Повышение эффективности эксплуатации судового энергетического комплекса на основе оценивания функциональной надежности его элементов и перевода на техническое обслуживание по фактическому состоянию тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, кандидат технических наук Шарик, Владимир Валентинович

• Шарик, Владимир Валентинович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шарик, Владимир Валентинович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И

СОСТОЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.

1.1 Взаимосвязь процессов эксплуатации и изменения технического состояния.

1.2 Стратегии технического обслуживания и ремонта.

1.3 Состояние функциональной надежности главных судовых дизелей.

1.4 Состояние функциональной надежности элементов гребного вала.

1.5 Цель и постановка задачи исследования.

1.6 Выводы по главе.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ОЦЕНИВАНИЯ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ.

2.1 Математическая модель функционирования.

2.2 Методы построения пропульсивных характеристик.

2.3 Методика проведения испытаний и обработки статистической информации.

2.4 Методы и методика оценки функциональной надежности.

2.5 Методика измерения напряжений изгиба валопровода.

2.6 Экспериментально-теоретический метод расчета системы гребного вала.

2.7 Методика расчета технологических параметров валопровода.

2.8 Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ОЦЕНИВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.

3.1 Экспертная оценка влияния работоспособности элементов систем на функциональную надежность главного судового дизеля с использованием метода ранговой корреляции.

3.2 Оценка функциональной надежности элементов систем главного судового дизеля с использованием фактологической информации.

3.3 Оценка функциональной надежности элементов главного и вспомогательного судовых дизелей на основе статистических исследований.

3.4 Прогностические модели безотказной работы главного судового дизеля и его элементов.

3.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

КОМПЛЕКСА.

4.1 Комплекс мероприятий по мониторингу кавитационно-коррозионных разрушений деталей главного судового дизеля.

4.2 Диагностический контроль, учет технического состояния и нормирование диагностических показателей элементов систем главного судового дизеля.

4.3 Пути повышения функциональной надежности элементов систем главного судового дизеля.

4.4 Диагностирование и прогнозирование технического состояния дейдвудных устройств системы гребного вала.

4.5 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности эксплуатации судового энергетического комплекса на основе оценивания функциональной надежности его элементов и перевода на техническое обслуживание по фактическому состоянию»

Актуальность проблемы исследования.

В настоящее время для отечественного водного транспорта характерны две особенности. Первая связана с возрождением флота, а вторая с — переходом на новые формы хозяйствования, основанным на законах рыночной экономики. В этих условиях происходит жесткая конкуренция на фрахтовом рынке и, как следствие, обострение проблемы повышения рентабельности судов. Одним из основных направлений ее решения является повышение эффективности ТЭ СЭК с точки зрения рационального управления энергосбережением и топливоиспользованием.

Высокие цены энергоносителей и все более ужесточающиеся требования Международных конвенций по предотвращению загрязнения морской среды, заставляют судовладельцев и конструкторов искать новые решения проблемы повышения использования энергетических ресурсов СЭК в целом и его отдельных элементов. Одним из них является оптимизация использования теплоты за счет оценки располагаемых энергетических потоков и назначения оптимальных, с точки зрения экономичности, режимов работы судового машинно-движительного комплекса (МКД) с учетом реальных и изменяющихся условий плавания. Такой подход требует разработки математических моделей функционирования СЭК, которые в виде комплекса компьютерных программ, позволили бы в режиме реального времени получать величины, определяющие количество вторичных энергоресурсов (ВЭ) на судне с возможностью их глубокой утилизации. Для этой цели требуется решение ряда сложных задач, в частности: разработки методики и получения корреляционных зависимостей, отражающих взаимосвязь параметров работы СЭК с ГД различных типов в реальных условиях их функционирования с величинами располагаемых ВЭ; разработки математических моделей, позволяющих на основе минимального числа данных построить действительные винтовые характеристики, изменяющиеся в связи с условиями технической эксплуатации (ТЭ) и сроком службы судна; получение математических моделей и построение на их основе алгоритмов определения значений составляющих теплового баланса располагаемой теплоты СЭК, учитывающие особенности функционирования его отдельных элементов и параметров окружающей среды; разработки математических моделей, алгоритмов и рабочих программ, позволяющих на борту судна оперативно анализировать и на этой основе назначать наиболее эффективные режимы ТЭ элементам СЭК с целью глубокого использования располагаемой теплоты; получения методик, алгоритмов и прикладных компьютерных программ, позволяющих на отдельных стадиях «жизненного» цикла СЭК (проектировании, технологическом изготовлении, ТЭ, модернизации) провести количественный сравнительный анализ энергетической эффективности их различных вариантов; разработки математической модели, отражающей взаимосвязь степени использования потерь теплоты СЭК с особенностями его функционирования в целом, отдельными элементами и параметрами окружающей среды; проведения экспериментальных исследований работоспособности, адекватности и надежности комплекса компьютерных программ.

