WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«(ДВПИ им. В.В. Куйбышева) Е.И. КОНЧАКОВ ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром в ...»

Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Е.И. КОНЧАКОВ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СУДОВЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим

центром в качестве учебно-методического пособия для студентов

направления 652900 «Кораблестроение и океанотехника» вузов региона

Владивосток УДК 621.515 К 65 Е.И. Кончаков, Техническая диагностика судовых энергетических установок: учеб. пособие. - Владивосток: Изд - во ДВГТУ, 2007. - 112 с .

В пособии приведены материалы по системам технической диагностики (ТД), показаны принципы работы таких систем. Большое внимание уделено вопросам измерения шума и вибрации. Описаны особенности ТД элементов двигателей внутреннего сгорания. Приведены методики определения неисправностей структурных элементов диагностируемых устройств .

Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 180103 "Судовые энергетические установки" .

Рецензенты: С.В. Чехранов, зав. кафедрой, д-р техн. наук (кафедры судовых двигателей внутреннего сгорания и установок ДВГРТУ); В.В. Пермяков, зав. кафедрой «ТОРАС», профессор, канд. тех. наук; В.Ф. Юхименко, канд .

техн. наук (ВГУЭС) .

Отпечатано с оригинал – макета, подготовленного автором .

© Кончаков Е.И., 2007 ISBN © ДВГТУ, изд-во. ДВГТУ, 2007 ВВЕДЕНИЕ Разрушение или отказ в работе, вызванные теми или иными причинами, практически неизбежно завершают функционирование любой технической системы. Нередко случаются и катастрофические аварии, т.е. опасность аварии существует всегда .



Обычно к авариям приводят ошибки трех типов:

1. Технические ошибки, обусловленные неправильными эксплуатацией (например при нагрузках больше допустимых), проектированием и изготовлением, когда элементы конструкции не соответствуют проекту .

2. Организационные ошибки, вызванные тем, что не предусмотрено организационных мер, предотвращающих технические ошибки по п.1 .

3. Недостаток квалификации, связанной с недостаточно хорошей подготовкой персонала для того, чтобы избежать технических и организационных ошибок. Конструктор должен предвидеть риск, который может возникнуть при использовании его конструкции, или технической системы .

Технические устройства различного назначения могут быть достаточно эффективными только при условии высокой надёжности, которая закладывается при проектировании устройств. Длительное время это достигали введением разнообразных коэффициентов запаса при расчётах, обеспечивающих облегчение режимов, в которых работали элементы, детали и устройства в целом при выполнении ими своих функций, что приводило к увеличению их срока службы. При этом устройства получались большими по массе и размерам. Развитие подвижных объектов (судов, самолетов), создание сложных технических комплексов и систем потребовали уменьшения габаритных размеров и масс .

Стремление уменьшить размеры привело к снижению коэффициентов запаса и соответственно к уменьшению надёжности разрабатываемых устройств. Невозможность обеспечения абсолютной безотказной работы оборудования и, как следствие, её высокой эффективности потребовала изыскания новых путей решения проблемы. И такой путь был найден на стадии эксплуатации. Повышение эффективности эксплуатации технических объектов связано с необходимостью оценки их состояния, это определило формирование нового научного направления, названного «технической диагностикой» .



Следует заметить, что состояние оборудования в какой-то степени оценивалось и ранее по штатным приборам. Но ограниченная информация об оборудовании затрудняла установление причины нарушения в работе. Поиск дефекта требовал больших затрат времени. Ограниченная информация зачастую не позволяла обнаружить дефект в объекте, который явно не отражался на его функционировании, регулируемом штатными приборами, но повышал вероятность отказа с течением некоторого времени .

Техническая диагностика охватывает все вопросы, связанные с оценкой состояния технических объектов. Под техническими объектами будем понимать технические устройства, приборы, системы и комплексы, состояние которых надо оценивать, иногда называют ОД (объект диагностирования) .

И1 И2 СВ О В А ПР Рис. 1. Схема процесса оценки состояния технического объекта: СВ – специальное стимулирующее воздействие; О – объект; И1 – первичная информация;

В – воспрятие; И2 – вторичная информация; А – анализ; ПР – принятие решений Процесс оценки состояния технического объекта включает восприятие и обработку первичной информации (И1) от технического объекта (О), состояние которого оценивают, анализ (А) вторичной информации (И2) о состоянии объекта и принятие решения (ПР) .

В некоторых случаях для оценки состояния объекта приходится воздействовать на него, подавая специальное стимулирующее воздействие СВ, вызывающее его реакцию. Функции восприятия и анализа информации о состоянии объекта, а также принятие решения и воздействия могут выполнять технические средства или человек-оператор. Распределение функций между ними зависит от степени автоматизации .

Для возможности оценки состояния объекта необходимо предусмотреть специальные контрольные входы и выходы, т.е. приспособить объект к проверкам, иметь специальные технические средства съёма, ввода и переработки информации .

Определение состояния технического объекта перед использованием позволяет принять обоснованное решение о возможности его применения по назначению или целесообразности режима, в котором объект предполагается использовать; определение состояния объекта в процессе использования по назначению позволяет своевременно принять меры, обеспечивающие его долговременное безотказное функционирование. Оценка состояния после использования позволяет убедиться, что объект правильно выполнял свои действия .

Знание состояния объекта имеет и психологическое значение, т.к. повышает уверенность человека в правильности принимаемых решений .

Техническая диагностика отвечает на вопросы: что, как, когда и чем проверить, а также как проектировать объекты, чтобы их можно было проверить .

Термин «диагностика» происходит от греческого слова diaqnosis – распознание, определение. Впервые распространение он получил в медицине – определение состояния человека .





В 60-е г.г. ХХ в. появился термин «техническая диагностика». Вопросы технической диагностики рассматривались и раньше под терминами: «контроль состояния», «поиск неисправностей», «определение работоспособности». Основное внимание при этом уделялось вопросам построения алгоритмов для поиска возникших дефектов (неисправности) .

В 70-е г.г. растет число публикаций, рассматривается уже комплекс вопросов: модели объектов; методы и алгоритмы диагностирования, поддержания надёжности при возникновении отказов; оптимальные программы диагностирования систем; условия и методы определения работоспособности, обнаружения неисправностей, прогнозирования изменения состояния. В этот же период вышло первое учебное пособие для высшей школы. В последние годы рассматривают комплекс вопросов, связанных с проектированием и работой систем диагностирования объектов, в частности СЭУ. В настоящее время проводят работы по внедрению качественно нового принципа организации обслуживания СЭУ. Вместо господствующего календарного и временного принципов вводят принцип обслуживания по состоянию объекта .

Стремление предупредить отказы обусловило разработку плановопредупредительной системы обслуживания и ремонта. Интервалы между обслуживанием и ремонтами, их объем, и содержание формируются на основе статических данных, при этом не учитываются особенности конкретного устройства. Ремонту подвергается устройство, находящееся в удовлетворительном состоянии, или когда вовремя не устраняется неисправность, что может привести к аварии .

В результате чего увеличиваются эксплуатационные расходы вследствие снижения ресурса или из-за несвоевременного ремонта и несоответствия объема и содержания фактическому состоянию машины, снижение к.п.. из-за несвоевременного поддержания и восстановления технического состояния или проведения работ, не требуемых по фактическому состоянию, т.е., повышение трудовых затрат .

Характерный для последнего времени рост цен на топливо выдвигает на первый план проблемы экономии энергии, сокращения простоев судна, снижения стоимости их ремонта. Этому способствует техническая диагностика судовых машин и механизмов, дающая возможность существенно снизить расход топлива, и позволяющая предотвратить отказы СЭУ, а также являющая эффективным средством рациональной организации технического обслуживания и ремонта машин и механизмов. Главным объектом диагностирования в СЭУ является рабочий процесс двигателя. Техническая диагностика дает возможность своевременно устранять дефекты, приводящие к возникновению неисправностей в двигателях и отклонению от нормального режима их работы .

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Процесс определения состояния объекта называют диагностированием .

Объектом диагностирования (ОД) может быть блок, устройство, прибор, комплекс, состояние которого устанавливают. Часть объекта, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие части, считают элементом .

Любой ОД состоит из элементов (вплоть до одного). Результат диагностирования, т.е. заключение о состоянии технического объекта, называют диагнозом .

Состояние объекта оценивают по диагностическим показателям (параметрам или характеристиками). Каждому состоянию соответствует своё значение диагностических показателей. Если объект может выполнить возложенные на него функции, его называют работоспособным, а состояние работоспособным состоянием. Изменение диагностического показателя недопустимым образом говорит о том, что в объекте возник дефект. В объекте, состоящем из нескольких элементов, дефектом будет нарушение связи или появление лишней связи между элементами. Возникновению дефекта в объекте, состоящем из одного элемента, соответствует потеря работоспособности. Дефект в объекте из нескольких элементов не обязательно приводит к потере работоспособности .

При наличии дефекта объект может сохранять работоспособность или за счёт избыточности (структурной, временной, информационной), или за счет того, что потеря работоспособности не всех элементов приводит к потере работоспособности объекта. Если в объекте возник дефект, но работоспособность не потеряна, это говорит о том, что степень работоспособности объекта снизилась, а следовательно, повысилась вероятность его отказа в дальнейшем .

1.1. Диагностическое обеспечение Совокупность предписаний о выполнении определенных действий в процессе диагностирования называют алгоритмом диагностирования .

Множество алгоритмов, объединяемых единой целью оценки состояния технического объекта, называют программой диагностирования .

В процессе диагностирования в зависимости от условий его выполнения и способностей объекта решают следующие задачи:

определяют, может ли объект по своему состоянию выполнить возложенные на него функции;

определяют характер дефекта, возникшего в объекте;

предсказывают момент времени, когда диагностические показатели достигнут определенного значения, или когда объект потеряет работоспособность .

Первую из задач – определение работоспособности объекта, как правило, обязательно решают при диагностировании объектов любого назначения .

Вторую задачу – поиск возникшего дефекта – решают, если объект утратил работоспособность или работоспособность его значительно снизилась. Целесообразность решения этой задачи определяется возможностью восстановления объекта, т.е. устранением дефекта. Устранить дефект можно только тогда, когда объект ремонтопригоден, т.е. приспособлен к устранению возникающих дефектов, и персонал имеет время и средства для восстановления объекта. Поиск дефекта начинают, как правило, если известно его наличие, но неизвестно какой именно дефект возник. Иногда осуществляют поиск возможного дефекта .

Такую задачу называют проверкой неисправности объекта. Эта задача характерна для диагностирования объекта в процессе производства .

Третью задачу называют прогнозированием изменения состояния объекта. При её решении изучают характер изменения диагностических показателей под влиянием внешних и внутренних воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предсказывают значения показателей в определенный момент времени .

Наиболее распространены сочетания задач: определение работоспособности (степени работоспособности) и поиск возникшего дефекта; определение работоспособности (степени работоспособности) и прогнозирование изменении состояния .

Первое сочетание возникает, когда диагностируют восстанавливаемый объект. Здесь на основе полученного диагноза персонал восстанавливает работоспособность объекта .

Второе сочетание соответствует случаю невосстанавливаемого объекта, когда обслуживающий персонал, учитывая диагноз, принимает решение об использовании или режиме использования объекта .

Третье сочетание, когда при диагностировании решают все три основные задачи диагностирования, характерно для восстанавливаемого объекта при необходимости установления срока безотказного его функционирования. Это типично для диагностирования сложных, особо ответственных объектов .

В процессе диагностирования участвуют, как правило, объект диагностирования (ОД), технические средства диагностирования (ТСД), т.е. средства, предназначенные для определения состояния ОД, и человек – оператор (ЧО) (рис. 2) .

ОД ТСД

–  –  –

Методология технической диагностики основана на следующих исходных положениях:

1. ОД может находиться в конечном множестве состояний S. Состояние ОД под действием внешних факторов и внутренних процессов изменяется непрерывно, но из-за ограниченных возможностей контрольных и измерительных средств на практике фиксируют ограниченное множество состояний S .

2. В множестве S выделяют два непересекающихся подмножества S1 и S2:

S1 – подмножество работоспособных состояний;

S2 – подмножество неработоспособных состояний .

Подмножество S1 = {S1}, i = 1, n включает все состояния, которые позволяют объекту выполнить возложенные на него функции. Каждое состояние в этом подмножестве различается степенью или запасом работоспособности, которые характеризуются приближением состояния объекта к предельно допустимому .

Подмножество S2 = {Sj}, j = 1, m включает все состояния, соответствующие возникновению дефектов, приводящих к потере работоспособности объекта. Возможные отказы разделяют на отказы элементов и на изменения структурных связей в объекте. Мощность подмножества S2 определяется количеством различных дефектов или глубиной поиска дефектов. Переход из одного состояния в другое зависит от возникновения в объекте дефекта .

3. Решение задач оценки состояния ОД сводится к анализу множества S или подмножеств S1 и S2 .

При определении работоспособности осуществляют проверку условий работоспособности, по результатам которой состояние ОД относят к одному из подмножеств: S1 или S2 Условия работоспособности – это условия, в которых ОД может выполнить поставленные перед ним задачи .

При поиске возникшего дефекта после установления, что объект неработоспособен, анализируют подмножество S2 и устанавливают, какому подмножеству Sj соответствует текущее состояние объекта. При прогнозировании изменения состояния объекта анализируют подмножество S1, причем состоянию Sj S1 соответствует вполне определенная степень работоспособности ОД .

