Theses metadata

“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.

Export

Creator:	Vukičević, Miroslav, 1981-
Title:	Metodologija smanjenja uticaja katalitičkih ostataka na trajnost prstenova sporohodnih brodskih motora
Copyright date:	2022
Trajni link:	https://phaidra.ucg.ac.me/detail_object/o:1779?tab=0#mda
Pregled teze:
Download link:
Select license:	Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)

Academic metadata

Theses Type:	Phd. theses
Academic Expertise :	Tehnicko-tehnološke nauke
Academic Title:	doktor nauka - saobraćajno inženjerstvo
University:	Univerzitet Crne Gore
Faculty:	Fakultet za pomorstvo
Group:	Studijski program Brodomašinstvo

Other Theses Metadata

Title translated:	Methodology for reducing the impact of catalytic residues on the piston rings durability in marine low-speed engines
Publisher:	[M. Vukičević]
Format:	PDF/A (228 listova)
Other responsibilities:	Račić, Nikola (mentor)
Other responsibilities:	Koboević, Žarko, 1965- (član komisije)
Other responsibilities:	Vujović, Lazo, 1953- (član komisije)
Abstract:	Ploveći na tankerskim brodovima, istraživanjem literature i brodske cirkularne korespondencije, razmjenom iskustava i ličnim iskustvom u vezi sa motorom Sulzer 6RTA58T, primjećena je učestala opasnost zbog abrazivnih istrošenja na samom motoru. Istrošenja koja su se dešavala u jako kratkom periodu pokrenula su na dublju analizu same problematike. Nakon praktičnih ispitivanja, istraživanja i komunikacijom sa proizvođačima brodskih motora uočen je problem koji su uzrokovale tvrde, a sitne katalitičke nečistoće koje se nalaze u brodskom gorivu. Ovaj problem postao je čest i kod ostalih motora, te je bio povod za detaljnije istraživanje i osmišljavanje metodologije kojom bi se moglo preventivno uticati, naročito imajući u vidu da ova istrošenja mogu da nanesu veliku štetu, kako motoru, tako i samoj posadi broda i brodovlasnicima. Štete koje nastaju direktno zbog katalitičkih nečistoća u brodskom gorivu najbolje se tumače procjenama u različitim slučajevima, a koje iznose od 900 000 $ do 1 500 000 $ [1] ili pak od 300 000$ do 1 500 000 $ u slučaju Alfa Laval [1] . Cijena popravke samog motora iznosi oko 500 000$, a postoji i dodatni gubitak zbog nemogućnosti eksploatacije broda u tom periodu, koji se procjenjuje na još toliko [1]. Osim navedenih troškova, štetu trpe i osiguravajuće kuće, o čemu će više riječi biti u samom radu. Na početku rada, bliže je objašnjena problematika nastajanja katalitičkih nečistoća u gorivu nakon prerade u rafinerijama, te kako je moguće dijagnostikovati problem. Da bi se dobila prava slika stanja, analiziralo se preko 100.000 uzoraka brodskih goriva, a podaci su obrađeni primjenom adekvatne statističke metode. Kako bi se dobile precizne informacije o količini abrazivnih nečistoća na brodu, bilo je neophodno da se istraže trenutno dostupne savremene metode uz pomoć kojih se može dokazati njihovo prisustvo u gorivu, a onda i na samim djelovima brodskog motora. U radu je fokus bio na jednostavnim uređajima i tzv. pokretnim laboratorijama kojima mogu jednostavno da rukuju oficiri mašine, ali se ukazalo i na manjkavost iste. Takođe, uzeti su u obzir i složeni, precizni sistemi koji se mogu ugraditi na brodovima, te je prikazana i opravdana njihova upotreba. Nakon opisanih metoda za detekciju katalitičkih nečistoća u brodskom sistemu goriva (kako bi se utvrdila njihova količina te ocijenila otpornost prstenova