ASSESSMENT OF THE IMPACT OF OPERATING LOADS ON THE WEAR OF PARTS OF SHIP PUMPING EQUIPMENT

Authors

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.1.36

Keywords:

vibration loads, cavitation, wear of components, technical diagnostics, equipment life, pumping systems, marine environment

Abstract

Intensive wear of ship pumping equipment in the marine environment, caused by the action of vibration, hydrodynamic, thermal and inertial loads in combination with limited access to maintenance during voyages, creates significant risks for the functional reliability of auxiliary systems, which makes it highly relevant to study the patterns of degradation of parts and develop effective technical solutions to ensure long-term operation of ship installations. The purpose of the study is a comprehensive assessment of the main operational loads acting on the components of the pumping equipment of ships, identifying factors that accelerate wear, and substantiating ways to increase the resource and reliability of pumping systems. The work uses methods of structural analysis of pump components, spectral analysis of vibrations, critical generalization of vibration, thermal and hydrodynamic load data, as well as risk-based approaches to wear assessment. The impact of different operating modes on the nature of the degradation of parts is compared. As a result of the study, the main groups of loads that critically affect the durability of pumping equipment were systematized. It was shown that the intensity of wear increases most under the influence of vibration imbalance, cavitation and high local temperatures. Key points of accelerated wear were established - bearings, seals, blades, shafts. The feasibility of implementing vibration diagnostics systems, lubricant analysis, frequency control of drives and improving the designs of parts was substantiated. Practical recommendations were formulated for the implementation of vibration control systems, lubricant condition monitoring and the use of FMEA analysis principles to justify the transition to a condition-oriented strategy for technical maintenance of pumping equipment. The scientific novelty lies in the systematic approach to the typology of operational loads and the determination of their role in the formation of wear at the micro level. The practical value lies in the formation of applied recommendations for increasing the technical resource of pumps without constructive intervention, which can be implemented in the existing fleet.

References

Свиридов В., Андреєв А., Андрєєв А. Аналіз впливу граничних рівнів вібрації на залишковий ресурс суднових машин і механізмів. Розвиток транспорту. 2023. № 4 (19). С. 125–139. URL: https://doi.org/10.33082/td.2023.4-19.10 (дата звернення: 15.06.2025).

Сорока В., Мельник О., Довгаль І. Математична модель оцінювання змащувальної здатності суднових дистилятних палив. Водний транспорт. 2023. № 2 (36). С. 120–134. URL: https://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.2.36.10 (дата звернення: 15.06.2025).

Yang K., Zhang T. Lubrication analysis of stern bearing during ship severe turning maneuver. Wear. 2023. Vol. 523. Article 204734. URL: https://doi.org/10.1016/j.wear.2023.204734 (дата звернення: 15.06.2025).

Мельник О., Сорока В. Вібродіагностика головної енергетичної установки суден: вдосконалення та інтеграція методів. Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки. 2023. № 47. С. 349–359. URL: https://doi.org/10.31498/2225-6733.47.2023.300121 (дата звернення: 15.06.2025).

Review of noise and vibration reduction technologies in marine machinery: Operational insights and engineering experience / M. Park et al. Applied Ocean Research. 2024. Vol. 152. Article 104195. URL: https://doi.org/10.1016/j.apor.2024.104195 (дата звернення: 15.06.2025).

Cao W., Wang H., Tang J. Study on wear characteristics of a guide vane centrifugal pump based on CFD–DEM. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12. No. 4. Article 593. URL: https://doi.org/10.3390/jmse12040593 (дата звернення: 15.06.2025).

Structural improvement, material selection and surface treatment for improved tribological performance of friction pairs in axial piston pumps: A review / H. Wang et al. Tribology International. 2024. Vol. 198. Article 109838. URL: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109838 (дата звернення: 15.06.2025).

Сагін С., Бондар С., Столярик Т. Оцінка безвідмовності суднових дизелів за технічним станом моторного мастила циркуляційних систем мащення. Водний транспорт. 2023. № 1 (37). С. 59–70. URL: http://doi.org/10.33298/2226-8553.2023.1.37.06 (дата звернення: 15.06.2025).

Чимшир В. Сучасні підходи до високоефективного використання засобів транспорту: колективна монографія. Ізмаїл: Дунайський інститут Національного університету «Одеська морська академія». 2020. 472 с. URL: https://dinuoma.com.ua/wp-content/uploads/2021/04/monografia2020.pdf (дата звернення: 15.06.2025).

Кононенко А., Слабко В. Реалізація неперервної освіти в процесі формування професійної компетентності майбутніх суднових механіків. Науковий часопис. Серія 5. Педагогічні науки: реалії та перспективи. 2024. № 101. С. 20–25. URL: https://doi.org/10.31392/UDU-nc.series5.2024.101.04 (дата звернення: 15.06.2025).

Risk assessment of sea chest fouling on the ship machinery systems by using both FMEA method and ERS process / B. Ceylan et al. Australian Journal of Maritime & Ocean Affairs. 2023. Vol. 15. No. 4. P. 414–433. URL: https://doi.org/10.1080/18366503.2022.2104494 (дата звернення: 15.06.2025).

Operability analysis and line failure risk assessment for a tanker moored at berth / W. Shen et al. Ocean Engineering. 2024. Vol. 300. Article 117439. URL: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117439 (дата звернення: 15.06.2025).

Gharib H., Kovacs G. Reliability analysis of marine diesel engines vs. industrial diesel engines: a comparative approach. Acta Logistica. 2024. Vol. 11. No. 2. P. 325–337. URL: https://doi.org/10.22306/al.v11i2.516 (дата звернення: 15.06.2025).

Kocak G., Gokcek V., Genc Y. Condition monitoring and fault diagnosis of a marine diesel engine with machine learning techniques. Pomorstvo. 2023. Vol. 37. No. 1. P. 32–46. URL: https://doi.org/10.31217/p.37.1.4 (дата звернення: 15.06.2025).

İnal Ö., Koçak G. A case study on the variable frequency drive for ship engine room ventilation. Marine Science and Technology Bulletin. 2023. Vol. 12. No. 3. P. 252–258. URL: https://doi.org/10.33714/masteb.1299692 (дата звернення: 15.06.2025).

Published

2025-11-28