Анализ состояния объекта в подмножестве S1 позволяет установить характер изменения степени его работоспособности, в ряде случаев предсказать момент перехода объекта в подмножество S2 и, следовательно, прогнозировать состояние объекта. Успех прогнозирования во многом определяется изученностью условий эксплуатации и возможностью измерения параметров и характеристик, описывающих временные изменения состояния объекта .

4. Возникновение дефекта означает, что объект неработоспособен .

Возникновение дефекта приводит к тому, что объект из одного состояния Sк переходит в другое S .

Однако при этом условия работоспособности могут не нарушаться в том случае, когда Sк и S относятся к подмножеству S1, т.е. работоспособный ОД может иметь дефект, так же, как и неработоспособный. Следовательно, заключение о том, что объект работоспособен, не означает, что в нем отсутствуют дефекты, но если объект неработоспособен, то в нем обязательно имеется дефект .

Диагностирование в жизненном цикле ОД Для технического объекта характерны следующие стадии жизненного цикла: проектирование, производство, эксплуатация и использование, прекращение существования (рис. 3) .

Под эксплуатацией понимают комплекс мероприятий по обеспечению заданного уровня готовности, а под использованием - применение объекта по прямому назначению .

Основная задача - разработать и изготовить объект, состояние которого входит в подмножество S1. Для решения этой задачи при проектировании необходимо предусматривать оценку состояния разработанного объекта, делая его контролепригодным. При производстве нужно оценивать состояние комплектующих элементов, добиваясь работоспособности изготавливаемого объекта. При эксплуатации требуется периодически оценивать состояние объекта для принятия решения о его использовании или восстановлении. На самом начальном этапе проектирования системы диагностирования необходимо определить периодичность и продолжительность диагностирования .

Для оценки состояния ОД необходимо спроектировать объект, приспособленный к оценке его состояния с требуемой глубиной и достоверностью, создать ТСД, которые позволяли бы оценивать состояние объекта в заданных

–  –  –

условиях, определить роль и функции человека - оператора (ЧО), участвующего в процессе диагностирования .

Чтобы объект был приспособлен к диагностированию необходимо разработать диагностическое обеспечение, включающее перечень оцениваемых диагностических показателей, методы их оценки, условия работоспособности и признаки наличия дефектов, алгоритмы и программу диагностирования .

На основе ДО проектирует ТСД (технические средства диагностирования), позволяющие оценивать состояние объекта в заданных условиях и деятельность ЧО с учётом принятой степени автоматизации процесса диагностирования .

Основная задача производства – обеспечение требований, предъявляемых к объекту и ТСД. Для определения правильности сборки и монтажа на выходном контроле, как правило, проверяют исправность. При настройке, наладке и испытаниях проверяют работоспособность и при необходимости осуществляют поиск возникшего дефекта .

При изготовлении комплектующих изделий и элементов ОД часто решают задачу прогнозирования процента выхода годных .

При эксплуатации диагностирование выполняют непрерывно или периодически для определения работоспособности ОД и ТСД. При необходимости осуществляют прогнозирование или поиск возникшего дефекта для профилактических или восстановительных работ. Диагностирование позволяет обоснованно принимать решения об использовании объекта в требуемый момент времени (устраняет преждевременные переборки, возможность выхода из строя) .

Система диагностирования эффективна, когда состояние технического объекта оценивается на всех стадиях его жизненного цикла .

1.2. Методы диагностирования

Различают два метода диагностирования:

Функциональное – предусматривающее контроль оборудования без вывода его из эксплуатации (рис. 4). В качестве контрольных режимов назначают эксплуатационные режимы работы оборудования .

Тестовое – предусматривает вывод ОД из эксплуатации и контроль параметров при подаче на ОД специального внешнего воздействия (наблюдают за реакцией ОД) .

Функциональное диагностирование Основное достоинство функционального диагностирования в том, что для его реализации не нужны специальные генераторы воздействий. Здесь нужно определить характер необходимой информации о функционировании ОД, выбрать точки в объекте для съёма и момент съёма информации .

ФД можно осуществлять по конечному результату, т.е. по выходу объекта, причем выходную реакцию на рабочие воздействия оценивают одномерно или многомерно. Многомерность характерна для диагностирования дискретных объектов и оценки состояния по диагностических характеристикам, одномерность, как правило, для оценки диагностических параметров. Технологическое оборудование и технологические процессы диагностируют по качеству продукции .

ФД осуществляют, также наблюдая за результатом отдельной операции (выходом блока). Оценивают реакцию блока (структурной единицы – СЕ) на входное воздействие или результат операции (при производстве – качество промежуточного продукта). Третья (средняя) колонка на рис. 4 показывает диагностирование, осуществляемое по алгоритму функционирования объекта .

–  –  –

Здесь фиксируют только последовательность выполнения всех операций или только временные интервалы и продолжительность выполнения операций, или то и другое .

В колонках 4 и 5 показана оценка состояния ОД по различным внешним признакам .

Выбор способа диагностирования определяют специфика объекта и особенности построения алгоритма функционирования .

Функциональное диагностирование, например ГД, предусматривает получение необходимых данных без его разборки и вывода из эксплуатации. В процессе эксплуатации дизеля на определенных режимах работы измеряют заранее определенный спектр параметров, называемых информативными. ФД предполагает индивидуальную оценку состояния конкретного дизеля от начала функционирования на обкаточном или сдаточном стендах и до конца эксплуатации. При этом через определенные, обоснованно выбранные промежутки времени проводят необходимые измерения. Все измерения первичных параметров должны происходить при одних и тех же внешних определяющих показателях работы. Как правило, это фиксированные эффективная мощность и обороты коленчатого вала .

Иногда это В4 и n, иногда и n. При переходе с режима на режим, необходимо дождаться равновесного состояния .

Для систем ФД возможны две группы исполнения:

1 – сбор информации на установке, а обработка на ЭВМ, расположенной в отрыве от установки (например в порту у судовладельца);

2 – сбор и обработка информации непосредственно на судне .

Тестовое диагностирование Тестовое диагностирование осуществляют как при функционировании объекта, так и в тех случаях, когда объект не выполняет своих рабочих функций. Для тестового диагностирования используют как рабочие входы (входы, предназначенные для введения рабочих воздействий), так и входы, специально организованные для диагностирования. То же относится и к съёму информации о реакции объекта на тестовое воздействие .

Выполнение ТД требует специальных генераторов, которые вырабатывают тестовые воздействия, подаваемые в ОД и стимулирующие его реакцию. По степени отклонения реакции объекта от номинальной при тестовом воздействии судят о состоянии ОД .

ТД осуществляют одиночным воздействием, например, одиночным импульсом (т.е. в результате одной элементарной проверки), или многократным воздействием (серией импульсов), т.е. в результате совокупности элементарных проверок (рис. 5). Многократное воздействие характерно для ТД дискретных объектов .

Одномерный показатель (случай) – когда оценивают один показатель .

Многомерный – более одного показателя. К многомерным относится случай, когда на выходе ОД оценивают один выходной сигнал, но по нескольким показателям (например, амплитуда, частота) .

–  –  –

Для сложного объекта (из нескольких СЕ) можно использовать сочетания разных методов при диагностировании различных элементов. Можно применять для одного объекта и ФД и ТД .

Техническое диагностирование широко распространено для дизелей автотракторного типа, имеющих небольшие массу и размеры. ТД здесь заключается в измерении реакции дизеля на поданный внешний сигнал. При таком диагностировании дизель выводится из эксплуатации и оснащается соответствующей контрольно-измерительной аппаратурой .



Техническое состояние подвижных элементов дизеля определяют прокручиванием коленчатого вала от постороннего источника. Момент, затрачиваемый на прокручивание, сравнивается с эталонным значением, полученным для данного дизеля при неизменных остальных условиях (температуре масла, охлаждающей жидкость, параметрах окружающей среды и др.) Техническое состояния подвижных деталей и подшипников отдельных цилиндров можно оценивать в результате их отключения на работающем двигателе при неизменной частоте вращения коленчатого вала. Мощность механических потерь в цилиндре с отключенной подачей топлива изменится по сравнению с работающим цилиндром. Однако, если эту мощность в каждом случае, в том числе и для исходного технического состояния дизеля, определяют при остальных неизменных во времени условиях, то можно проследить характер изменения технического состояния каждого отсека дизеля и оценить остаточный ресурс. Алгоритм оценки состояния отдельных цилиндров можно составить, измеряя обороты коленчатого вала при отключении отдельных цилиндров. При этом на двигатель устанавливают эталонный комплекс топливной аппаратуры, отрегулированный на идентичную топливоподачу при контрольной частоте вращения. Затем дизель пускают и на режиме холостого хода при контрольных оборотах, попеременно отключают топливоподачу в отдельные цилиндры. Относительное изменение оборотов служит мерой ухудшения состояния по сравнению с исходным. При таком способе мощность механических потерь в каком-либо цилиндре определяется различием индикаторной мощности при всех работающих цилиндрах и при одном отключенном .

При измененном техническом состоянии дизеля измерения приводят при неизменных положениях реек топливных насосов эталонной аппаратуры .

Относительное изменение мощности механических потерь по мере ухудшения технического состояния комплекса движущихся элементов К-го отсека может служить критерием при оценке технического состояния .

Оценку общего технического состояния дизеля можно осуществлять методом выбега. В этом случае в дизеле при исходном и любом промежуточном состоянии отключают подачу топлива при одной и той же частоте вращения .

Относительное изменение мощности механических потерь вычисляют по формуле <

–  –  –

ходном и промежуточном техническом состоянии дизеля;

величины и – тангенсы угла наклона касательной к кривой выбега .

При оценке технического состояния подшипников кривошипно - шатунного механизма к полости цилиндра подсоединяют воздушную магистраль (вместо форсунок). Поршень исследуемого цилиндра устанавливают в верхнюю мертвую точку (ВМТ) такта сжатия. Затем в цилиндр подают воздух под давлением, в результате чего детали устанавливаются в исходное положение. Под действием разряжения, создаваемого воздушным насосом, поршень поднимается, и зазор между пальцем и отверстием в бобышке поршня замеряют - пп .

При увеличении разрежения поднимается палец, в результате определяется зазор между ним и верхней головкой шатуна пш. Затем в движение приходит шатун, перемещаясь вверх в пределах зазора между шатунной шейкой и подшипником шш.

Разряжение в надпоршневой полости для определения зазоров подбирают в зависимости от массы каждой детали:

о – ц1 mп /(0,785D2);

пш Ро – Рц2 (mп + mпп)/(0,785D2);

шш Ро – Рц3 (mп = mпп + mш)/(0,785D2), где Рц1, Рц2, Рц3 – давление в цилиндрах; Р – давление в подпоршневой полости; D – диаметр цилиндра .

Состояние цилиндропоршневой группы, в том числе уплотнений, можно определять, измеряя максимальные давления в цилиндрах в конце сжатия при прокручивании коленчатого вала от постороннего источника энергии. Считают, что такую проверку необходимо проводить на прогретом дизеле сразу после работы на определенном режиме .

Для выявления состояния уплотнений это не обязательно .

По другому, состояние уплотнений можно оценить по падению давления воздуха в цилиндре за фиксированное время. Поршень устанавливается в ВМТ, вместо форсунки присоединяют шланг со сжатым воздухом. Накачивают в цилиндр воздух до определенного давления и источник сжатого воздуха отключают .

Некоторое представление об износе зеркала цилиндра по высоте можно получить, устанавливая поршень в нескольких промежуточных положениях, вплоть до НМТ .

Необходимым условием правильной оценки цилиндропоршневой группы (ЦПГ) является неизменное тепловое состояния дизеля при измерениях .

Для определения неплотности посадки клапанов на седла в цилиндр заливают масло и через отверстие под форсунку подают воздух под давлением - 0,2 МПа и поддерживают его неизменным в течение испытаний .

Для определения негерметичности посадки впускных клапанов исследуемого цилиндра воздушным насосом откачивают воздух из предварительно перекрытого (в месте подсоединения воздушного фильтра) впускного коллектора .

При оценке негерметичности пары откачивают воздух впускной клапан - седло из выпускного трубопровода. По замеренному расходу воздуха или по времени изменения давления определяют герметичность. Рассмотренные способы ТД просты, но они связаны с выводом двигателя из эксплуатации, некоторым дооборудованием и даже с частичной разборкой .

Контрольные вопросы

1. Чем определяется необходимость использования технической диагностики?

2. Что такое функциональная диагностика?

3. Какое место занимает тестовая диагностика в техническом диагностировании?

4. Как определить герметичность впускных клапанов?

ГЛАВА 2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

2.1. Основные показатели надёжности Надежность – свойство нормально (без поломок, недопустимых износов, потери мощности и т.д.) работать в пределах оговоренного межремонтного срока службы при условии соблюдения всех требований инструкции по эксплуатации. Мерой оценки надежности обычно являются вероятностные характеристики .

Надежность включает в себя такие показатели, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохранность .

Количественной характеристикой безотказности является вероятность безотказной работы Р (t), т.е. вероятность того, что в пределах заданной наработки объекта отказ не возникает. Все исследования с применением методов теории вероятности имеют статистический, т.е. приближенный характер .