i košuljice na habanje), neophodno je bilo istražiti materijale koji se koriste za savremene klipne prstenove. Uz pomoć laboratorijskih ispitivanja obavljenih u Sloveniji i Crnoj Gori, analizirana je struktura i sastav klipnih prstenova i košuljice cilindra koji su se koristili tokom istraživanja. Metodologija ispitivanja klipnih prstenova obuhvata: ne destruktivnu tehnkiku ,,XRF (X-ray fluorescence) “, „ICP (Inductively Coupled Plasma)“, „SEM (Scanning Electron Microscopy)“ , hemijske analize slojeva premaza, baze i same debljine premaza, analizu mikročvrstoće klipnih prstenova baze i premaza, te analizu dobijenih podataka. Dobijeni rezultati dali su odgovor u vezi sa materijalom koji bolje podnosi abrazivni uticaj ukoliko se nečistoće nađu u unutrašnjosti dizel motora. Kako bi se smanjio uticaj abrazivnih nečistoća na trošenje vitalnih djelova glavnog motora, ukazala se potreba za produbljivanjem istraživanja, te se zbog toga pristupilo daljem istraživanju metodologije i izradi modela koji može da utiče na preventivno održavanje motora. Kako model sam po sebi predstavlja realni sistem ili objekat, u izradi modela su se isključivo koristila saznanja u vezi sa tankerskim brodovima na kojima su obavljena i testiranja. Upotrebom programa Visio predstavljen je dijagram toka brodskog goriva od tanka za skladištenje do ulaska prečišćenog goriva u glavni dizel motor. Uz pomoć njega predstavljen je i složeni model preventivnog održavanja. Analizom dostupnih, ispitivanih brodskih sistema, došlo se do opštih zaključaka koji se odnose na osnovu samog modela. Kako pouzdanost induktivnog zaključivanja zavisi i od broja istraženih činjenica i slučajeva, u radu su opisani svi brodski sistemi na kojima je testirana oprema korišćena u razvijanju modela. Fokus je prvenstveno na tretmanu brodskog goriva i sistemima (filtracije i separiranja abrazivnih nečistoća) koji su sastavni dio svakog broda, što ovaj model čini univerzalnim. U pogledu autonomnosti, autor disertacije smatra važnim razvijanje automatskog načina dreniranja (oslobađanje vode i nečistoća iz goriva), pogotovo u periodu kada nema dežurstva u mašinskom prostoru. Za potrebe modela, preporučen je kapacitivni senzor oznake BSC011L. Na osnovu ovog senzora razrađen je i šematski dijagram sa objašnjenjima, te apostrofirana važnost upotrebe ovog senzora u brodskim uslovima. Pored navedenog sistema, u disertaciji je posebno objašnjen i sistem koji će automatski uticati na finu regulaciju protoka goriva kroz separator. Simuliranje i način rada ovog automatskog sistema odrađen je u programu Simulink. Uz pomoć ovog programa, dat je precizan odgovor u smislu važnosti i potrebe fine regulacije protoka kroz separator kako bi se velika količina nečistoća otklonila iz goriva. Simuliranje je postavljeno za tri različita brodska scenarija kod kojih je moguća najveća potrošnja goriva. Model ima mogućnost da izračuna neophodnu količinu goriva i automatski reguliše protok kroz separator sa aspekta najboljeg prečišćavanja. Dok u slučajevima minimalne potrošnje goriva, regulacija je jednostavnija u vidu programiranog minimalnog protoka goriva kroz separator, sa prelivnom cijevi (pri dnu tanka) iz servisnog u taložni tank. Treba napomenuti da vremensko izbacivanje nečistoća na kontrolnoj jedinici separatora se podešava u zavisnosti od dostupne analize goriva. Takođe, u nastavku disertacije opisana je i dodatna oprema koja se može instalirati na dizel