Boroskopická kontrola velkých pístových motorů

Velké pístové spalovací motory s vnitřním spalováním (RICE, Reciprocating Internal Combustion Engines) jsou široce využívány v mnoha průmyslových odvětvích pro výrobu elektřiny nebo pohánění mechanických zařízení – například hřídelí vrtulí a čerpadel. Princip fungování těchto motorů je stejný jako u klasických automobilových spalovacích motorů, avšak je uplatňován v mnohem větším měřítku. Zde se budeme zabývat technikami monitorování stavu motorů RICE, využitím boroskopů a popíšeme také doporučené postupy nejlepší praxe společně s radami k řešení problémů, abyste dokázali vytěžit co nejvíce z toho, co tento typ kontrol nabízí.

Obrázek 1 Pístové spalovací motory s vnitřním spalováním

Pro zajištění efektivního provozu a údržby velkých motorů je nezbytné znát stav jednotlivých součástí motoru. K tomu jsou využívány různé techniky monitorování stavu (CM, Condition Monitoring). Každá technika poskytuje o motoru vždy jeden typ informací. V níže uvedeném výčtu jsou shrnuty nejčastější techniky monitorování stavu používané ke kontrolám motorů RICE:

• Monitorování přístrojového vybavení – nepřetržité monitorování hodnot motoru měřených rozličnými snímači, například teploty, tlaku, vibrací, složení výfukových plynů atd.
• Analýza použitého oleje – pravidelný odběr a laboratorní analýza vzorků oleje, která může odhalit degradaci oleje nebo přítomnost částic, které mohou signalizovat kontaminaci, opotřebení nebo poškození.
• Kontrola boroskopem (BSI) – vizuální kontrola vnitřních částí motoru, která vyžaduje pouze malou, případně žádnou, demontáž dílů.
• Demontáž, částečná či úplná – demontáž dílů nebo rozebrání celého motoru pro účely provedení kontroly, generální prohlídky nebo výměny součástí.

Monitorování přístrojového vybavení a analýza použitého oleje jsou neinvazivními technikami, které nevyžadují přerušení chodu motoru RICE a všeobecně se pokládají za první krok monitorování stavu motoru. Ale protože těmito technikami lze získat jen omezené množství informací, může být nutno provést boroskopickou kontrolu, a to ať už jako součást strategie preventivní údržby, nebo jako nástroj reaktivní údržby. Boroskopická kontrola pístového motoru se soustředí na spalovací komoru, která je známá také jako válec. Na komponenty obklopující spalovací komoru působí velký tlak a vysoká teplota, proto je nutné sledovat, zda u těchto dílů nedošlo k poškození či opotřebení. Boroskopem lze kromě válce kontrolovat i další součásti motoru, například plášť vodního chlazení, rozvody oleje a olejovou vanu klikových skříní, turbodmychadla, systémy chlazení a cirkulace vzduchu a alternátory, a další.

Obrázek 2 Znázornění spalovacích komor (válců)

Boroskopická technologie – historický odkaz

Pístové motory existují přibližně od počátku 20. století a jejich kontrola byla jednou z prvních oblastí, při které bylo použito boroskopu. Pevný boroskop byl prvním typem použitého průmyslového boroskopu, po něm pak přišly ohebné fibroskopy. V současnosti jsou nejmodernějšími nástroji pro provádění boroskopických kontrol videoskopy, a to díky své všestrannosti, jednoduchosti použití a schopnosti pořizovat jak jednotlivé snímky, tak i videozáznamy. V tabulce 1 je uveden přehled charakteristik jednotlivých výše zmíněných systémů. I když se pevné boroskopy i fibroskopy nadále používají, tento článek se soustředí na videoskopy, a to z důvodu jejich skutečně velmi rozšířeného použití.

Tabulka 1 Porovnání hlavních charakteristik pevných boroskopů, fibroskopů a videoskopů

Jak je patrné z porovnání v tabulce 1, videoskopy mají oproti pevným boroskopům a fibroskopům významné technické výhody. Boroskopická kontrola prováděná videoskopem je rychlejší (pro získání dobrého obrazu stačí spojit menší počet dílů a provést menší počet nastavení) a také poskytuje lepší výstup pro hodnotící zprávu, protože umožňuje snadné pořizování snímků i videozáznamů.