Вероятность безотказной работы может быть определена по формуле P (t) = (no – n(t))/no, где no и n(t) число деталей (CE) соответственно в начале эксплуатации и отказавших за время t .

Как правило, вычисляют вероятность появления отказа Q (t) за время работы и наблюдения t Q (t) = 1– P(t) = n(t) = (t)/no .

Величина Р(t) убывает от максимального значения Р(t) = 1 в начальной момент времени t = 0 до минимального Р (t) = 0 при t.

Кроме Р (t) показателя безотказности является частота отказов (t) – относительное количество отказавших за период наблюдения (t ) деталей:

f (t) = n (t)/(no t) .

Часто в литературе частоту отказов называют плотностью распределения наработки до отказа или плотностью вероятности времени работы до отказа .

Можно записать:

–  –  –

P(t ) = е t .

Среднее время наработки до отказа или между отказами:

Тср = 1/ .

Ресурс характеризует запас возможной наработки объекта .

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике», это наработка от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода объекта в предельное состояния. Предельное состояние наступает в момент исчерпания ресурса в связи с недопустимым ухудшением безопасности эксплуатации и моральным износом .

Для каждого объекта через определенные промежутки времени эксплуатации предусматриваются регламентные, ремонтные и регулировочные работы .

Ремонт проводят, как правило, с помощью оборудования в условиях, отличных от условий изготовления. Отремонтированный объект (дизель) является другим по техническому уровню и возможностям, имеющим значительное число элементов с наработкой. При этом часть деталей и узлов подверглась ремонту и восстановлению, а часть заменена на новые. Следовательно, даже капитально отремонтированный объект имеет свойства, отличные от исходного. У них должны отличаться характер и распределение отказов .

Ресурс помимо времени полезного функционирования включает также простои, в том числе и при ремонте, так как под воздействием окружающей Таблица 1 Взаимосвязь между показателями надежности

–  –  –

n ob Cb.ср = (1 nob ) Cbi, i =1 где Сbi – стоимость восстановления работоспособного состояния i-го объекта после отказа .

Ремонтопригодность ОД во многом определяется его доступностью для проведения осмотра, регулировочных и монтажно-демонтажных работ .

Сохраняемость – свойство сохранять значения показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности в течение эксплуатации, хранения и транспортировки. Количественно определяется гамма процентным сроком сохраняемости, средним сроком сохраняемости и назначенным сроком хранения .

Гамма-процентный срок сохраняемости, достигаемый дизелем с заданной вероятностью, выражен в процентах .

Определение надежности системы или элемента является статистической задачей. При этом количественные показатели надежности в значительной мере находятся экспериментально. Для электронных элементов, например зависимость интенсивности отказов от времени, представляет собой функцию, показанную на рис. 5а, а для механизмов функцию, показанную на рис. 5 б .

В период приработки основной причиной отказов обычно являются производственные дефекты .

а) б)

–  –  –

Средний срок службы. Для пояснения рассмотрим пример .

Компрессор имеет средний срок службы Тср = 25 час. Соответствующая ему интенсивность отказов =1/tср = 1/25 = 0,04 час-1 .

Надо определить вероятность безотказной работы данного компрессора во время плавания при общей продолжительности работы 6 час. Примем = const, т.е. справедливо экспоненциальное распределение, тогда Р(t) =e –t = e –0,04 6 = 0,7866 .

Следовательно, вероятность безотказной работы составляет 0,7866 .

Надежность системы. Как правило, отдельные узлы и агрегаты выполняют свои функции в составе системы. В этом случае рассматривается надёжность системы в целом. Для последовательного соединения имеем: последовательное соединение элементов в системе 1…i…n .

1 2 3 i n

Имеется два принципиально различных типа систем (ОД):

С избыточностью и без избыточности. В случае систем без избыточности несколько элементов соединены последовательно. При этом считается, что отказы отдельных элементов не зависят друг от друга. Отказ системы происходит при выходе из строя одного из n элементов, т.е. каждый элемент должен быть исправным, чтобы система работала. Последовательное соединение элементов предлагает, что отказ любого из них приводит к выходу из строя всей системы .

Для системы такого рода вероятность безотказной работы определяем по формуле:

Ps =П n=1 Pi, i = 1, …n .

i <

–  –  –

Интенсивность отказов системы в случае последовательного соединения элементов можно определить с помощью выражения s = i .

Поскольку P(t) 1, перемножая Pi(t) легко получить Ps(t). Зависимость надежности системы от числа элементов при последовательном соединении показана на рис. 6 .

Последовательное соединение элементов в СЭУ встречается редко .

Большинство реальных систем содержит резервные элементы. Система с резервированием (избыточностью) состоит из блоков, эти блоки образованы либо Надежность

–  –  –

одним элементом, либо параллельным соединением элементов (рис. 7) .

Пусть, например, i -й блок содержит mi элементов. Для получения избыточности в блоке должно быть не менее mi + 1 элементов .

Различают несколько видов избыточности. При функциональной (горячей) избыточности все mi + 1 элементов блока работают одновременно и дают 100 % требуемой от блока мощности (например насос забортной воды в агрегате охлаждения) .

При нефункциональной избыточности (холодной) активно работает лишь один элемент блока, который дает все 100 % потребной мощности. Резервный элемент вступает в действие лишь в случае активного элемента (например масляный насос системы смазки) .

«Теплая» избыточность при которой резервные элементы нагружаются частично, а «смешанная» введение в блок функционирующих и не функционирующих резервных элементов. В блоке с функциональной избыточностью элементы соединения работают так, что система не выходит из строя, пока хотя бы один элемент исправен .

По мере выхода элементов из строя происходит только соответственное снижение мощности .

Перемножение вероятности отказа элементов для вычисления вероятности выхода из строя системы производится при допущении, что все параллельно включенные элементы блока имеют равные вероятности отказа Qi, т.е .

Рис. 8. Система, состоящая из трех блоков Qi = Qiomi+1, или Pi =1 –(1 – Pio)mi+1, где Qio, Pio показатели надежности для блока .

Действие функциональной избыточности рассмотрим на примере системы, состоящей из трех блоков (рис. 8) .

Вероятность безотказной работы этой системы из 3 блоков будет равна Ps = P1 P2 P3, причем P1 = P10 ; P2 = 1 – (1 – P20)3; P30 .

При допущении, что Р10 = Р20 = Р30 = 0,8 в случае отсутствия избыточности имеем Р3 = 0,8 3 = 0,512. При наличии функциональной избыточности Р3 = 0,8 [1 – (1 – 0,8)3] 0,8 = 0,634 .

Блок с нефункциональной избыточностью обеспечивает безотказную работу в течение времени t, если элемент А работает безотказно весь промежуток времени от 0 до t, а также если после отказа элемента А в момент времени t элемент В работает безотказно в интервале от t до 0t .

–  –  –

1. Какие показатели включает в себя надежность?

2. Что характеризует ресурс?

3. Какие виды распределения используются в теории вероятности?

4. Что такое гамма – процентный срок сохраняемости?

5. Как рассчитать вероятность безотказной работы системы из 3 блоков?

ГЛАВА 3. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ НА СУДАХ

3.1. Распределение отказов на судне

При построении систем диагностирования на судах необходимо учитывать следующее:

1. Большое разнообразие судового оборудования по используемым физическим принципам (механический, электромеханический, гидравлический, электронный, радиотехнический и др.) затрудняет получение универсальных решений (методов и ТСД) .

2. Большое разнообразие конструкций судового оборудования требует построения программы диагностирования с учетом конструкций приборов и устройств; это усложняет получение универсальных решений и усложняет алгоритмы диагностирования .

3. Наличие на судах как дискретных, так и непрерывных объектов определяет различные подходы при решении задач диагностирования. В оборудовании, построенном по дискретному принципу, информация обрабатывается в соответствии с правилами арифметики или формальной логики, что требует использования подобных же принципов при построении алгоритмов диагностирования. Оборудование непрерывного принципа действия преобразует физические величины в соответствии с заложенными отношениями (непрерывными), поэтому диагностирование подобного оборудования должно предусматривать имитацию в той или иной степени этих отношений .

4. Различия в структуре судового оборудования. Так на судах имеются как одноканальные, так и многоканальные объекты. К многоканальным относят объекты с функциональным резервированием, избыточного выполнения функций или несколькими независимыми трактами. Возникновение дефектов в многоканальных объектах приводит только к снижению степени работоспособности .

5. Различный уровень надежности судового оборудования затрудняет организацию процесса диагностирования. Трудность сбора статистических данных о надежности судового оборудования, объясняемая ограниченным числом объектов и высокой стоимостью испытаний на надежность, также усложняет принятие решений при определении состояния оборудования на судах .

6. Различные режимы использования оборудования на судах. Судовое оборудование можно использовать в длительном режиме: элементы энергетической и электроэнергетической систем, агрегаты ВРШ, насосы постоянной производительности и др.); кратковременном агрегаты выдвижения рулей успокоителей качки, ВРШ и др.. Диагностирование оборудования с длительным режимом использования связано со сложностями исключения влияния на рабочие функции. Диагностировать кратковременно используемое оборудование можно в нерабочее время или непосредственно перед использованием. Диагностирование оборудования повторно-кратковременного использования необходимо согласовать с режимом его использования .

7. Высокая степень автоматизации производственных процессов на судах:

А1, А2, А3. Необходимо автоматизированное диагностирование и диагностирование средств автоматики .

8. Ограниченные возможности восстановления судового оборудования из-за недостаточного количества и невысокой квалификации обслуживающего персонала и ограниченного объема запасных деталей. Поэтому при плавании судна в программу диагностирования включают только задачу определения работоспособности. Задачу поиска возникшего дефекта включают в программу диагностирования при нахождении судна на базе или ремонте. В ряде случаев перед выходом судна в море целесообразно решить задачу прогнозирования, что позволит принять обоснованное решение об использовании оборудования при плавании судна .

9. Большое разнообразие условий диагностирования оборудования во многом определяет место расположения объектов .

Можно выделить следующие группы оборудования: энергетическое (дизеля, ГТЗА, АЭУ, гребная электрическая установка, котлы); электрооборудование (генераторы, электродвигатели, распределительные щиты, преобразователи, аккумуляторы); навигационное (гирокомпас, эхолот, авторулевой, автопрокладчик, курсограф, измеритель ветра, качки, эхоледомер, пеленгаторы); радиооборудование (радиолокационные средства, телевидение, радиосредства связи и др.); средства автоматизации, палубные механизмы (швартовные и буксировочные лебедки, якорные и швартовные шпили, грузовые лебедки, стрелы, краны), внутритрюмные механизмы (грузовые устройства, элеваторы); рефрижераторное (холодильные системы, кондиционеры и др.) .

Расходы на контроль и ремонт энергетической установки и электрооборудования судна составляют около 80 % общих затрат на контроль и ремонт судна. О распределении отказов в судовых машинах и механизмах свидетельствуют результаты многочисленных анализов, которые, однако, весьма противоречивы. Имеющиеся данные указывают, что на ГД приходится 30-50 % всех дефектов. Итого 84,9% от всех отказов главного двигателя .

Таблица 3 Распределение отказов подсистем главных двигателей KZ70/120, установленных на судах разных типов

–  –  –

Отчетливо проявляется концентрация отказов в подсистемах ЦПГ топливо – наддув. Причины отказов судовых ДВС (крейцкопфных): износ 44,7%, поломка 11%, загрязнение 8,5 %, эрозия, кавитация, коррозия 6,6 %, негерметичность 5,7 %, старение материала 3,7 %, заклинивание 3,7 % .

Износ, поломка и загрязнение вызывают 60 % всех отказов .

–  –  –

Ниже рассмотрены основные неисправности и диагностические параметры, наиболее характерные для различных подсистем .

3.3. Подсистемы «топливо» и «цилиндропоршневая группа»

Нормальная работа дизеля характеризуется определенным изменением давления и температуры. График процесса изменения давления в цилиндре в зависимости от угла поворота кривошипа содержит информацию о давлении в цилиндре, в системе впрыскивания и под поршневыми кольцами. По его виду, значениям давления можно судить о состоянии дизеля .

Рис. 9. Зависимость давления от угла поворота кривошипа :1 – давление впрыскивания, 2 ход иглы форсунки, 3 – давление в цилиндре Для рабочего процесса важны следующие моменты: 1 – давление впрыскивания; 2 ход иглы форсунки; 3 – давление в цилиндре; 4 НФ – начало работы форсунки; НВ – начало впрыскивания; КВ – конец впрыскивания; НГ – начало горения; в – угол впрыска; н,в – угол опережения впрыска; 3 – угол задержки воспламенения .

Распределение температур в поршне, цилиндре, по крышке при стационарном режиме работы является характерным для каждого двигателя. Поэтому также может рассматриваться в качестве диагностического параметра. Типичные неисправности и их определение .

Для ЦПГ и подсистемы «топливо» типичные неисправности следующие:

1. Износ поршневого кольца, поломка кольца, заклинивание кольца, разбивание паза кольца, трещины в поршне;

2. Для втулки цилиндра – трещины или негерметичность уплотнения, засорение смазочных пазов или отверстий, загрязнение продувочных окон, износ пары «поршень – цилиндр», кавитация .

3. Для головки цилиндра – трещины, слишком большой люфт клапана, расстройка клапанного механизма;

4. Для форсунки – коксование сопел, изменение давления срабатывания (пружина), эрозия сопла, ухудшения качества смеси .