В системе мероприятий, направленных на повышение уровня ТЭ СЭК, важная роль отводится диагностированию ТС отдельных элементов СЭК. По оценкам отечественных и зарубежных специалистов, введение в практику их эксплуатации технических средств диагностирования (ТСД) позволяет снизить материальные затраты на ТО в среднем на 20-30%, а ожидаемое снижение расхода топлива при этом может составить 1-2%, вследствие обеспечения работы СЭК в целом в режиме более точного контроля отклонения параметров от расчетной рабочей точки при использовании дополнительной диагностической информации, что обеспечит минимально возможный удельный расход топлива при учете ТС элементов СЭК. Также следует отметить, что регламентные разборки элементов СЭК не дают желаемого результата, так как, например, в период работы между сопрягаемыми деталями и узлами устанавливается другое сочетание размеров и зазоров, определяемое эксплуатационными факторами. Кроме того, последующая сборка приводит к более интенсивному износу повторно в период приработки, что в соответствии с теорией надежности увеличивает интенсивность отказов деталей и узлов элементов СЭК.

К настоящему времени в области практики ТЭ элементов СЭК сложилась ситуация, характеризующаяся тем, что разработки, связанные с повышением надежности не полностью оправдывают себя, не достигнут требуемый уровень безотказности, а применяемые мероприятия не дают ожидаемого эффекта. Одна часть деталей и узлов СЭК отказывает до наступления плановых сроков ремонта, другая часть оказавшаяся в более благоприятных условиях и полностью работоспособная, направляется на ремонт преждевременно, в соответствии с планом. Все это приводит к дополнительным материальным затратам.

Альтернативой сложившейся ситуации и является использование ТСД. Вместе с тем, следует особо отметить, что техническое диагностирование (ТД) станет более эффективным, если оно будет способно заранее предсказать возникновение предотказного состояния элементов СЭК. Только тогда станет возможным так организовать процесс их ТЭ и спланировать ремонта о-профилактические работы, что функционированию судна будет в худшем случае нанесен возможно меньший ущерб. Отсюда следует, что проблема прогнозирования ТС элементов СЭК выходит на первое место.

Эффективность использования топливно-энергетических ресурсов на морском флоте, уровень безопасности плавания и экономические последствия во многом определяются качеством элементов и СЭК в целом.

Обзор тенденций развития ТЭ СЭК в исторической ретроспективе показывает, что эффективность их решения в большей мере определяется взаимным соответствием технологических и информационных процессов. Обеспечение такого соответствия представляется особо важным.

Анализ современного состояния этих проблем показывает, что они решаются на уровне отдельных технических вопросов (экономии топлива и масел, диагностирования ТС различных узлов элементов СЭК и обслуживающих их систем, сокращения трудоемкости ТО и ремонта). Несмотря на широкий уровень исследований, проводимых в этом направлении отечественными и зарубежными специалистами, полностью проблема не исчерпана.

Из многих причин, определяющих это положение, следует в первую очередь выделить противоречие между высокой сложностью и разнообразием элементов СЭК и обслуживающих их систем, многообразием информации об их функционировании и ТС, с одной стороны, и ограниченностью возможностей судовых специалистов для анализа этой информации. В результате, после значительного сокращения численности судовых экипажей и необходимости совмещения профессий палубной и машинной команды эти возможности постоянно уменьшаются.

Кроме того, сложившаяся в нашей стране система ТЭ морского флота и, в частности, СЭК не соответствует условиям работы судоходных компаний при переходе к рыночной экономике.

Одним из условий преодоления этих противоречий является комплексное развитие ТЭ СЭК на базе средств и методов прогрессивных информационных технологий.

В настоящее время накоплен богатый опыт по управлению одним из основных элементов СЭК (ГД — обслуживающие системы), разработаны методы и технические средства, позволяющие оптимизировать отдельные технологические процессы по различным категориям оптимальности. Созданы эффективные системы управления процессами горения. Рассмотрены процессы регулирования расхода воздуха, необходимого для горения, и получены оптимальные условия горения при обеспечении режимов безаварийной работы. Однако, на судах морского и речного флота остаются еще не использованными большие резервы, в частности, экономии топлива и энергии. Полностью не исчерпаны возможности решения проблемы, связанной с информационным и алгоритмическим обеспечением управления функциональной надежностью (ФН) СЭК и его отдельных элементов.