Z portfolia pro nepřímou vizuální kontrolu (RVI, Remote Visual Inspection) společnosti Evident jsou pro kontrolu motorů RICE doporučeny videoskopy IPLEX™ G Lite a IPLEX GT. Oba videskopy vytvářejí snímky vysoké kvality, na jejichž základě lze provádět hodnocení komponent a které slouží i pro účely dalšího zpracování.

Jak na vhodnou konfiguraci

• Zaváděcí trubice o délce 6,6 stop
• Průměr sondy 6 mm
• Dva optické nástavce:
  • Jeden nástavec se stranovým pohledem s delší pracovní vzdálenosti pro získání prvotního přehledu o válci (AT120S/FF)
  • Jeden nástavec s přímým pohledem a kratší pracovní vzdálenosti pro provedení podrobné kontroly (AT120D/NF)

Obrázek 4 Tuhá ochranná trubice a kloubové rameno

Kontrola válce 101 – Postupy nejlepší praxe

Příprava videoskopu

• Před zavedením sondy videoskopu zkontrolujte, zda máte pro prováděnou kontrolu vhodný optický nástavec, a ujistěte se, že optický nástavec i distální konec jsou čisté.

Zasunutí sondy do válce

• Při zasouvání sondy přístupovým portem je doporučeno použít tuhou ochrannou trubici (jak je uvedeno na obrázku 3). Ta pomáhá chránit sondu, snižuje možnost kontaminace sondy olejem a poškození sondy. Použití tuhé ochranné trubice eliminuje nutnost držet sondu rukou, zlepšuje stabilitu obrazu a snižuje pravděpodobnost nárazu sondy na vnitřní plochu válce.
• Pro získání obrazu s opakovatelnou orientací otočte sondu po zavedení dovnitř tak, aby se směr odpovídající 12 hodinám nacházel na obraze na obrazovce nahoře.
• Často lze určit orientaci válce pohledem na dno pístu (horní plochu pístu), které se vyznačuje specifickými rysy nebo značkami závislými na směru.

Polohování pístu

• Kontrola válce musí být prováděna při poloze pístu na úplném dně válce (uprostřed dna). Při této poloze pístu může technik provádějící kontrolu vizualizovat největší plochu stěn válce.
• Umístění pístu do správné polohy pro provedení kontroly učiníte takovým způsobem, že se budete dívat na displej videoskopu a přitom ručně otáčet motorem, dokud se píst nedostane do správné polohy.
• Pro zefektivnění kontroly můžete postupovat tak, že válce zkontrolujete v pořadí, ve kterém dochází k jejich zapalování, jelikož jsou polohy pístů synchronizovány.
• K vizualizaci polohy pístu v době, kdy ručně otáčíte motorem, můžete využít aplikaci IPLEX Image Share.

Kontrola

• Po umístění pístu do příslušné polohy můžete postoupit k provedení vlastní kontroly.
• Nejdříve doporučujeme provést celkovou kontrolu pomocí optického nástavce se stranovým pohledem (pravý úhel), čímž získáte celkový obrázek o stěnách válce, pístu, ventilovém víku a ventilech, jak je znázorněno na obrázku 4.
• Potřebujete-li získat další informace, přejděte na optický nástavec s přímým pohledem, který umožňuje provést podrobnou kontrolu z bližší vzdálenosti.
• Pro snadnější správu snímků ukládejte snímky jednotlivých válců do paměťového zařízení vždy do samostatné složky – takto bude každý obrazový soubor opatřen názvem dle názvu složky a správa souborů a vytváření protokolu po provedení kontroly pak bude snadnější.
• Pořizujte snímky nebo videozáznam dle potřeby.

Vyjmutí sondy

• Po dokončení kontroly válce uvolněte kloub sondy (sledujte, zda se na obrazovce videoskopu objevuje symbol visacího zámku, sekce ohybu je zapojena)
• Vytáhněte sondu z válce.
• Přesuňte tuhou ochrannou trubici a kloubové rameno k dalšímu pístu, který budete kontrolovat.

Obrázek 5 Schéma znázorňující způsob použití optického nástavce se stranovým pohledem pro získání přehledu o válci

Řešení problémů

Boroskopická kontrola velkých pístových motorů

Závěry

Další zdroje

• Webinář „Boroskopická kontrola dieselových a plynových generátorů“
• Webinář „Videoskopy – péče, údržba, řešení problémů“
• Brožura IPLEX G Lite
• Brožura IPLEX GT