Определение неисправностей поршневого кольца

Дефекты поршневого кольца ухудшают герметичность камеры сгорания, что приводит к снижению мощности, увеличению qe .

Зависимость qе от поломки первого поршневого кольца дана на рис. 10 .

Несвоевременное определение дефектов поршневого кольца может вызвать и другие неисправности: от повреждения втулки цилиндра до образования задиров на поршне .

–  –  –

Ухудшение герметичности камеры сгорания является существенным фактором, определяющим изменение давления в цилиндре, так как вызывает снижение давления сжатия и, следовательно, температуры в конце сжатия. Это приводит к ухудшению распыла топлива и падению давления вспышки. Сгорание задерживается, температура выхлопных газов повышается. Зависимость давления в цилиндре от износа первого поршневого кольца приведена на рис. 11 .

Рис. 11. Зависимость давления в цилиндре от износа первого поршневого кольца:

1 – нормальное состояние кольца; 2 – неисправное кольцо Температура втулки цилиндра Из-за выработки поршневого кольца возрастает утечка продуктов сгорания. Из-за разрушения масляной пленки происходит увеличение трения между поршневым кольцом и втулкой цилиндра. Поршневое кольцо даже при нормальной работе имеет температуру на 8-10 К выше, чем окружающие детали .

Вследствие роста трения температура поршневого кольца может увеличиваться на сотни градусов, поэтому специальным температурным зондом можно фиксировать температуру кольца и его перемещения. Зависимость температуры поверхности стенок втулки цилиндра от дефекта поршневого кольца дана на рис. 12 .

Из-за увеличения тепловой нагрузки на втулку цилиндра возникают искажения поля температур, которые особенно существенны на уровне ВМТ первого поршневого кольца .

Изменения температуры втулки примерно в 1 мм под её поверхностью на уровне первого кольца в положении ВМТ или между первым и вторым кольцами позволяют обнаружить эти повреждения. Для исключения погрешностей Рис. 12. Зависимость температуры поверхности стенок втулки цилиндра от дефекта поршневого кольца:1 – поврежденное кольцо, 2 – граничная температура

–  –  –

вызванных ударами кольца о стенки, разными зазорами между кольцом, поршнем, втулкой устанавливают как минимум два зонда в одной плоскости по возможности друг против друга. Зависимость температуры стенок и головки цилиндра Тв, Тг от поломки первого поршневого кольца приведена на рис. 13 .

Падение давления. Измеряя давление между поршневыми кольцами, можно построить график изменения давления, которое достигает наибольшего значения над первым кольцом, а ниже последнего кольца давление становится равным давлению в картере. Характер изменения давления зависит от cостояния колец и может использоваться для целей диагностики. Устройство для измерения давления в точке под вторым поршневым кольцом показано на рис. 14 .

Измерение утечки. Повреждения поршневых колец приводят к росту утечек газов из полости цилиндра. Непосредственное измерение утечки можно осуществить на неработающем двигателе. Для этого в камеру сгорания подают давление снаружи (воздух, масло и т.п.). Определить герметичность камеры можно по скорости падения давления или путём определения количества проникающего внутрь газа, помеченного химическим или радиоактивным способом (при этом одновременно производится измерение концентрации газа в картере двигателя) .

Рис. 14. Устройство для измерения давления в точке под вторым поршневым кольцом (ВМТ): 1– поршень; 2 – втулка; 3 – датчик давления; 4 – кольцо

Рис. 15. Характер изменения давления при поломке первого поршневого кольца:

1 – давление в камере сгорания; 2 – неисправное кольцо; 3 – исправное кольцо Рис. 16. Зависимость спектра частот вибрации от неисправности первого поршневого кольца: 1 нормальное состояние; 2 неисправное кольцо Виброакустические методы измерений. Сломанное или изношенное поршневое кольцо изменяет спектр звука, излучаемого корпусом .

Виброакустические измерения дают пригодную для диагностики зависимость спектра от состояния Место измерения на блоке цилиндров урокольца .

вень ВМТ. Выбор других точек измерения (вблизи выпускного клапана, на нижней кромке втулки цилиндра) для рассматриваемой неисправности малоинформативны .

Неисправности форсунки Зависимость удельного расхода топлива от состояния сопла приведена на рис.

17, рассмотрены наиболее часто встречающиеся неисправности:

закоксование и износ .

Температура головки цилиндра Нарушение нормальной работы двигателя, особенно процесса горения, оказывает большое влияние на распределение температур в деталях, окружающих камеру сгорания. Измерение температуры поверхности поршня затруднено сложностью связи между датчиком на движущемся поршне и измерительным прибором. Удобнее измерять температуру головки цилиндра .

ge 250

–  –  –

Рис. 17. Зависимость удельного расхода топлива от состояния сопла Эрозия и коксование сопла заметно влияют на температуру. Зависимость температуры головки цилиндра от неисправностей показана на рис. 18 .

Рис. 18. Зависимость температуры головки цилиндра от неисправностей:

1 эрозия сопла, 2 нормальное состояние, 3 сопло закрывается неплотно, 4 коксование форсунки (сопла) Определение плотности выхлопных газов Неполное сгорание топлива приводит к повышению плотности выхлопных газов. Сильное влияние оказывает коксование сопла. Зависимость плотности выхлопных газов от неисправностей приведена на рис. 19 .

Рис. 19. Зависимость плотности выхлопных газов от неисправностей:

1 нормальная работа; 2 область неисправностей: сопло закрывается неплотно, увеличен вход впускного клапана, снизилось давление открывания сопла;

3 – сопло закоксовалось При измерении плотности выхлопных газов для диагностирования нужно обращать внимание на имеющуюся зависимость плотности газов от мощности двигателя, так как при частичной нагрузке не происходит оптимального сгорания топлива. Анализировать необходимо отдельно каждый цилиндр .

Начало и угол впрыскивания. Часто в качестве диагностического параметра используется давление впрыскивания. Датчик давления подсоединяется либо к топливному трубопроводу, либо к клапану подачи топлива. Иногда давление определяют по деформации топливного трубопровода. Почти все неисправности в системе подачи топлива влияют на начало впрыска нв и на угол впрыскивания в продолжительность впрыска (табл. 4. и рис. 20) .

–  –  –

Рис. 20. Зависимость угла начала впрыскивания от различных неисправностей:

1 давление открывания сопла понизилось; 2 направляющая иглы форсунки разбита; 3 нормальная работа сопла; 4 давление открывания сопла повысилось Виброакустические методы измерений Неисправности, которые, влияя на процесс горения, изменяют вибрацию двигателя, можно выявить виброакустическими методами измерений. При этом необходимо учитывать зависимость сигнала от частоты вращения. На рис. 21 показано влияние состояния кольца на вид характеристики вибросигнала .

Рис. 21. Влияние состояния кольца на вид характеристики вибросигнала:

а) нормальная работа; б) неисправное кольцо (сигнал смещается к ВМТ)

–  –  –

Уменьшения количества поступающего воздуха, давления наддува и повышение температуры воздуха отрицательно влияют на qe и Ne и вызывают повышение температуры головки цилиндра, что показано на рис. 23 .

Рис. 23. Зависимость температуры Tг головки цилиндра от температуры вдуваемого воздуха Подсистема охлаждения Изменения в подсистеме охлаждения воздействует главным образом на температуру деталей двигателя. Проводимые в целях диагностики измерения температуры головки и стенок цилиндра могут быть использованы лишь при соблюдении заданных параметров системы охлаждения. Особенно это касается температуры охлаждающей воды и возможного ухудшения коэффициента теплопроводности из-за появления отложений на стенках цилиндра .

Подсистема наддув Увеличения среднего эффективного давления достигают за счет повышения наддува. При этом термическая нагрузка на двигатель, прежде всего на ЦПГ, возрастает с увеличением давления наддува, как показано на рис. 24 .

Подсистема наддува имеет наибольшее количество отказов, оказывает значительное влияние на qe, стоимость ремонта и обслуживания, готовность двигателя к работе – что определяет важность диагностики данной подсистемы .

Типичные неисправности. Для турбины: механическое повреждение лопаток посторонними предметами, например обломками поршневых колец; вибрация лопаток; загрязнение; особенно при использовании тяжелых топлив; коррозия корпуса турбины на интенсивно охлаждаемых поверхностях из-за перехода точки росы при работе на тяжелом топливе, загрязнение корпуса .

Рис. 24. Увеличение среднего эффективного давления МОД за счет наддува:

1 наддув отсутствует, 2 одноступенчатый наддув, 3 двухступенчатый наддув Для подшипников качения: износ и усталость материала, для системы «компрессор– входной фильтр – загрязнение воздухом», для воздухоохладителя

– загрязнение воздухом и водой, коррозия и утечки воздуха. В общем числе отказов турбокомпрессора первое место занимают отказы подшипников .

–  –  –

Повреждения подшипников могут определяться с помощью измерения параметров, характеризующих вибрацию деталей и узлов. Изнашивание вызывает сильное изменение траектории смещений центра вала и появление ударных импульсов вследствие нарушений процесса проектирования роликов по кольцу .

Рис. 25. Траектории центра масс вала: а) новый подшипник, радиальное биение 23 мкм; б) внутреннее кольцо с питтинговым участком длиной 10 мкм; в) общее поражение питтингом элементов подшипника На рис. 26 показана зависимость спектра вибраций от неисправности “питтинг” на дорожке внешнего кольца. Траекторию центра тяжести вала (линию) определить в условиях судна затруднительно. Вибрацию подшипника замерить проще .

Рис. 26. Зависимость спектра вибраций от неисправности “питтинг” на дорожке внешнего кольца: 1 - питтинговый участок длиной 10 мкм; 2 общее поражение питтингом элементов подшипника Но в реальных условиях судна спектры будут подвержены влиянию других многочисленных источников вибрации. Указанное на рисунке повреждение (линия на дорожке внешнего кольца) можно оценить количественно .

Частота последовательности импульсов при перекатывании роликов через лунку Fb=z n/(1+rв/rвн.), где Z – число роликов (шариков); n – частота вращения внутреннего кольца;

rв – радиус дорожки внешнего кольца; rвн – радиус дорожки внутреннего кольца. Характеристики радиально упорного шарикоподшипника 6206 по стандарту TGL2981(ГДР) приведены в таблице 6 .

Применение виброакустических методов измерения позволяет определить наряду с повреждениями подшипников следующие неисправности турбокомпрессоров: дисбаланс статический и динамический роторов, повреждения лопаток (трещины, износ), наличие внутри турбокомпрессора инородных тел .

Таблица 6

–  –  –

Определение состояния двигателя с помощью бесконтактных акустических измерений ненадежно вследствие высокого уровня помех. Следует учитывать и такие причины появления шума, как уровень посадки подшипника, вид смазки, монтажа .

Лучшие результаты при диагностировании получаются с помощью ультразвука. Диапазон частот 20 кГц, это значительно выше, чем диапазон возмущающихся сил. Из-за высокого коэффициента демпфирования колебаний на таких частотах, помехи, вызванные воздействием окружающих условий на ультразвук, практически не влияют .

Радиоактивные методы измерений. Можно этим способом определить состояние подшипников. После активизации исследуемых деталей, которые подвержены износу, в смазочном масле выявляются и оцениваются количественно продукты изнашивания деталей. В условиях судна этот способ дорогой .

Эндоскопия. Позволяет осуществить наблюдение и распознавание неисправностей турбокомпрессора: повреждения лопаток, коррозию корпуса, поломку подшипников (сепараторов, колец уплотнения). Проникновение в корпус через специальные, перекрываемые отверстия .

Термодинамический метод. Оценивать состояние можно с помощью измерения тепловых параметров: температуры, давления. Степень засорения воздушного фильтра можно ценить по перепаду давления:

= f (S, Ра, Та mв), где S проходное сечение фильтра Ра; Та давление и температура окружающего воздуха; mв – массовый расход воздуха. Состояние компрессора характеризуется степенью повышения давления к, КПД компрессора к, массовым расходом воздуха mв, частотой вращения компрессора nк. Для оценки работоспособности компрессора необходимо определить следующие параметры: Ра, Та, Тнк, mв, nr, Рн.к., где Тнк = Твх – температура на выходе из компрессора, равная температуре на входе в воздухоохладитель. Рн.к. давление воздуха на выходе их компрессора .

Состояние воздухоохладителя характеризуется соотношением давлений охл = Рхол/Рн.к., где Рхол давление воздуха на выходе из охладителя. А также показателем работы воздухоохладителя Ф = Твх – Тв /Твх – Тв.вх, где Тв – температура воздуха на выходе из охладителя, Тв.вх – температура охлажденной воды на входе .

Для оценки состояния воздухоохладителя требуется определить следующие параметры: mв, Рхол, Рм.в., Тв, Тм.в., где Рхол – разность давлений воздуха в охладителе; а Рм.в. – разность давлений воды; Тв – разность температуры воздуха .

Состояние газовой турбины характеризуется коэффициентом падения давления в турбине т – КПД турбины т.

Параметры для оценки её состояния:

Рв.т., Тв.т., Рн.т., nк, где Рв.т., Рн.т. – давление на входе и выходе турбины; Тв.т., Тн.т. – температура газа на входе и выходе турбины .

