Для плавания в предстоящие до замены котлов две кампании зимой 1877- 1878 гг. пришлось удлинить на 6 метров дымовую трубу, вынув из нее трубы вытяжной вентиляции. Это несколько повысило тягу в котлах. Расширили и штат кочегарной команды, добавив к ним двух кондукторов и 24 кочегара.
Кампания 1878 года началась 19 мая. На следующий день, определив девиацию у Толбухина маяка, корабль стал на якорь на внешнем рейде. Первые выходы выявили основную тенденцию: механизмы "старели" день ото дня, отчего даже на 12-уз ход уже не рассчитывали. Заказанные Берду в начале мая четыре новых котла и запланированные частные переборки машин положение явно не спасали. В июне дважды провели артиллерийские стрельбы. Июль оказался самым трагичным в истории "Петра Великого". Во время боевой подготовки произошел несчастный случай, который был характерен для эпохи деревянных кораблей. Несмотря на быстрый прогресс в судостроении, техника уборки якорей оставалась прежней. 7 июля, возвращаясь со стрельбы, при подготовке к отдаче дагликсового (второй на правом борту) якоря лопнула крепящая его цепь. Якорь мгновенно ушел в воду, сбросив цепью шестерых матросов, которые, потеряв от удара сознание, утонули. Произведенное затем расследование показало, что причинами трагедии явились сложность работы с якорем, который хранился на носовых наклонных срезах, и лишь в незначительной степени просчеты команды.
Спустя 20 дней состоялся очередной пробег для определения расхода угля. Оказалось, что при среднем давлении в котлах 2,5 атм. и скорости 10 уз угля потреблялось 6,8 т в час. При действии половины котлов и скорости 7,5 уз расход угля состаЕил 4,6 т. Оба пробега показали также и ничтожный коэффициент полезного действия машин. х В следующий выход, 11 августа, корабль развил только 10,6 уз. После еще шести однодневных выходов за Толбухин маяк 5 сентября броненосец вывели из кампании, за которую корабль прошел 1870 миль.
Планы на предстоящий зимний ремонт отражались в приказе управляющего Морским министерством адмирала С. С. Лесовского, который гласил: "…чтобы "Петр Великий" развивал возможно большую мощность, полагаю главному инженер-механику флота с этой целью сделать в машинах соответствующие изменения, не стесняясь капитальными переделками".
К этому времени котлы имели в сумме 65 выпучин. Для сравнения следует отметить, что подобный "Петру Великому" английский броненосец "Dreadnought" в течение того же 1878 года находился под парами 51 день, сжигая на 1 л. с. всего 1 кг угля вместо 3,6 кг у нашего корабля.
Выполняя приказ, в МТК разработали три новых проекта. Первый предполагал замену всех котлов, число которых доводилось до 14. Это требовало установку двух труб. Во втором проекте следовало заменить и котлы, и машины, после чего механизм состоял бы из четырех паровых машин системы Пэнна (по две на вал) общей мощностью 10 000 л. с. и эллиптических котлов с двумя трубами. Третий проект предложил А. А. Попов, ознакомившись с механизмами яхты "Ливадия", строившейся тогда в Англии на заводе Эльдера, который имел хорошую репутацию.
В кампанию 1879 года корабль несколько раз выходил на стрельбы. Два раза в неделю, как полагалось, проводили артиллерийские учения.
Машины постепенно сдавали и сдавали. Очередная комиссия уже в январе 1880 года отметила, что "железо в топках пленисто", т. е. в трещинах. Общие же выводы комиссии были не утешительны: "…с ремонтом котлы еще прослужат две кампании", – говорилось в отчете и в заключение отмечалось, что "котлы капитального исправления не заслуживают".
Очередная (седьмая) кампания 1880 года началась 10 июня. Корабль под командой нового командира капитана 1 ранга А. П. Новосельского с 444 членами экипажа начал курс боевой подготовки.
Несмотря на то, что "Петр Великий" являлся мощнейшим броненосцем мира, перед Морским министерством вот уже четыре года стоял неразрешенным вопрос о его механизмах. В конце кампании А. А. Попов, соглашаясь с мнением МТК о том, что "нельзя ожидать, что механизм путем переделок будет хороший", предложил полностью заменить его в Англии на известном заводе Эльдера.