is higher than in the ships of the “Simferopol” and “Murom” types. Empirical formulas for estimating the probability of emergency failure of main engine system elements during the period of operation between factory repairs were obtained, where the main danger during the period of operation was carried by accidental failures. Based on the results of the study, it is possible to establish a schedule for the periodicity of maintenance of the ship's main engine and the cost of losses due to ship downtime due to failures, and can also be used in the reliability study of other types of ship's main engines. The results make it possible to determine the reliability of the parts of the cylinder-piston group of the main engines of dry cargo ships. and, in particular, to establish the maintenance schedule of the ship's main engine and the cost of damages due to ship downtime due to failures, and can also be used in the study of the reliability of other types of main engines of other series of ships

Морські перевезення є суттю міжнародної економіки. Сьогодні близько дев’яноста відсотків світової торгівлі здійснюється морським транспортом через 50000 торгових суден. Більшість цих суден приводиться в рух головними дизельними двигунами завдяки їх надійності та паливній ефективності. Надійність елементів системи в загальному випадку залежить від випадкових відмов, значного зносу в процесі експлуатації, додаткового зносу при пуску. Випадкова поломка компонентів дизельного двигуна є великою небезпекою під час експлуатації, оскільки деякі деталі (наприклад, втулки циліндрів і поршні) зазвичай замінюються під час ремонту. З іншого боку, профілактична служба не усуває випадкові несправності. Тому в загальній проблемі оцінки надійності дизеля – математична задача оцінки надійності і довговічності з урахуванням тільки випадкових відмов її елементів, що мають найбільше практичне значення. Метою роботи є математичне дослідження надійності деталей циліндро-поршневої групи головних двигунів суховантажних суден. Використовуючи системний підхід та ймовірносно-статистичний метод, було встановлено, що найбільш загальним і важким є випадок одночасної дії на елемент системи (наприклад на гільзу циліндра) факторів, що викликають зноси в період експлуатації (в тому числі в період пусків) і випадкові відмови. Визначено, що якість циліндро-поршневої системи у суден типу «Острів російський» вища, ніж у суден типу «Сімферополь» і «Муром». Отримано емпіричні формули оцінки ймовірності аварійної відмови елементів системи головних двигунів за період експлуатації між заводськими ремонтами, де основну небезпеку в період роботи несли випадкові відмови. За результатами дослідження можна встановити графік періодичності проведення технічного обслуговування головного суднового двигуна та вартість збитків простоїв судна внаслідок відмов, а також можуть бути використані при дослідженні надійності інших типів суднових головних двигунів. Результати дають можливість визначити надійність роботи деталей циліндро-поршневої групи головних двигунів суховантажних суден. і, зокрема, встановити графік проведення технічного обслуговування головного суднового двигуна та вартість збитків внаслідок простоїв судна через відмови, а також можуть бути використані при дослідженні надійності інших типів головних двигунів інших серій суден