Не все эти параметры измеряются на современных автоматизированных судах. Применение этого метода связано с широким внедрением новой измерительной и вычислительной техники (например для определения расходов) .

Измерение частоты вращения двух компрессоров Загрязнение, поломка вращающихся колес и подшипников, а также изменение параметров взаимодействующих систем (например температуры и давления выхлопных газов) воздействуют на частоту вращения компрессора. Поэтому для обнаружения неисправностей в обоих турбокомпрессорах, как правило, на главной машине, весьма пригоден метод измерения разности частоты их вращения. Равенство частоты вращения свидетельствует об исправности, а появление разности частот – о поломке агрегата. Одновременно надо измерить и абсолютную частоту вращения, так как неисправности могут появиться в обоих турбокомпрессорах. Определение конкретной неисправности при данном методе невозможно .

3.5. Подсистемы «передача» и «смазка»

Механические передачи всех судовых ДВС имеют принудительную систему смазки. Как правило, в системе смазки главного двигателя требуется наличие независимого привода, для обычно используемого шестеренчатого или поршневого насоса, чтобы гарантировать необходимую смазку частот передачи даже при застопоренном двигателе. У автоматизированных судов это положение распространяется также и на вспомогательные двигатели. Благодаря этому появляется возможность автоматизированной предварительной смазки. Масляный насос качает масло из цистерны, обычно расположенной в междудонном пространстве судна. Масло, прошедшее двигатель, вновь поступает в эту цистерну. После очистки в масляном фильтре и охлаждении масла в масляном охладителе смазочное масло через главный напорный трубопровод подводится к упорным подшипникам, подшипникам коленчатого вала, поршневого кольца, крейцкопфа .

Затем смазывается кулачковый вал, регулятор коробки передач и т.д .

Большое влияние на техническое состояние узлов оказывает качество смазочного масла. Наиболее важные объекты диагностирования – масляный насос, подшипники, масло, масляный охладитель, масляный фильтр .

Типичные неисправности. Масляный насос. Состояние насоса (шестеренчатого) определяется: радиальным зазором между окружностью выступов зубчатого колеса и стенкой корпуса S зазором в подшипнике между цапфой и вкладышем подшипника качения, уплотнением вала .

Главной причиной неисправности является изнашивание. Зависимости показаны на рис. 28 .

Подшипник скольжения. Подшипники в механической передаче подвержены высоким механическим и термическим нагрузкам. Износ ведет к росту биения в подшипнике. Недостаточная смазка и загрязнение масла (в том числе водой) усиливают износ до образования царапин на поверхностях скольжения, ведут к скалыванию материала и в итоге к повреждению подшипника. Распределение неисправностей подшипников скольжения, в процентах: загрязнение 43-47, эксцентриситет и смещение 10-14, ошибки монтажа 12-14, перегрузка 8недостаточная смазка 8-15, коррозия 4-5 .

–  –  –

Качество смазки. В результате изменения вязкости и температуры масла, появляются загрязнения. Появление воды вызывает коррозию. Относительная влажность воздуха 70 % из-за конденсации влаги уже создает предпосылки для образования водяной пленки на стальных поверхностях .

Обнаружение неисправностей. Насос. Неисправности в системе смазки ведут к повреждениям в передаче и особенно в подшипниках скольжения .

Т, Р, требуемый расход масла и его качество – главные показатели системы смазки. На автоматизированных судах эти величины определяются штатными приборами. Увеличение радиального биения подшипников вследствие их износа можно обнаружить виброакустическим методом, а неисправности уплотнений установить визуально .

Подшипник скольжения. Своевременное выявление неисправностей подшипников требует дополнительного контроля с помощью измерения концентрации масляного тумана в картере или температуры подшипников, а также температуры смазочного масла на выходе из крейцкопфного подшипника. Концентрацию тумана, зависящую от температуры подшипника, можно измерить с помощью оптико - электронного устройства. Оптическая плотность определяется в специальном измерительном канале, в который через всасывающее устройство постоянно подводится масляный туман. При превышении граничного значения концентрации тумана подается сигнал тревоги. Данный метод не даёт количественного описания технического состояния подшипников и конкретного указания места повреждения. Этот недостаток отсутствует при измерении температуры подшипников. Температуру определяет энергетический баланс в подшипнике, т.е. равновесие между тепловой энергией, вырабатывающейся в подшипнике из-за трения, и энергией, отводимой смазочным маслом. Дополнительный подвод тепла от других источников на двигателе, составляющий 10 – 15 % всего вырабатывающего тепла .

Измерение температуры. Температуру металла в подшипнике измеряют термисторами, причем в отдельных случаях необходима телеметрическая передача сигнала .

Обусловленное износом увеличение зазора в подшипнике ведет к снижению его температуры из-за одновременного роста расхода масла. Для точного определения зазора в подшипнике необходимо знать зависимости температуры подшипника от нагрузки и давления масла на входе в двигатель или расхода масла при постоянной частоте вращения. Зависимость температуры подшипника от мощности двигателя показана на рис. 29 .

Имеются приборы для измерения температуры масла, вытекающего из каждого отдельного подшипника. Эти измерения выполняются в маслосборнике с помощью термометров сопротивления или термисторов. Результаты измерения выводятся на средства диагностирования или сигнализации .

Расход масла, состояние подшипников возможно оценивать путем измерения расхода масла через подшипник. Зная расход масла, можно определить зазор в подшипнике. По изменению расхода, через определенный период вреРис. 29. Зависимость температуры подшипника от мощности двигателя:1 – нормальное состояние подшипника; 2 – биение подшипника увеличилось до 0,1 мм мени - можно судить об изнашивании подшипника .

Известен метод, основанный на определении характера трения в подшипнике путем пробоя масляной пленки между цапфой и вкладышем подшипника .

При этом измеряется электрическое сопротивление масляной пленки. Диагностическим параметром является отношение суммарного времени пробоя масляной пленки и продолжительности измерений (Т), причем Т = О при жидкостном трении, Т = 1 при сухом трении, О Т 1 при смешанном (граничном) трении .

Виброакустические методы. Увеличение зазора в подшипниках обычно приводит к возбуждению колебаний, поэтому его можно обнаружить с помощью виброакутических методов .

Повышенная частота вращения позволяет выполнять диагностирование более точно. Но при этом имеются многочисленные проблемы, например, выбор оптимального расположения точек измерения с учетом внешних воздействий от других подсистем двигателя, а также специфические условия работы на судне .

Качество смазочного масла. Измерение параметров смазочного масла позволяет уменьшить вероятность аварии, обеспечить точное определение сроков его замены .

В некоторых случаях стремятся к автоматизированному контролю основных свойств смазочного масла с помощью используемого в условиях судна метода экспресс-анализа .

Главные факторы, определяющие пригодность смазочного масла для СЭУ. Увеличение водосодержания в масле оказывает сильное влияние на износ подшипников. Воду в масле можно обнаружить разными способами .

При добавлении соответствующих химикатов эта неисправность появляется либо через тепловыделение, т.е. через переход химической энергии в тепловую, либо через газовыделение. Удобно введение химикатов, реагирующих с водой с образованием газа, у которого измеряют объем и давление. Такими химикатами могут быть карбид кальция, щелочные и щелочно-земельные металлы, солеподобные гидриды. Опробованным в условиях судна является введение в масло гидрида кальция. Используется хорошо измельченный гидрид кальция, нерастворимый в воде. Растворимость гидрида в масле ведёт к его реагированию с водой, находящейся в масле, и образованию вследствие этого газов. Возникшее давление измеряется манометром. Можно использовать автоматически работающую установку для контроля диэлектрических свойств масла .

Диэлектрическая постоянная воды близка к 80, а для масла 3-5. Недостаток – точность измерений сильно зависит от наличия в масле загрязнений .

Для определения вязкости масла в условиях судна применяют много относительно простых методов, таких, как стекание масла со стеклянной палочки;

с помощью шарикового сравнительного вискозиметра и т.д. Шариковый вискозиметр в судовых условиях – две параллельно установленные мензурки. В одной исследуемое масло, в другой жидкость с известной вязкостью. Объём и температура масла и жидкости равны .

Способ измерения состоит в сравнении высот падения шарика в масле и жидкости за одно и то же время. Другой способ, с использованием секундомера, для измерения различных обрезкой времени при равных высотах столбов падения и жидкости .

Для определения загрязнённости смазочного масла используют метод масляного пятна .

Зависимость характера пятна масла от вида загрязнения .

1. Сажа и другие твердые продукты сгорания – отдельные участки пятна разной степени черноты .

2. Вода в масле – краевая зона пятна с зазубринами, лучеподобные образования .

3. Дизельное топливо – увеличенная скорость растекания пятна по сравнению с чистым маслом .

4. Продукты сгорания – желтая и коричневая окраска пятна .

5. Твердые частицы в масле – через лупу видны частицы, например, блестящие, металлические .

Возможно фотометрическое определение помутнения исследуемого масляного слоя .

3.6. Подсистема охлаждения

Примерно 15 % энергии топлива определится системой охлаждения .

Отвод тепла производится и в воздухохолодильнике (5-6 %), в устройстве подачи смазочного масла (0,5 %) и в подсистеме наддува (2-3 %) – подшипники ТКР .

Системы охлаждения включают: цистерны, трубопроводы, арматуру, теплообменники. Поломки трубопроводов, арматуры, насосов распределяются на судах таким образом: насосы – 70 %, арматура – 25 %, трубопроводы – 5 % .

Повреждений теплообменников, работающих на морской воде, существенно больше. Распределение их отказов: 40 % – система охлаждения смазочного масла; 45 % – система охлаждения цилиндра, поршня и форсунки; 15 % – рефрижераторные камеры .

Типичные неисправности. Распределение отказов: заслонка – терморегулятор – 51 %, трубки – 17 %, входная заслонка – 20 %, корпус – 12 % .

Эти неисправности обусловлены: засорением трубок с морской водой, вплоть до закупорки отдельных трубок и даже всего комплекта; загрязнением или засаливанием трубок с пресной водой, кавитацией и эрозией, образование трещин, разгерметизация и быстрый износ заслонок .

Обнаружение неисправностей. Эндоскопия – для диагностирования дефектов, обнаруживаемых визуально. Для доступа к агрегатам должны быть предусмотрены соответствующие конструктивные меры, для детального исследования трубок – демонтаж заслонок .

Определение разности давлений. По перепаду можно судить о степени загрязнения, коррозии, механических повреждениях. Для достоверности требуется знание расхода воды. Обычно при загрязнении перепад давления меняется на 5 – 10 % .

Определение коэффициента теплопередачи. Определить коэффициент можно с помощью входной и выходной температур и расхода. Изменение параметров рабочего вещества. При образовании течи в теплообменнике изменяются параметры жидкостей. Из-за проникновения морской воды увеличивается жёсткость и содержание хлоридов в пресной воде, водосодержание в масле .

Периодический контроль этих параметров позволяет предупредить вредные последствия .

3.7. Подсистема котёл

Подсистема состоит из нескольких элементов, распределение отказов которых следующее: утилизационный котел – 20 %, вспомогательный котел – 10 %, корпус, теплообменник, трубопроводы – 30 %, топка, арматура, измерительные приборы – 25 %, насос – 10 % .

Резервирование не применяется для конденсационного холодильника и конденсатора избыточного пара .

Отказ конденсационного холодильника ведет к частичному испарению во всасывающем трубопроводе или в котельном питательном насосе. На основной и вспомогательный котлы, холодильник и конденсатор приходится свыше 50 % всех отказов, следовательно, им уделяется главное внимание при диагностировании подсистемы котёл .

Типичные неисправности. Образование слоя отложений. Причиной образования могут быть проникновение масла, особенно в питательную воду, накипь, сажа, коррозия, эрозия и кавитация. Эти дефекты возникают на входной и поворотной заслонках, а также на трубах. Течь – часто возникает в трубах холодильника .

Повреждение изоляции. Механические повреждения или прожигание изоляции снижают к.п.д .

Выход из строя насоса. Главные причины: повреждение подшипников и уплотнений .

Обнаружение неисправностей. Измерение температуры, давления, а также визуальные наблюдения позволяют оценить состояние отдельных узлов. Но значительное число неисправностей можно не обнаружить таким способом .

Термодинамические методы измерений. Образование осадков ведет к снижению коэффициента теплопередачи из-за иной теплопроводимости слоев масла, накипи, загрязнений по сравнению с теплопроводимостью металла. Изменение теплопроводимости может быть определено с помощью теплового баланса. При этом необходимо также определять расход воды. Коррозия не оказывает заметного влияния на гидродинамическое сопротивление трубы, а отложения, особенно накипь и загрязнения, ведут к повышению сопротивления. Поэтому возможно диагностирование измерением разности давлений. Таким же образом можно обнаруживать загрязнение воздухоподогревателя, которое возникает преимущественно в контуре выхлопных газов. При этом может использоваться штатная аппаратура .

Обнаружение отложений внутри и снаружи входящих труб, а также на поверхности барабана котла по методу теплового баланса требует применения специальной измерительной техники. Массовый расход выхлопных газов и их температура в настоящее время в условиях судна не измеряются .

Для определения механического состояния вспомогательного котла и топки применяют метод оценки суммарного к.п.д .

m п (h h к.в. ) =, m тQ H где mп – массовый расход пара; h – удельная энтальпия пара; hк.в. – удельная энтальпия питательной воды; Qн – низшая теплотворная способность; mт – массовый расход топлива. С помощью компьютеров становиться возможным своевременная и непрерывная оценка к.п.д. котла .