motor kao vid preventivnog održavanja. Predstavljena metodologija na najbolji način odvaja abrazivne nečistoće iz goriva, te u sprezi sa dodatnom opremom čini moćan sistem zaštite dizel motora. Osim modela napravljenog u softveru Visio, ukazala se potreba da se uradi i matematički model i algoritam za simulaciju, koji će precizno izračunati količinu prečišćenosti goriva za određeni period. Da bi simulacija u matematičkom modelu bila vjerodostojna, korišćeni su stvarni podaci o kapacitetima tankova goriva, kapacitetu separatora i o potrošnji glavnog motora. Za ovu potrebu, koristio se softverski paket Wolfram Mathematica koji prikazuje numeričke rezultate prečišćenosti i protoka goriva kroz elemente. Osim toga, on ima mogućnost i da grafički prezentuje pomenutu čistoću goriva i protok kroz analizirane elemente u datom vremenu. Analiza prečišćavanja goriva odrađena je za period od 24h pri maksimalnom protoku kroz separator i pri simulacijskom modelu sa smanjenim protokom koji se kasnije potvrdio na brodu uz pomoć analize goriva u jednoj od svjetski priznatih laboratorija . Odstupanje između simuliranog i modela koji je služio za provjeru simulacije (sa brodskim podacima) iznosilo je svega 0.20% nepročišćenog goriva tj. 0.06 ppm ulazne nečistoće u motoru. Primjenom matematičkih metoda u naučnoistraživačkom radu moguće je na egzaktan način prikazati i objasniti zakonitosti pojava te dati ključni odgovor na koje faktore sve treba uticati kako bi se smanjila količina nečistoća u gorivu. U poslednjem dijelu istraživanja, urađen je i model (u programu Simulink) koji ima mogućnost ranijeg alarmiranja (slanja poruke) oficirima mašine, kako bi preventivno djelovali ukoliko nastane naglo istrošenje klipnih prstenova i/ili košuljica cilindara. Analizirani su i predstavljeni različiti uticaji koji mogu uzrokovati istrošenja na pomenutim brodskim djelovima dizel motora. Za ovu analizu se koristio Ishikawa dijagram (uzročno-posljedični dijagram). Kako bi se objasnio ovaj dijagram, neophodno je koristiti metodu deskripcije, kroz postupak što jednostavnijeg opisivanja ili tumačenja stručnih činjenica, procesa i uticaja njihovih međusobnih složenih odnosa, tj. veza. Uz pomoć dijagrama, sagledaće se kompleksnost problematike u ovom istraživanju. Cilj disertacije jeste pravljenje modela na kojemu će se ispitati predložena metodologija, a koja može kvalitetno da odgovori na potrebe za poboljšanjima u brodskim sistemima kako ne bi nastala milionska šteta po motor i kompaniju. Težnja metodologije jeste da osigura trajnost vitalnih elemenata na motoru, barem dok brod ne pođe u planirani remont, s obzirom da veći radovi održavanja na samom motoru gotovo da nisu moguća za tankerske brodove dok je brod u luci ili na sidru (zbog sigurnosti i strožih propisa kompanija i luka). Ukoliko bi se predstavljeni model primijenio na sistemima goriva brodskih dizel motora, dobilo bi se gorivo sa najmanjom koncetracijom abrazivnih nečistoća.
Authors Key words:	katalitičke nečistoće, analiza brodskog goriva, metodologija, model, materijali klipnih prstenova, materijali košuljice cilindra, istrošenja, brodski motor, preventivno održavanje, simulacija
Authors Key words:	catalytic impurities, marine fuel analysis, methodology, model, piston rings, materials, wear, marine engine, preventive maintenance, modern equipment, simulation
Classification:	629.5.026(043.3)
Language:	Serbian
Identifier:	25424388
Type:	Tekst.