Одним из направлений в системе управления энергосбережением и топливоиспользованием является совершенствование ТЭ СЭК и их элементов на основе оценивания и повышения ФН путем разработки информационного и алгоритмического обеспечения по ее управлению.

Структура системного подхода к решению проблемных вопросов ТЭ СЭК и их элементов (ГД, валопровод, гребной винт) предполагают ряд иерархических уровней, один их которых объединяет большой класс эксплуатационных задач, связанных с эффективностью, качеством работы и обеспечением ФН. Управление ФН элементов СЭК, например ГД (дизель), позволяет не только получить максимальную прибыль, приносимую судном (как транспортной единицей), но и уменьшить потребление не возобновляемых энергетических ресурсов, существенно снизить объем выбрасываемых в атмосферу продуктов сгорания СОх и NOx, повысить качество ТЭ СЭК. Таким образом, необходимость оценки ФН элементов СЭК в процессе их ТЭ и управления ею обусловлена не только решением задач экономического характера, с точки зрения эффективного использования топливно-энергетических ресурсов, но и экологического, с точки зрения защиты воздушной среды и водного пространства. Следует отметить, что потеря ходового времени, например, из-за отказов одного из элементов СЭК (ГД-дизель) обходится дороже экономических выгод, которые могут быть получены от форсирования мощности и скорости хода судна.

Возрастающие требования к повышению экономичности перевозок на водном транспорте в период перехода к рыночным отношениям приводят к усложнению элементов СЭК и выдвигают вопросы их ФН на первый план. В связи с этим возникает проблема ее обеспечения, которая является одной из центральных на всех стадиях «жизненного» цикла (проектирование, технологическое изготовление, ТЭ, модернизация).

Важность проблемы оценки ФН и ее обеспечения в сегодняшних условиях обусловлена еще и тем, что СЭК эксплуатируется на сверхнормативной стадии и в значительной степени на большинстве эксплуатируемых судов морально и физически изношен. В этом случае особое значение приобретает ТД, являющееся основным элементом экспертизы состояния ФН. Его эффективность зависит от уровня подготовки обслуживающего персонала, в обязанности которого входит не только умение определять зоны контроля, с точки зрения потенциально опасных узлов и деталей элементов СЭК, но и выбирать методы, средства и объем работ по ТД.

В любом случае элементы СЭК, имеющие низкий уровень ФН, приносят существенный ущерб и, несмотря на это, в процессе их ТЭ существует риск возникновения отказа. Причины могут быть различные, включая и субъективные (конструктора, технолога, эксплуатационника), имеющие определенное количественное соотношение по долям вносимого риска отказа. Таким образом, возникает проблема управления ФН и оценки ее на всех этапах «жизненного» цикла СЭК.

Одним из путей решения задачи в такой постановке является получение достоверной информации, например, путем проведения экспертно-статистических исследований ФН элементов СЭК.

Одна из важнейших, но и трудных задач обеспечения управления ФН элементов СЭК заключается в прогнозировании их ТС в процессе эксплуатации. Ее основу составляет информация о развивающихся отказах, количественных значениях диагностических показателей и их динамики, позволяющая произвести расчет тренда. Его построение дает возможность выявить неисправность на ранней стадии ее развития, установить момент отказа, произвести оценку располагаемого потенциального ресурса, определить сроки профилактических мероприятий и, тем самым, существенно повысить экологическую безопасность.

В общем случае СЭК представляет собой сложную многоуровневую систему, состоящую из разнообразных по сложности и функциональному назначению элементов, но в совокупности выполняющих одну из основных целей - обеспечение безопасности плавания судна при любых эксплуатационных условиях. Поэтому не удается произвести его полное описание. Решение задачи в такой постановке может быть осуществлено с использованием теории иерархических многоуровневых систем (иерархический подход). При этом СЭК, как система, задается в виде семейства моделей, каждая из которых отражает функционирование ее с точки зрения различных уровней абстрагирования (модели стратифицированной системы). Выбор модели страты осуществляется исходя из обеспечения максимальной независимости с учетом принципов, характерных особенностей и законов. Такой подход позволяет изучать ее сравнительно обособленно.