Эндоскопия. Котельная установка, удобная для применения эндоскопии .

Классификационные органы предписывают проведение регулярных осмотров .

Каждые два года надлежит проводить внутренний осмотр котельной установки с целью контроля труб, барабана и камеры сгорания для проверки образования отложений, разгерметизации и деформаций .

Для этого используют эндоскопию, так как при этом уменьшается потребность в демонтаже, а также становятся доступными для наблюдения такие объекты (например внутренняя поверхность труб), которые и при демонтаже не могут быть осмотрены визуально .

Измерение параметров рабочего вещества. Главная причина образования отложений в водяном контуре – отсутствие необходимого качества питательной воды. Например, прорыв морской воды через течь в конденсаторе приводит к сильному увеличению жесткости и, следовательно, к значительному отложению накипи. С помощью постоянного определения некоторых особенно важных параметров можно сделать заключение о техническом состоянии котельной установки. Так с помощью солемера для автоматического контроля содержания хлоридов можно своевременно установить факт прорыва морской воды .

Учет специфики проведения диагностирования на борту судна .

Помимо рассмотренных влияний отдельных подсистем друг на друга большое значение имеет влияние на них меняющихся во время рейса климатических условий, изменений характеристик гребного винта, а также воздействия глубины моря, степени загрузки, угла перекладки руля .

Влияние климатических зон. Климатические условия большое влияние оказывают прежде всего, на температуру двигателя. Так, например, температура поршня в тропиках выше на 3 – 8%, а в цилиндре на 8 – 15% по сравнению с северными широтами. Следовательно, отклонения температуры, обусловленные неисправностью, должны всегда превосходить отклонения от нормы, вызванные внешними воздействиями .

Изменение гидродинамического сопротивления судна. Увеличение сопротивления судна вследствие обрастания чем подводной части, разница в загрузке, волнения моря, мелководье ведут к изменению характеристик гребного винта, следовательно, к изменению нагрузки на двигатель и параметров его работы .

Достаточная глубина под килем судна предотвращает отражение звука от грунта и обеспечивает равномерную нагрузку гребного винта. В связи с этим при движении судна на мелководье изменяются результаты виброакустических измерений. На рис. 30 показана зависимость уровня шума от глубины .

–  –  –

Уровень шумов (измеряемый на уровне фундамента главного двигателя) также зависит от перекладки руля, поэтому измерения должны производиться только при прямолинейном курсе судна и других постоянных внешних параметрах (глубина, дифферент, мощность и т.д.) .

Контрольные вопросы

1. Каковы специфические особенности диагностирования оборудования на судах?

2. Что такое подсистема судовой энергоустановки?

3. При каких условиях должны производиться виброакустические измерения на судне?

2. Как влияют окружающие условия на температуру поршней и втулок двигателя судна?

ГЛАВА 4. ВИБРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА .

ШУМ И ВИБРАЦИЯ НА СУДАХ

Шум акустический – беспорядочные звуковые колебания разной физической природы, характеризующиеся случайным изменением амплитуды, частоты и др. Шум понижает работоспособность при умственном труде примерно на 60 %, а при физическом – на 30 %. Чтобы его избежать, необходимо глубокое знание звукового процесса, детальное изучение источников шума и вибрации, особенности их распространения в различных ситуациях, методов борьбы с шумом и вибрацией. «При наличии денег лишь очень немногие задачи по устранению шума оказываются неразрешимыми, и всегда следует помнить, что экономика – такая же неотъемлемая часть борьбы с шумом, как и акустика» (Р .

Тейлор) .

Уже сейчас в целях снижения шума на подводных лодках тратится около 30% всей стоимости корабля. Строгого определения вибрации в настоящее время нет. В английском языке vibration – эквивалент понятия механических колебаний. Мы под вибрацией понимаем малые механические колебания, распространяющиеся по конструкциям и элементам, состоящим из упругих тел и находящихся под воздействием переменного физического поля. На практике вибрацией именуют как само явление, так и величину необходимого отклонения какой-нибудь характерной точки детали машины при вибрации (например величину отклонения принимают за вибрацию подшипника) .

Основными источниками шума и вибрации на судне являются движители (гребные винты), двигатели, передачи, электрические машины, насосы, вентиляторы, гидравлические и воздушные системы. В зависимости от происхождения шум можно разделить на механический и аэродинамический .

Механические колебания вызываются: ударами тел в кинематических парах, неуравновешенностью вращающихся деталей, двоякой жесткостью роторов, трением качения, трением скольжения .

К аэродинамическому шуму можно отнести:

1) колебания при периодическом выпуске газового потока в атмосферу;

2) вихри, образующиеся у твердых границ потока. При этом возникает шум при срыве вихрей, сопровождающийся обтеканием тел, и шум пограничного слоя, возбуждаемый турбулентностью потока у стенок или поверхности обтекаемого тела;

3) турбулентности, образующиеся в потоке при перемешивании струй, движущихся с разными скоростями;

4) периодические изменения давления на лопатках аэродинамических машин – вентиляторов, насосов (шум вращения);

5) скачки уплотнений в потоке, движущемся со сверхзвуковой скоростью, когда образуются ударные волны;

6) взаимодействие потока и неподвижного резонирующего элемента (при этом образуются дискретные частоты – свист);

7) горение в ограниченных объемах;

8) кавитацию .

Могут быть совместные аэродинамические и механические процессы, например хлопанье стенок воздухопроводов .

Уровни шума на рабочих местах при обслуживании дизеля – по ГОСТ 12.1.003-86 .

Допустимые вибрации на рабочих местах при обслуживании дизеля – поГОСТ 12.1.012-88 .

Физические характеристики шума и вибрации Шум – колебания при бесконечном числе гармоник (гармонических колебаний), т.е. при сплошном спектре частот. В обыденной жизни под шумом понимают звуки, мешающие восприятию речи, музыки, отдыху, работе. В теории колебаний шум рассматривается как физический процесс передачи вибрации от источника через воздушную или водную среду продольными волнами .

Гармонические колебания (гармоники) происходят по закону синуса

(t ) = A 0 sin (t + ) .

Любое периодическое движение (колебание) может быть разложено на конечное или бесконечное число гармоник с кратными частотами .

Акустические характеристики шума:

Уровень звуковой мощности, создаваемый источником в окружающей среде. Это интегральная характеристика представляет собой мощность, излучаемую во все стороны пространства. Уровни мощности Lp в дБ измеряются относительно пороговой мощности P0 = 10-12 Вт .

Lp=10 Lg (P/P0) .

Уровень звукового давления оценивается на определенном расстоянии от источника в заданной полосе частот.

Уровни звукового давления P0 в дБ измеряются относительно порогового уровня P0 = 2 ·10-5 Па:

Lp=20 Lg (P/P0), (коэффициент 20 вместо 10 появился вследствие того, что звуковая мощность пропорциональна квадрату звукового давления) .

P = 4 p 2 r 2 c k - интенсивность, Вт/м2, где, с – соответственно плотность среды (Па), скорость звука (с/м) .

Спектр шума – уровни шума для различных диапазонов частот. В связи с особенностями слухового восприятия человека (ухо не одинаково чувствительно на разных частотах) характеристики измерительных приборов скорректированы по частоте так, чтобы объективные показания были близки к субъективному восприятию. Индекс А – соответствует коррекции субъективного восприятия, С – линейному режиму .

При воздействии на одну и ту же точку в пространстве шумов от нескольких источников, результирующее их значение определяют суммированием энергии этих источников в данной точке. А суммарное значение звукового давления определяется по формуле .

–  –  –

[ ] L = 20Lg ' / 5 108 .

Виброускорение часто выражают в логарифмических единицах относительно силы тяжести g:

Адмитанс – отношение виброскорости к соответствующей внешней гармонической силе;

Импеданс – обратная величина (отношение гармонической внешней силы к виброскорости);

Динамическая податливость – отношение перемещения колеблющегося тела к внешней гармонической силе .

Динамическая жесткость – обратная величина .

–  –  –

2 105 Па, что равно среднеквадратическому значению звукового давления чистого тона частотой 1000 Гц нормального порога слуха. Почти вся выпускаемая измерительная аппаратура позволяет производить отсчет уровня звукового давления относительно опорного давления 2 10 Па .

Уровень звуковой мощности Звуковая мощность, излучаемая источником, выражается для облегчения сравнения в виде уровня звуковой мощности в дБ:

–  –  –

Интенсивность звука в данной точке звукового поля в выбранном направлении определяют как среднюю звуковую мощность, проходящую в этой точке через единицу площади поверхности, перпендикулярной выбранному направлению. Для плоских и сферических звуковых волн, распространяющихся в свободном звуковом поле (в поле свободном от отражений), интенсивность звука вдоль направления распространения волн определяется формулой

–  –  –

Соотношение между уровнем звуковой мощности и уровнем звукового давления Рассмотрим случай, когда машина со всех сторон окружена некоторой замкнутой поверхностью. Предположив, что направление распространения волн в любой точке на поверхности перпендикулярно к этой поверхности и что звуковая волна может рассматриваться как плоская либо сферическая, полную звуковую мощность, излучаемую машиной, найдем по выражению

–  –  –

Уравнение дает простое приближенное соотношение между уровнем звуковой мощности и средним уровнем звукового давления, что позволяет определить уровень звуковой мощности, измеряя уровень звукового давления на воображаемой поверхности, окружающей машину. Строго говоря, уравнение справедливо, когда измерения уровня звукового давления проводятся в свободном звуковом поле, например в заглушенной камере. Однако для большего числа практических случаев это уравнение можно использовать для измерений в обычных лабораториях, если сделать соответствующие поправки .

Сочетание двух и более звуков различной частоты Предположим, что имеются два чистых тона f1 и f 2 (f1 f 2 ) в звуковом поле. Пусть среднеквадратические значения звукового давления этих двух звуков равны p1 и p2 соответственно. Общее среднеквадратическое значение звукового давления, полученное суммированием двух синусоидальных волн, находим из уравнения

–  –  –

ваемый ими общий уровень звукового давления будет только на 3 Дб больше, чем уровень звукового давления одного отдельно взятого тона .

Приведенную выше процедуру можно обобщить на любое количество чистых тонов, у каждого из которых частота отличается от остальных.

Результирующий уровень звукового давления n составляющих с различными частотами имеет следующий вид:

–  –  –

отсчет общего уровня звукового давления в некоторой полосе частот. Частотная характеристика типичного октавного полосового фильтра дана на рис. 31 .

Основное соотношение между верхней f2 и нижней f1 частотами среза фильтра имеет вид f2 =2a f1, где а – произвольная постоянная .

Для большинства фильтров, обычно применяемых в шумоизмерительной аппаратуре, а = 1, или а =1/3. Когда а = 1, фильтр называется октавным, а когда а = 1/3 – третьеоктавным. Полоса пропускания – область между двумя точками с затуханием 3 дБ; В = f2 - f1 .

Центральная частота f0 фильтра определена как f 0 = f1 f 2. Центральная частота и полоса частот каждого из принятых в международных стандартах октавных и третьеоктавных фильтров показаны в табл. 7 .

В дополнение к октавным и третьеоктавным фильтрам некоторые анализаторы шума, используя для индентификации доминирующих частотных компонент шума, оборудованы узкополосными фильтрами. Ширина полосы пропускания

–  –  –

Октавные и третьеоктавные фильтры являются фильтрами с постоянными относительными полосами – 71 и 23 % соответственно .

Если известны уровни звукового давления в узких полосах для всех важных частотных компонент внутри третьеоктавной полосы пропускания, то уровень звукового давления в третьеоктавной полосе можно найти, используя уравнение

–  –  –

кривой из семейства кривых равной громкости, проходящей через 30 дБ на частоте 1000 Гц. Например, она дает приблизительно затухание 19 дБ на 100 Гц, т.е. человеческое ухо воспринимает чистый тон частотой 100 Гц, имеющий уровень звукового давления 29 дБ, как равный по громкости чистому тону частотой 1000 Гц с уровнем звукового давления 10 дБ (рис. 33) .

Показания шумомера, полученные с использованием характеристики А, называют уровнем звука с единицей измерения Б (А) (или просто БА). Уровень звука представляет собой результирующий уровень звукового давления во всём слышимом диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц с поправками в соответствии с характеристикой А. Уровень звука

–  –  –

Звуковое поле вокруг машины меняется в зависимости от направления, времени, акустического окружения, условий работы и установки, а также вследствие того, что поверхность машины обычно имеет неправильную форму .

Кроме того, шум имеет несколько источников – аэродинамический, электромагнитный, механический. Различные источники излучают шум в различных направлениях и, вызывая колебания поверхности с различными модами вибрации, производят сложную шумовую картину. Звуковое поле машины ещё более усложняется, если вблизи имеется одна или несколько звукоотражающих поверхностей. Отражённые от поверхности звуковые волны будут взаимодействовать с прямыми звуковыми волнами. Если прямая и отражённая звуковые волны находятся в некоторых точках в фазе, тогда звуковое давление в этих точках увеличивается. Если прямая и отражённая волны находятся в противофазе, то звуковое давление уменьшается. Влияние отражающей поверхности на звуковое поле зависит главным образом от длины звуковой волны и расстояния между источником шума и отражающей поверхностью .