Abstract:

Ploveći na tankerskim brodovima, istraživanjem literature i brodske cirkularne korespondencije, razmjenom iskustava i ličnim iskustvom u vezi sa motorom Sulzer 6RTA58T, primjećena je učestala opasnost zbog abrazivnih istrošenja na samom motoru. Istrošenja koja su se dešavala u jako kratkom periodu pokrenula su na dublju analizu same problematike. Nakon praktičnih ispitivanja, istraživanja i komunikacijom sa proizvođačima brodskih motora uočen je problem koji su uzrokovale tvrde, a sitne katalitičke nečistoće koje se nalaze u brodskom gorivu. Ovaj problem postao je čest i kod ostalih motora, te je bio povod za detaljnije istraživanje i osmišljavanje metodologije kojom bi se moglo preventivno uticati, naročito imajući u vidu da ova istrošenja mogu da nanesu veliku štetu, kako motoru, tako i samoj posadi broda i brodovlasnicima. Štete koje nastaju direktno zbog katalitičkih nečistoća u brodskom gorivu najbolje se tumače procjenama u različitim slučajevima, a koje iznose od 900 000 $ do 1 500 000 $ [1] ili pak od 300 000$ do 1 500 000 $ u slučaju Alfa Laval [1] . Cijena popravke samog motora iznosi oko 500 000$, a postoji i dodatni gubitak zbog nemogućnosti eksploatacije broda u tom periodu, koji se procjenjuje na još toliko [1]. Osim navedenih troškova, štetu trpe i osiguravajuće kuće, o čemu će više riječi biti u samom radu. Na početku rada, bliže je objašnjena problematika nastajanja katalitičkih nečistoća u gorivu nakon prerade u rafinerijama, te kako je moguće dijagnostikovati problem. Da bi se dobila prava slika stanja, analiziralo se preko 100.000 uzoraka brodskih goriva, a podaci su obrađeni primjenom adekvatne statističke metode. Kako bi se dobile precizne informacije o količini abrazivnih nečistoća na brodu, bilo je neophodno da se istraže trenutno dostupne savremene metode uz pomoć kojih se može dokazati njihovo prisustvo u gorivu, a onda i na samim djelovima brodskog motora. U radu je fokus bio na jednostavnim uređajima i tzv. pokretnim laboratorijama kojima mogu jednostavno da rukuju oficiri mašine, ali se ukazalo i na manjkavost iste. Takođe, uzeti su u obzir i složeni, precizni sistemi koji se mogu ugraditi na brodovima, te je prikazana i opravdana njihova upotreba. Nakon opisanih metoda za detekciju katalitičkih nečistoća u brodskom sistemu goriva (kako bi se utvrdila njihova količina te ocijenila otpornost prstenova i košuljice na habanje), neophodno je bilo istražiti materijale koji se koriste za savremene klipne prstenove. Uz pomoć laboratorijskih ispitivanja obavljenih u Sloveniji i Crnoj Gori, analizirana je struktura i sastav klipnih prstenova i košuljice cilindra koji su se koristili tokom istraživanja. Metodologija ispitivanja klipnih prstenova obuhvata: ne destruktivnu tehnkiku ,,XRF (X-ray fluorescence) “, „ICP (Inductively Coupled Plasma)“, „SEM (Scanning Electron Microscopy)“ , hemijske analize slojeva premaza, baze i same debljine premaza, analizu mikročvrstoće klipnih prstenova baze i premaza, te analizu dobijenih podataka. Dobijeni rezultati dali su odgovor u vezi sa materijalom koji bolje podnosi abrazivni uticaj ukoliko se nečistoće nađu u unutrašnjosti dizel motora. Kako bi se smanjio uticaj abrazivnih nečistoća na trošenje vitalnih djelova glavnog motora, ukazala se potreba za produbljivanjem istraživanja, te se zbog toga pristupilo daljem istraživanju metodologije i izradi modela koji može da utiče na preventivno održavanje motora. Kako model sam po sebi predstavlja realni sistem ili objekat, u izradi modela su se isključivo koristila saznanja u vezi sa tankerskim brodovima na kojima su obavljena i testiranja. Upotrebom programa Visio predstavljen je dijagram toka brodskog goriva od tanka za skladištenje do ulaska prečišćenog goriva u glavni dizel motor. Uz pomoć njega predstavljen je i složeni model preventivnog održavanja. Analizom dostupnih, ispitivanih brodskih sistema, došlo se do opštih zaključaka koji se odnose na osnovu samog modela. Kako pouzdanost induktivnog zaključivanja zavisi i od broja istraženih činjenica i slučajeva, u radu su opisani svi brodski sistemi na kojima je testirana oprema korišćena u razvijanju modela. Fokus je prvenstveno na tretmanu brodskog goriva i sistemima (filtracije i separiranja abrazivnih nečistoća) koji su sastavni dio svakog broda, što ovaj model čini univerzalnim. U pogledu autonomnosti, autor disertacije smatra važnim