Применительно к элементам СЭК страты могут быть классифицированы как по «вертикали» (главный двигатель, система гребного вала, гребной винт), так и по «горизонтали» в зависимости от ответственности выполняемых элементами СЭК функций. Во втором случае принимаются во внимание три категории: обеспечивающие безопасность плавания и сохранность человеческой жизни; выполнение системой (в частности, СЭК) основных функций; выполнение вспомогательных функций отдельными элементами СЭК.

Для учета физико-химических процессов, происходящих в узлах и деталях элементов СЭК, может быть использована «материальная» стратифицированная модель. В этом случае результаты их действия (например, износ, коррозия, деформация и т.п.), обусловленные внешними и внутренними факторами, являются «входом» для оценивания уровня ФН и, в соответствии, с этим назначения запасов прочности, а также определения потребности в работах поддерживающего и восстановительного характера. Необходимость разработки таких моделей связана с тенденцией углубленного изучения физики отказов. Они, в сочетании с логическими, математическими и другими видами моделей, дают возможность решать задачи обеспечения надежности отдельных элементов и СЭК в целом.

Для оценивания показателей ФН могут быть использованы два способа (по результатам специальных испытаний, при работе в реальных условиях). С точки зрения затратной технологии второй способ более предпочтителен, так как для получения отказной информации нет необходимости имитировать эксплуатационные условия.

Важнейший элемент СЭК — это система гребного вала, отказ которой при определенных обстоятельствах может привести к гибели судна. Поэтому решение задачи по оцениванию ФН ее элементов в процессе ТЭ и разработка на основе полученных результатов средств мониторинга отказов представляет как теоретический, так и практический интерес. Важная роль в этом вопросе отводится диагностированию ТС. Практическая значимость такого рода задач определяется еще и экономическими соображениями и, несмотря на их важность, в настоящее время они не имеют полного решения.

Одним из путей повышения эффективности ТЭ элементов и СЭК в целом является перевод их на систему ТО и ремонта по фактическому состоянию, а методом его практической реализации — обслуживание и ремонт с контролем уровня ФН, заключающийся в накоплении и анализе информации о повреждениях и отказах. Решение задачи в такой постановке связано с разработкой и исследованием моделей ТЭ, позволяющих производить прогнозирование безотказной работы в пределах межремонтного периода. Внедрение такой системы в эксплуатационную практику требует решения ряда организационных и технических задач по оцениванию ФН, связанных с оперативным сбором и обработкой фактологической информации, анализом последствий отказов и разработкой комплекса мероприятий по их мониторингу. Концептуальной основой оценивания ФН являются результаты, полученные в процессе проведения экспертно-статистических исследований, натурных испытаний, нормативная база ДП и их контроль, а также прогностические модели безотказной работы. Решению этих вопросов применительно к конкретным элементам СЭКи посвящается диссертационная работа.

Объект исследования — элементы судового энергетического комплекса (главный дизель, система гребного вала).

Предмет исследования — функциональная надежность элементов СЭК и информационно - статистический банк данных по ее управлению.

Цель диссертационной работы — повышение эффективности эксплуатации судового энергетического комплекса на основе оценивания функциональной надежности его элементов и разработки механизма по переводу их на систему технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию.

В соответствии с объектом, предметом, проблемой и целью исследования поставлены следующие задачи:

1. Проведение анализа взаимосвязи технологических процессов эксплуатации с изменением состояния и существующих систем технического обслуживания элементов судового энергетического комплекса.

2. Рассмотрение методов и методик построения пропульсивных характеристик, проведение натурных испытаний, обработка статистических данных и оценка функциональной надежности.

3. Проведение экспертно-статистических исследований функциональной надежности элементов главного судового дизеля и обслуживающих систем на основе использования метода ранговой корреляции и фактологической информации.

4. Разработка прогностических моделей безотказной работы главного судового дизеля и элементов его обслуживающих систем.

5. Оценка технического состояния системы гребного вала с использованием экспериментально-расчетного метода.

6. Рассмотрение комплекса мероприятий по мониторингу разрушений деталей главного судового дизеля и путей повышения функциональной надежности элементов его обслуживающих систем при эксплуатации.

7. Разработка нормативной базы диагностических показателей элементов систем главного судового дизеля для оценки их технического состояния при эксплуатации.

8. Рассмотрение алгоритма диагностирования и прогнозирования технического состояния дейдвудных устройств системы гребного вала и обоснование выбора определяющих параметров.

9. Формирование информационно-статистического банка данных по функциональной надежности элементов судового энергетического комплекса для осуществления перевода их на систему технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию.