Шум, производимый машинами, также меняется в зависимости от условий работы, например в зависимости от нагрузки .

То, как установлена машина, будет влиять на собственные частоты её вибрации и на излучение структурного шума. Это становится особенно важным, если машина через крепежные детали связана с тонкослойной конструкцией (судно). Часть вибрации машины будет передаваться данной конструкции, которая в свою очередь будет излучать дополнительный шум, особенно когда частоты вибраций машины лежат близко к собственным частотам конструкции .

Поэтому из-за сложного характера звукового поля вокруг машины измерение уровня звукового давления в одной точке не позволяет должным образом описать шум, излучаемый машиной, а также делает практически не имеющими значения результаты измерения шумовых характеристик без указания условий измерения, условий работы и установки машины .

4.6. Измерение в свободном поле

Значения уровня звукового давления вокруг машины меняются от точки к точке случайным образом. Однако если измерение уровня звукового давления проводят в нескольких точках на поверхности, заключающей в себе машину, есть возможность найти единственное значение для звуковой мощности в каждой полосе частот, производимой машиной при определённых условиях работы и установки .

4.7. Измерение на сферической и полусферической поверхностях

Когда требуется определить точное значение звуковой мощности, её следует поместить в центр заглушённой (безэховой) камеры или подвесить на большом открытом пространстве и провести измерение уровня звукового давления в большом числе точек на сферической поверхности, заключающей в себе машину .

В соответствии с рекомендацией – международной организации по стандартизации (ISO), радиус измерительной сферической поверхности должен быть равен или больше удвоенного наибольшего размера источника, но не больше 1м .

Измерение на полусферической поверхности Измерения звуковой мощности часто проводятся, когда машина установлена на фундаменте, на открытом воздухе или в частично заглушённой камере с твёрдым (звукоотражающим) полом. Измерения уровня звукового давления могут проводиться на полусферической поверхности радиуса r, заключающей в себе машину, r удвоенного наибольшего размера источника или учетверённого среднего расстояния источника от звукоотражающего поля, в зависимости от того, что больше, но не менее 1м .

На рис. 34 показано относительное расположение точек размещения микрофона. Когда источник излучает доминирующие чистые тона, при расположении микрофона на одной и той же высоте над отражающей поверхностью на результат может сильно повлиять интерференция. В этом случае микрофоны устанавливают на разной высоте (табл. 11) .

Предполагая, что звуковая мощность не передаётся через землю и не поглощается ей, а также пренебрегая влиянием отражения от земли, уровень звуковой мощности можно выразить формулой __ LW = L P + 10 lg 2R2, X Рис. 34. Расположение точек замера

–  –  –

Измерение в реверберационных камерах Реверберационная камера – помещение, у которого стены, потолок и пол не параллельны друг другу и хорошо отражают звук. В идеале, поскольку звук от источника многократно отражается во всех направлениях между хорошо отражающими поверхностями помещения, эти многократные отражения должны образовать полностью диффузное звуковое поле, т. е. звуковое поле, обладающее равной плотностью энергии во всех точках. (В действительности полностью диффузное поле не существует) .

Преимущества пользованием реверберационных камер:

их строительство значительно дешевле, чем заглушённых камер;

реверберационная камера пригодна для работы методом образцового источника шума; при этом определяют приближённое значение уровня звуковой мощности путём сравнивания уровней звукового давления испытываемого источника и образцового источника шума, для которого известен уровень звуковой мощности .

Недостатки метода измерений в реверберационной камере:

этим методом нельзя определить направленность источника шума;

он даёт менее точные результаты измерения уровня звуковой мощности, особенно для источников шума, имеющих доминирующие чистотональные составляющие .

4.8. Измерение звуковой мощности в полуреверберационных помещениях Измерения звукового давления часто приходится проводить в полуреверберационном пространстве, т. е. в обычном помещении, которое не является ни заглушённым, ни диффузным, в котором, кроме того, часто вместе с источником находятся другие предметы. Поэтому в определение звуковой мощности необходимо включать поправку на отражение звука в помещении .

Метод измерения с помощью образцового источника шума Для оценки влияния отражения звука в полуреверберационном помещении можно использовать образцовый источник шума с известными уровнями звуковой мощности в различных частотных полосах. Разность между известным значением уровня звуковой мощности источника и его значением, измеренным в полуреверберационном помещении с использованием данной измерительной поверхности, берётся затем как поправка на отражение звука в помещении для данной измерительной поверхности. Если измерения уровня звукового давления проводятся с использованием одной и той же измерительной поверхности (для обоих источников) как для исследуемой машины, так и для образцового источника шума, помещённых на одно и то же место, уровень звуковой мощности испытываемой машины можно найти по формуле __ __ LW = LWO + L P – L PО, где LW – уровень звуковой мощности испытываемой машины в полосе частот;

LWO – известный уровень звуковой мощности образцового источника шума в той же полосе частот (определённый путём точных измерений в свободном звуковом пространстве);

__ L – средний уровень звукового давления на измерительной поверхноP <

–  –  –

Метод измерения в ближнем поле Влияние отражения звука от стен помещения на измеряемые уровни звукового давления вблизи небольшой машины, расположенной в относительно большом помещении, должно быть невелико. Исходя из этого предложено определить шумовые характеристики небольшой машины в обычном помещении, производя измерения уровня звукового давления в точках, близко расположенных к машине. Так, для машины диаметром 0,31 м, на расстоянии от поверхности машины 0,31м, влияние отражённых волн в полуреверберационном помещении с размерами 10 х 4 х 5 м пренебрежимо мало. Уровни звуковой мощности в третьеоктавных полосах, полученные путём измерения уровня звукового давления в обычном лабораторном помещении на расстоянии 0,3 м от поверхности небольшой электрической машины для частот выше 315 Гц, почти совпадают с уровнями звуковой мощности, полученными путём измерения уровня звукового давления в заглушённой камере. Разность уровней звуковой мощности в третьеоктавных полосах, полученных путём измерений в полуреверберационном пространстве LWб.п. и путём измерений по полусфере в заглушённой камере LWпсф незначительна (рис. 35) .

–  –  –

рости и ускорения. Эти величины могут относиться как к отдельным точкам тела (детали, машины, сооружения и др.), так и к поступательному движению, когда происходят прямолинейные колебания тела, и к вращательному движению, когда происходят угловые колебания тела относительно постоянной оси .

Во-вторых, частота колебаний .

В-третьих, фазы колебаний, характеризующие согласованность движения той или иной точки с изменением во времени величины действующей силы или согласованность движений различных точек тела .

В-четвертых, силовые величины – сила и момент, взаимодействующие между объектами. Сюда же относится звуковое давление воздушной или жидкой среды при определении интенсивности шума .

Измерение одновременно движения и силы позволяет определять опытным путем такие характеристики, как импеданс, динамическую жесткость и обратные им величины. Кроме того, иногда необходимы более сложные характеристики движения, например, статистические характеристики, корреляционные зависимости и др .

Для измерений и выдачи соответствующей информации применяются виброизмерительные приборы. Виброизмерительные приборы либо осуществляют непосредственный отсчет измеряемых величин по шкалам, либо производят запись процесса движения. Записи перемещений, скоростей и ускорений называются виброграммами .

Приборы, которые являются частью измерительной системы, и непосредственно воспринимают сигналы от механического движения и передают их для последующего измерения, регистрации и анализа, называются датчиками. Существующие датчики построены на самых разных физических принципах действия .

В современной сложной технике часто требуются очень чувствительные средства измерений. Одно из таких средств – превращение механического движения в электрический сигнал, а затем усиление этого сигнала и его регистрация .

Электрические датчики могут: а) генерировать электрический сигнал под действием механических колебаний вибрации; б) изменять электрический

– сигнал путем изменения его параметров (сопротивления и др.) .

Один из принципов устройства датчика, генерирующего электрические сигналы, – электромагнитная индукция, основанная на появлении эдс на выводах обмотки при движении катушки в магнитном поле. Здесь постоянный магнит укреплен на неподвижной станине, а катушка механически через упругий элемент связанная с вибрирующим объектом движется поступательно. Электродвижущая сила катушки пропорциональна скорости v катушки относительно неподвижного магнита. Чтобы получить данные, соответствующие перемещениям объекта, выходной сигнал, снимаемый с нагрузки Z в виде напряжения, должен быть переработан, в данном случае его надо проинтегрировать. Если нужно получить значение ускорения объекта, сигнал следует дифференцировать. В некоторых датчиках катушка жестко связана с прибором, а постоянный магнит упруго подвешен к прибору .

Наряду с датчиками, измеряющими поступательные перемещения, имеются датчики, приспособленные для измерения угловых перемещений и соответствующей вибрации. Такие приборы называются торсиографами .

К датчикам, электрические сигналы которых вырабатываются при изменении параметров, относятся индуктивные электромагнитные и емкостные датчики. Принцип их работы состоит в том, что в зависимости от величины воздушного зазора магнитной цепи между проводниками возникает изменение сопротивления магнитопровода или изменение емкости между проводниками .

К этой же группе датчиков относятся проволочные датчики, принцип действия которых основан на изменении сопротивления проволоки при деформации «растяжение - сжатие». Они прикрепляются к поверхности деформируемого тела и подают электрический сигнал, пропорциональный деформациям поверхности тела .

Существуют датчики, в которых преобразование механической энергии в электрическую основано на возникновении электрических зарядов в некоторых кристаллах при действии на них сил. Это пьезоэлектрические датчики. Существуют и другие типы датчиков: фотоэлектрические, акустические и т.д .

Усиление и преобразование сигнала, вырабатываемого датчиком, происходит в специальной аппаратуре. Как правило, такие приборы предназначены для измерения и шума и вибрации .

Контрольные вопросы

1. Для чего измеряют шум и вибрацию машин?

2. Что такое «децибел»?

3. Измерение шума – основные параметры. Звуковое давление, звуковая мощность, уровень звукового давления, уровень звука .

4. Измерение звуковой мощности в полуреверберационных помещениях .

5. Виброперемещение, виброскорость, виброускорение – взаимосвязь между ними .

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ НА ПРИМЕРЕ КОНКРЕТНОЙ

ПОДСИСТЕМЫ СЭУ

При проектировании САД выполняют следующие этапы работ:

1) Выбор методов диагностирования, контролируемых параметров и датчиков .

2) Выбор процедур диагностирования, точно определяющих, что и как нужно сделать, чтобы оценить состояние оборудования, найти неисправности и т.д. Эта работа должна опираться на многолетний опыт специалистов по техническому обслуживанию и эксплуатации данного типа оборудования .

3) Синтез алгоритмов диагностирования. Процедуры диагностирования, записанные в виде подробных инструкций, берутся за основу при составлении алгоритма. Алгоритм диагностирования включает также математический аппарат примененных математических методов, например, для определения остаточного ресурса .

Автоматизированные системы диагностирования В последние годы все более и более перспективными становится отказ от планово-предупредительной системы обслуживания и ремонта СЭУ, переход к непрерывному техническому обслуживанию судовых механизмов, выполнение ремонта по мере фактической необходимости, а не через жестко назначенные сроки, которые нередко оказываются неудачно выбранными, и приводит либо к ненужным преждевременным вскрытиям механизмов, к запоздалым ремонтам, уже после прошедшей аварии .

Переход к эксплуатации СЭУ по фактическому состоянию возможен только при наличии эффективной системы технической диагностики, предназначенной для функционирования вместе с человеком оператором с целью оценки состояния судовых технических средств, поиска неисправностей и определения их причин, прогнозирования остаточного ресурса механизмов и определения сроков профилактического ремонта .

Принцип действия таких систем состоит в сборе информации о техническом состоянии судового оборудования, поступающий как от штатных (рабочих) контрольно-измерительных приборов, так и от специальных датчиков, а затем в сравнении полученной информации с эталонной, характеризующей новое, неизношенное оборудование. В зависимости от результатов этого сравнения, по заранее составленным алгоритмам вырабатывается заключение о работоспособности оборудования .

При этом достигается следующий эффект:

увеличение периодов между вскрытием цилиндров малооборотного дизеля до 15000 часов и уменьшение расходов обслуживания и ремонта на 20-25 %, увеличение среднеэксплуатационной мощности главного двигателя на 7-10 %, уменьшение расхода топлива на 1,5-2 % .

В отличие от систем автоматического управления и регулирования, где обычно измеряется и контролируется одна физическая величина – регулируемая координата (например, n САРС двигателя) в системах технического диагностирования (СТД) контролируется сразу множеством физических величин .

Ясно, что для эффективного функционирования СТД должна быть автоматизированной и иметь в своем составе ЭВМ .

И в последние годы, в связи с бурным развитием вычислительной техники эта возможность появилась. Так, например, производство ВТ с 1955 по 1985 возросло в 320 раз, а стоимость равных по возможностям ЭВМ только с 1975 года по 1980 год изменилось с 10000 долларов до 500 долларов .

Если у первых ЭВМ процессор (основная часть машины, в которой осуществляется управление работой машины и непосредственное преобразование данных) занимал комнату, то у современных микрокомпьютеров он выполнен на одном кристалле кремния размером 3 мм2 .

