Анализ специфических особенностей диагностирования судового оборудования

Анализ специфических особенностей диагностирования судового оборудования 

Введение

Разрушение или отказ в работе, вызванные теми или иными причинами, практически неизбежно завершают функционирование любой техниче- ской 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 изготовле- нием, когда элементы конструкции не соответствуют проекту.
2.Организационные ошибки, вызванные тем, что не предусмотрено орга- низационных мер, предотвращающих технические ошибки по п.1.
3.Недостаток квалификации, связанной с недостаточно хорошей подго- товкой персонала для того, чтобы избежать технических и организационных ошибок. Конструктор должен предвидеть риск, который может возникнуть при использовании его конструкции, или технической системы.

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 об разом 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.

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.
Третью задачу называют прогнозированием изменения состояния объекта.

Для технического объекта характерны следующие стадии жизненного цикла: проектирование, производство, эксплуатация и использование, прекращение существования

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

Методы диагностирования
Различают два метода диагностирования:
Функциональное – предусматривающее контроль оборудования без выво
да его из эксплуатации. 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).

По качеству продукции

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.
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.



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.

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
среды непрерывно меняются свойства − происходит старение.
Срок службы − календарная продолжительность от начала эксплуатации, возобновления после ремонта и до перехода объекта в предельное состояние.
Различают виды ресурса:
полный – от начала эксплуатации до списания;
назначенный – при достижении которого эксплуатация прекращается не- зависимо от состояния;
гамма − процентный – при котором объект с вероятностью g (в %) не достигает предельного состояния.

Распределение отказов на судне
При построении систем диагностирования на судах необходимо учитывать следующее:
Большое разнообразие судового оборудования по используемым физическим принципам (механический, электромеханический, гидравлический, электронный, радиотехнический и др.) затрудняет получение универсальных решений (методов и ТСД).
Большое разнообразие конструкций судового оборудования требует построения программы диагностирования с учетом конструкций приборов и устройств; это усложняет получение универсальных решений и усложняет алгоритмы диагностирования.
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.

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.

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 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; виб- рация 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.

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 смазоного масла. Наиболее важные объекты диагностирования – масляный насос, подшипники, масло, масляный охладитель, масляный фильтр.

Заключение

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 за- висит 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 ин- формации.
Определение состояния технического объекта перед использованием позволяет принять обоснованное решение о возможности его применения по на- значению или целесообразности режима, в котором объект предполагается использовать; определение состояния объекта в процессе использования по на- значению 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.