razvijanje automatskog načina dreniranja (oslobađanje vode i nečistoća iz goriva), pogotovo u periodu kada nema dežurstva u mašinskom prostoru. Za potrebe modela, preporučen je kapacitivni senzor oznake BSC011L. Na osnovu ovog senzora razrađen je i šematski dijagram sa objašnjenjima, te apostrofirana važnost upotrebe ovog senzora u brodskim uslovima. Pored navedenog sistema, u disertaciji je posebno objašnjen i sistem koji će automatski uticati na finu regulaciju protoka goriva kroz separator. Simuliranje i način rada ovog automatskog sistema odrađen je u programu Simulink. Uz pomoć ovog programa, dat je precizan odgovor u smislu važnosti i potrebe fine regulacije protoka kroz separator kako bi se velika količina nečistoća otklonila iz goriva. Simuliranje je postavljeno za tri različita brodska scenarija kod kojih je moguća najveća potrošnja goriva. Model ima mogućnost da izračuna neophodnu količinu goriva i automatski reguliše protok kroz separator sa aspekta najboljeg prečišćavanja. Dok u slučajevima minimalne potrošnje goriva, regulacija je jednostavnija u vidu programiranog minimalnog protoka goriva kroz separator, sa prelivnom cijevi (pri dnu tanka) iz servisnog u taložni tank. Treba napomenuti da vremensko izbacivanje nečistoća na kontrolnoj jedinici separatora se podešava u zavisnosti od dostupne analize goriva. Takođe, u nastavku disertacije opisana je i dodatna oprema koja se može instalirati na dizel motor kao vid preventivnog održavanja. Predstavljena metodologija na najbolji način odvaja abrazivne nečistoće iz goriva, te u sprezi sa dodatnom opremom čini moćan sistem zaštite dizel motora. Osim modela napravljenog u softveru Visio, ukazala se potreba da se uradi i matematički model i algoritam za simulaciju, koji će precizno izračunati količinu prečišćenosti goriva za određeni period. Da bi simulacija u matematičkom modelu bila vjerodostojna, korišćeni su stvarni podaci o kapacitetima tankova goriva, kapacitetu separatora i o potrošnji glavnog motora. Za ovu potrebu, koristio se softverski paket Wolfram Mathematica koji prikazuje numeričke rezultate prečišćenosti i protoka goriva kroz elemente. Osim toga, on ima mogućnost i da grafički prezentuje pomenutu čistoću goriva i protok kroz analizirane elemente u datom vremenu. Analiza prečišćavanja goriva odrađena je za period od 24h pri maksimalnom protoku kroz separator i pri simulacijskom modelu sa smanjenim protokom koji se kasnije potvrdio na brodu uz pomoć analize goriva u jednoj od svjetski priznatih laboratorija . Odstupanje između simuliranog i modela koji je služio za provjeru simulacije (sa brodskim podacima) iznosilo je svega 0.20% nepročišćenog goriva tj. 0.06 ppm ulazne nečistoće u motoru. Primjenom matematičkih metoda u naučnoistraživačkom radu moguće je na egzaktan način prikazati i objasniti zakonitosti pojava te dati ključni odgovor na koje faktore sve treba uticati kako bi se smanjila količina nečistoća u gorivu. U poslednjem dijelu istraživanja, urađen je i model (u programu Simulink) koji ima mogućnost ranijeg alarmiranja (slanja poruke) oficirima mašine, kako bi preventivno djelovali ukoliko nastane naglo istrošenje klipnih prstenova i/ili košuljica cilindara. Analizirani su i predstavljeni različiti uticaji koji mogu uzrokovati istrošenja na pomenutim brodskim djelovima dizel motora. Za ovu analizu se koristio Ishikawa dijagram (uzročno-posljedični dijagram). Kako bi se objasnio ovaj dijagram, neophodno je koristiti metodu deskripcije, kroz postupak što jednostavnijeg opisivanja ili tumačenja stručnih činjenica, procesa i uticaja njihovih međusobnih složenih odnosa, tj. veza. Uz pomoć dijagrama, sagledaće se kompleksnost problematike u ovom istraživanju. Cilj disertacije jeste pravljenje modela na kojemu će se ispitati predložena metodologija, a koja može kvalitetno da odgovori na potrebe za poboljšanjima u brodskim sistemima kako ne bi nastala milionska šteta po motor i kompaniju. Težnja metodologije jeste da osigura trajnost vitalnih elemenata na motoru, barem dok brod ne pođe u planirani remont, s obzirom da veći radovi održavanja na samom motoru gotovo da nisu moguća za tankerske brodove dok je brod u luci ili na sidru (zbog sigurnosti i strožih propisa kompanija i luka). Ukoliko bi se predstavljeni model primijenio na sistemima goriva brodskih dizel motora, dobilo bi se gorivo sa najmanjom koncetracijom abrazivnih nečistoća.