ЭЦВМ для автоматизации процессоров управления на судах получили применение с конца 60-х начала 70-х годов. Одними из первых судов, на которых для автоматизации процессов управления применены ЭЦВМ, являются дизельный рефрижератор “Ойонас” дедвейтом 3338 тонн (Франция, 1966 г.), дизельное сухогрузное судно “Таймыр“ дедвейтом 14900 т. (Норвегия, 1969) .

ЭЦВМ выполняют следующие функции в области автоматизации СЭУ:

Осуществляют централизованный контроль и регистрации значений физических параметров, вырабатывают рекомендации оператору и управляющие сигналы для переключений в аварийных ситуациях, анализируют показания датчиков в системе диагностирования состояния механизмов и др .

Использование ЭВМ дает преимущество даже при простой регистрации значений параметров машин по сравнению с применением традиционных способов регистрации вахтенных журналов, заполняемых вручную, приборов с самопищущими устройствами и т.п. Применение ЭВМ позволяет уплотнить на носителях информации значения регистрируемых параметров, менять программу регистрации параметров .

Но наиболее полно преимущества ЭВМ проявляются при использовании их для анализа значений регистрируемых параметров. Применение ЭВМ для анализа показаний приборов позволяет вычислить: мощность, к.п.д, удельный расход топлива, позволяет определить место возросших по какой-либо причине потерь в цикле и способствовать повышению экономичности СЭУ .

Анализ показаний датчиков с помощью ЭВМ может быть использован и для целей технической диагностики ведущей к увеличению срока службы механизмов. Если с помощью датчиков вести непрерывный контроль за состоянием наиболее ответственных частей машин и сопровождать этот контроль некоторыми необходимыми вычислениями, то можно заранее знать о возросшем износе и необходимости переключениях механизмов и систем, о включении резервных механизмов в аварийных ситуациях. Она может вырабатывать сигналы для автоматического переключения или локализации аварий, выполняя эти функции в соответствии с более сложными и развитыми алгоритмами, нежели обычные средства аварийной защиты, не имеющие запоминающих и арифметических устройств .

–  –  –

1. Какие этапы работ выполняют при проектировании САД?

2. Основная часть ЭВМ, в которой осуществляется управление работой машины и непосредственное преобразование данных?

3. С какого года получили применение ЭЦВМ для автоматизации процессоров управления на судах?

ПРИЛОЖЕНИЕ

СОВРЕМЕННЫЕ СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ: НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ,

ВОЗМОЖНОСТИ

Комплексная система управления «Залив – М»

В состав отечественной комплексной системы управления «Залив – М»

входят:

система централизированного контроля (СЦК) «Шилка – М»;

система контроля и управления вспомогательными системами, обслуживающими главный двигатель «Прибой – 1»;

система управления электроэнергетической установкой «Ижора – М»;

система управления общесудовыми системами «Нарочь – М»;

система управления грузовыми операциями «Ильмень – М»;

система управления системой инертных газов «Виктория – М»;

система централизованного питания комплекса «Тангенс – 1» .

Головной образец комплексной системы управления установлен на танкере «Победа» в 1981 г., который имеет знак автоматизации А1 в символе класса судна. Дистанционное автоматическое управление главным двигателем производится посредством системы ДАУ «Гром» .

Система централизованного контроля «Шилка – М»

CЦК «Шилка – М» предназначена для установки на судах с различными типами главной энергетической установки. Модификация конкретной системы определяется соответствующим порядковым номером в названии системы, например «Шилка – М – 02». Система удовлетворяет требованиям Регистра РФ, предъявленным к средствам и системам автоматизации, установленным на судах неограниченного района плавания со знаком автоматизации А1 и А2 .

Система осуществляет следующие функции:

расшифровку аварийно-предупредительной сигнализации в ЦПУ при отклонении до 350 контролируемых параметров от заданного значения с автоматической засветкой табло на лицевой панели и включением обобщенного звукового сигнала;

обобщенную светозвуковую аварийно-предупредительную сигнализацию в различных помещениях судна с выдачей информации на приборы в машинном отделении;

измерение в цифровой форме по вызову до 350 параметров (одновременно до четырех параметров) с представлением номера, величины и размерности с периодом обновления информации 2,5;

регистрацию факта отклонения от установленного значения (выбега) и возвращения в норму до 168 контролируемых параметров с фиксацией данных на регистрационной бумажной ленте;

контроль температуры выхлопных газов за цилиндрами (до 17 шт.) дизеля в диапазоне 0-600 С с вычислением средней температуры, сигнализацией отклонения температуры за каждым цилиндром от среднего значения или превышения предельно допустимого значения температуры;

возможность вызова текущего значения любого из контролируемых параметров по запросу ЭВМ, например из системы технической диагностики, и выдачу его в двоично-десятичной коде;

адресную световую сигнализацию в машинном отделении (МО) и ЦПУ, причины вызова вахтенного в ЦПУ с выдачей информации на приборы в МО;

адресную световую сигнализацию неисправного оборудования;

блокировку сигнализации на малых нагрузках двигателя (в пределах 0-300 С);

контроль состояния вахтенного в машинном отделении с сигнализацией об отсутствии вахтенного в МО, рулевую рубку и каюту старшего механика .

Примеры автоматических систем ТД Система СС – 10 фирмы “Бурмейстер и Вайн” установлена на дизеле 5ДКРН 62/140-3 теплохода “Александр Прокофьев”. Диагностируются: турбокомпрессор, топливная арматура (ТА), ЦПГ, воздухоохладители (ВО), охладители пресной воды, масла, насосы, вспомогательные системы ГД. Температура (74 точки) определяется с помощью термометров сопротивления, давление (25 точек). МикроЭВМ типа 258 .

Фирма Норконтрол (Норвегия) изготавливает систему “Дата Тренд“ для дизелей B и W, Зульцер, Ман. Диагностируются узлы: ЦПГ, ТА, ТК, ВО, охладители пресной воды и масла, корпус судна (обрастание). Для диагностики цилиндра используются датчик температуры в крышке, два датчика в верхней части втулки, два датчика функционирования поршневых колец, датчик давления сгорания .

Система DETS – измерительный комплекс, дающий информацию о системе впрыска топлива и процессе сгорания. Строится диаграмма давления сжатия в зоне ВМТ и кривая давления впрыска. Используется два датчика (давления впрыска и давления в цилиндре) пьезоэлектрического типа. Два магнитных датчика дают информацию об угле ПКВ и частоте вращения .

Фирма АСЕА (Швеция) система ”Силдет СМ” диагностирует ЦПГ МОД фирм Зульцер, B и W, Ман. Эта система установлена на танкерах «Ашхабад», «Туапсе», «Липецк». Контролирует параметры: температуру поверхности втулки на глубине 3 мм и температуру на глубине 10 мм, зазор между поршневыми кольцами и втулкой, износ втулки .

Система ”Силдет - МИП” обеспечивает непрерывный контроль давления в каждом цилиндре двухтактного и четырехтактного МОД и СОД (на тех же танкерах). Давление измеряется непрерывно, есть датчики n, угла ПКВ. Измеряются параметры ГД: Pi, Ni, nкд, Pz, Pe, Т (угол вспышки топлива в цилиндре) .

Информация представляется на цифровом дисплее и на осциллографе. Вычисляемые значения параметров являются средними по 10 рабочим циклам цилиндра .

<

–  –  –

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мозгалевский А.В., Калявин В.П. Системы диагностирования судового оборудования: Учеб. пособие – Л.: Судостроение, 1987. - 224 с .

2. Диагностирование дизелей /Е.А. Никитин, А.В. Станиславский, З.А. Улановский и др. – М.: Машиностроение, 1987. - 224 с .

3. Моек Е., Штрикер Х. Техническая диагностика судовых машин и механизмов /пер. с нем. – Л.: Судостроение, 1986. - 232 с .

4. Климов Е.Н. Основы технической диагностики судовых энергетических установок. – М.: Транспорт, 1980. – 150 с .

5. Янг С., Элиссон А. Измерение шума машин. /пер. с англ.–М.: Энергоатомиздат, 1988. - 144 с .

6. Виброакустическая диагностика в судостроении. Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.В. – Л.: Судостроение, 1989. - 256 с .

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр .

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………. 3

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ

ДИАГНОСТИКИ-… ………………………………………………………………..7

1.1. Диагностическое обеспечение………………………………………... 7

1.2. Методы диагностирования…………………………………………… 13 ГЛАВА 2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ………………………………………. 21

2.1. Основные показатели надежности…………………………………… 21

ГЛАВА 3. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ОБОРУДОВАНИЯ НА СУДАХ…………………………………………………. 30

3.1. Распределение отказов на судне……………………………………… 30

3.2. Структура СЭУ, подсистемы СЭУ…………………………………… 33

3.3. Подсистемы «топливо» и «цилиндропоршневая группа»………… 34

3.4. Подсистема наддув……………………………………………………...45

3.5. Подсистемы «передача» и «смазка»………………………………… 51

3.6. Подсистема охлаждения………………………………………………. 57

3.7. Подсистема котел……………………………………………………….58

ГЛАВА 4. ВИБРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА. ШУМ И ВИБРАЦИЯ

НА СУДАХ ……………………………………………………………………… 63

4.1. Измерение шума и вибрации машин. Уровень звукового давления..66

4.2. Уровни звукового давления в октавных и третьоктавных полосах частот………………………………………………………………………............. 72

4.3. Уровень звука. Характеристики А, В, С …………………………….. 74

4.4. Корректированный уровень звуковой мощности…………………….77

4.5. Измерение звуковой мощности………………………………………..78

4.6. Измерение в свободном поле…………………………………………. 79

4.7. Измерение на сферической и полусферической поверхностях …….80

4.8. Измерение звуковой мощности в полуреверберационных помещениях…………………………………………………………………………………… 83

4.9. Измерение вибрации. Виброускорение, виброскорость, виброперемещение, связь между ними ……………………………………………………. 86

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

ДИАГНОСТИКИ НА ПРИМЕРЕ КОНКРЕТНОЙ ПОДСИСТЕМЫ СЭУ…….90

ПРИЛОЖЕНИЕ:

СОВРЕМЕННЫЕ СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ: НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, ВОЗМОЖНОСТИ………………..94

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………… 98




Похожие работы:

«Экономические приложения теории экстремумов функций двух переменных Ляликова Е. Р. Ляликова Елена Реомировна / Ljalikova Elena Reomirovna кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра математического анализа, Институт математики, механики и компьютерных наук, Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону Аннотация:...»

«Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации Федеральное автономное учреждение "Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве" Методическое пособие МЕТОДИКА...»

«СТО АСЧМ 7-93. Стандарт ассоциации предприятий и организаций по стандартизации продукции черной металлургии.прокат арматурный периодического профиля. РАЗРАБОТАН Ассоциацией Черметстандарт УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В...»

«Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение "Кваркенская средняя общеобразовательная школа" Рассмотрено на заседании ШМО Согласовано Утверждаю протокол № 1 от Зам. директора по УВР: Приказ № от 05.09.2014 г. Рук. ШМО: /С.А.Брусенцова/ Директор школы: /О.В....»

«0402776 atLTaai. DERRICK (EUROPE) LIMITED EQUIPMENT COMPANY Центрифуга -1OOO™ GBD приводом € Центрифуга Деррик DE 10OO GBD CORPORATION Центрифуга DE 1000 GBD монтируется на прочном передвижном основании и способна развивать скорость до 4000 оборотов в минуту двигат...»

«Проект "Внедрение моделей развития техносферы деятельности учреждений дополнительного образования детей исследовательской, инженерной, технической и конструкторской направленности на основе повышения квалификации тьюторов стажировочных площадок и специалистов для обеспечения функционирования центров открытых инноваций в рамках рег...»

«обеспечивают заданные характеристики прочности, жесткости и надежности. В качестве основного направления дальнейших исследований выступает задача интегрирования предложенных систем и моделей в...»

«redaktor_foto_retush_na_kompyuter.zip Если он рукоположит нелицеприятное долбление насколько будет оживлён браманизм необузданного экспедирования пагубы самолюбия куда он должен раскромсать уж...»

«"О текущем моменте" № 5 (116), декабрь 2014 года США и остальной мир: перспективы глобального противостояния 1 Ситуация на начало XXI века: 1. США, обладая примерно 5 % населения планеты, потребляют более половины ресурсов из тех, что использует для п...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГО СТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИСО 1 1 4 1 8 -4 СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Т А Р А И УКУП О Р О Ч Н Ы Е С Р Е Д С ТВ А ДЛЯ Л Е К А Р С ТВ Е Н Н Ы Х П РЕП А РА ТО В Часть 4 Стеклянные...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР НИКЕЛЬ, СПЛАВЫ НИКЕЛЕВЫЕ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА, КАДМИЯ, СВИНЦА, ВИСМУТА И ОЛОВА ГОСТ 6 6 8 9.1 6 -9 2 Издание официальное БЗ 5—92/641 ГОССТАНДАРТ РОССИИ Москва строительство жи...»

«УТВЕРЖДЕНА приказом ректора ГАОУ АО ВО "АГАСУ" №110-ОД от 02.07.2018г. ИНСТРУКЦИЯ ПО ДЕЛОПРОИЗВОДСТВУ в государственном автономном образовательном учреждении Астраханской области высшего образования "Астраханский государственный архитектурно-строительный университет" (ГАОУ АО ВО "АГАСУ") г. Астрахань – 2018 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Наст...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.