THERMAL MONITORING OF MARINE POWER PLANTS FOR CONDITIONBASED MAINTENANCE
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2026.2.22Keywords:
thermal monitoring, marine power plant, condition-based maintenance, steam boiler, electrical machines, internal combustion engine, electrical materials science, thermal ageing of insulation, classification societiesAbstract
This article presents a comprehensive analysis of thermal monitoring methods for the main components of a marine power plant – steam boilers, electrical machines and internal combustion engines – as an information basis for the transition from scheduled maintenance to condition-based maintenance. The relevance of the research is determined by the strengthening of International Maritime Organisation requirements for navigation safety and ship energy efficiency, as well as the development of digital monitoring technologies that create prerequisites for implementing predictive maintenance concepts in maritime transport. For each type of marine power plant equipment, diagnostic thermal parameters are systematised: for steam boilers – flue gas temperature, heat transfer efficiency, thermal resistance of deposits; for electrical machines – winding temperature, insulation resistance as a function of temperature, thermal endurance classes of electrical insulating materials in accordance with IEC 60085; for internal combustion engines – exhaust gas temperature distribution across cylinders, coolant temperature, and trend analysis of thermal parameters as wear indicators. Mathematical models of degradation processes are presented, including the Arrhenius model for thermal ageing of electrical machine insulation, fouling thermal resistance growth model for boiler heat exchange surfaces, and trend analysis models for ICE temperature deviations. A comparative analysis of requirements from leading classification societies (DNV, Lloyd’s Register, Bureau Veritas) for ship equipment condition monitoring systems is performed. An integrated thermal health index for the marine power plant is proposed, combining partial indicators of individual components and formalising maintenance decision-making. Recommendations for implementing an integrated thermal monitoring system for marine power plants are formulated
References
EMSA. Annual Overview of Marine Casualties and Incidents 2023. Lisbon : European Maritime Safety Agency, 2024. 156 p.
ISM Code. International Safety Management Code and Guidelines on Implementation of the ISM Code. London : International Maritime Organization, 2018. 42 p.
DNV. Rules for Classification: Ships. Part 7 Fleet in Service. Chapter 4 Survey Requirements for Machinery. Oslo : DNV, 2024. 86 p.
Wang H., Zheng Y., Yu Y. A review of maritime equipment prognostics health management from a classification society perspective. Ocean Engineering. 2024. Vol. 304. Article 117836. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117836.
Дубинець О. І., Гімпель Р. М., Бойко С. О., Маннапова О. В. Дослідження можливостей теплотехнічного контролю парового котла у складі суднової енергетичної установки на основі машинного навчання. Водний транспорт. 2022. № 2(36). С. 194–203.
Войченко Т. О., Гімпель Р. М., Шевченко А. П., Маннапова О. В. Моделювання та дослідження впливу відкладень на стан труб суднових котельних установок. Водний транспорт. 2023. Вип. 2(38). С. 260–268.
EC 60085:2007. Electrical insulation – Thermal evaluation and designation. Geneva : International Electrotechnical Commission, 2007. 14 p.
Штрибець В. В., Тришин В. В., Якусевич Ю. Г., Лісовський С. В. Модель і метод теплового розрахунку суднових синхронних генераторів при сушінні в умовах експлуатації судна. Водний транспорт. 2024. № 3, Вип. (41). С. 73–82.
Штрибець В. В., Трофименко А. О., Тришин В. В., Лісовський С. В. Метод діагностики несправностей у суднових електроенергетичних системах на основі вдосконаленої згорткової нейронної мережі. Водний транспорт.2024. № 3, Вип. (41). С. 64–73.
Дакі О. А., Штрибець В. В., Трофименко А. О., Ліганенко В. В., Тришин В. В. Методи контролю стану підшипників суднового валопроводу. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2022. Т.33(72), № 1. С. 289–294.
Дакі О. А., Войченко Т. О., Штрибець В. В., Маннапова О. В., Рященко О. І. Аналіз можливості застосу-
вання вейвлет-аналізу для ідентифікації пошкоджень підшипників валоприводу суднової енергетичної установки.
Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2023. № 34(73), № 6. С. 225–231.
Шевченко А. П., Якусевич Ю. Г., Дорофєєва З. Я., Тришин В. В. Деякі проблеми підготовки моряків на тлі впровадження сучасних інформаційних технологій на морському транспорті. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2025. Т. 36(75), № 1. С. 382–388.
ISO 17359:2018. Condition monitoring and diagnostics of machines – General guidelines. Geneva : International Organization for Standardization, 2018. 32 p.
Bott T. R. Fouling of Heat Exchangers. Amsterdam : Elsevier, 1995. 524 p.
IEEE Std 43-2013. IEEE Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Electric Machinery. New York : Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2013. 36 p.
MAN Energy Solutions. MAN B&W Two-stroke Marine Engines: Emission Project Guide. 12th ed. Copenhagen : MAN Energy Solutions, 2023. 264 p.
Lloyd’s Register. ShipRight: Procedure for Machinery Planned Maintenance and Condition Monitoring. London : Lloyd’s Register Group, 2023. 28 p.
Bureau Veritas. Rules for the Classification of Steel Ships. Part C – Machinery, Electricity, Automation and Fire Protection. Paris : Bureau Veritas, 2024. 412 p.
Mobley R. K. An Introduction to Predictive Maintenance. 2nd ed. Amsterdam : Butterworth-Heinemann, 2002. 437 p.
Jardine A. K. S., Lin D., Banjevic D. A review on machinery diagnostics and prognostics implementing conditionbased maintenance. Mechanical Systems and Signal Processing. 2006. Vol. 20, No. 7. P. 1483–1510. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2005.09.012.
Kobbacy K. A. H., Murthy D. N. P. Complex System Maintenance Handbook. London : Springer, 2008. 654 p.