Методы решения поставленных задач. В диссертационной работе использованы экспериментально-теоретические методы исследования. Основные научные результаты получены с применением методов экспертных оценок, математической статистики, регрессионного и корреляционного анализов.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. Предложена концепция оценки функциональной надежности элементов СЭК на основе комплекса показателей, моделей и нормативной базы с получением параметров моделей методами идентификации и построении моделей группового прогнозирования технического состояния.

2. Получена на основе проведения экспертно-статистических исследований обобщающая качественная и количественная информация по влиянию работоспособности элементов обслуживающих систем на функциональную надежность главного судового дизеля, показателям их безотказности, нахождению границ приработки и основного периода эксплуатации, выявлению узлов и деталей с минимальным уровнем работоспособности и определению причин их отказов.

3. Осуществлено информационное и алгоритмическое обеспечение по управлению функциональной надежности элементов системы гребного вала, базирующееся на использовании экспериментально-теоретического метода и методики расчета технологических параметров позволяющих осуществлять оценку их технического состояния в процессе эксплуатации.

4. Разработаны и апробированы математические модели функциональной надежности цилиндро-поршневой группы главного судового дизеля и элементов обслуживающих систем, позволяющие в процессе их эксплуатации производить прогнозирование вероятности безотказной работы.

5. Произведено обоснование выбора определяющих параметров при формировании алгоритма диагностирования и прогнозирования технического состояния дейдвудных устройств системы гребного вала.

6. Создана нормативная база диагностических показателей элементов систем главного судового дизеля, разработано методическое обеспечение по их контролю и учету при эксплуатации.

7. Создан механизм перевода элементов СЭК на систему технического обслуживания и ремонта по фактическому состоянию, основывающийся на информационно-статистическом банке их функциональной надежности.

Теоретическое значение результатов заключается в получении обобщающих показателей и математических моделей, позволяющих производить оценивание технического состояния при работе элементов в составе судового энергетического комплекса и прогнозирования вероятности безотказной работы.

Практическая значимость работы состоит в создании: механизма обеспечения функциональной надежности элементов судового энергетического комплекса, позволяющего перевести их на техническое обслуживание и ремонт по фактическому состоянию и, таким образом, повысить эффективность его технической эксплуатации; информационно-статистического банка данных, включающего комплекс показателей функциональной надежности, нормативную базу диагностических показателей и математических моделей прогнозирования безотказной работы, позволяющего специалистам проектных организаций и эксплуатационного профиля на различных этапах «жизненного» цикла (проектирование, технологическое изготовление, эксплуатация, модернизация) решать задачи, связанные с формированием технической политики, разработкой средств повышения эффективности эксплуатации, назначением уровня функциональной надежности, обоснованием межремонтного периода и установлением периодичности контроля; внедрении результатов выполненных исследований в эксплуатационную практику судоходных компаний и судах ОАО «Новороссийское морское пароходство» и учебный процесс Новороссийской государственной морской академии и ее филиалах.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием комплекса методов и методик исследования, включающего: экспертные оценки; регрессионный и корреляционный анализ; теорию планирования многофакторных экспериментов; классическое построение математических моделей; натурные испытания с применением для регистрации и контроля параметров современных методов и средств измерения, отвечающих метрологическим требованиям; системный анализ взаимодействия элементов с обслуживаемым объектом; обработку статистической информации и оценку погрешностей; репрезентативностью опытных данных и их сходимостью при реализации математических моделей в допустимых для практики пределах (10 — 12 %).

На защиту выносится механизм перевода элементов судового л энергетического комплекса на систему их обслуживания и ремонта по фактическому техническому состоянию, включающего комплекс: показателей функциональной надежности; математических моделей прогнозирования безотказной работы; нормативную базу диагностических показателей; мероприятий по контролю и учету технического сотояния и мониторингу развития процессов, приводящих к отказам.

Апробация и внедрение результатов исследования: содержание диссертации обсуждалось и получило одобрение в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций и Новороссийской государственной морской академии; основные положения и результаты опубликованы в виде докладов и тезисов в материалах Международных научно-технических конференций и симпозиумах, проводимых в ведущих университетах России (Москва, 2004 г., Орел, 2004 г., Ульяновск, 2005 г.). Основная часть материалов прошла рецензирование и опубликована в виде научных статей в научных изданиях, рекомендованных ВАК России («Двигателестроение», «Тяжелое машиностроение», «Известия вузов. Машиностроение», «Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Спецвыпуск. «Проблемы водного транспорта»).

Результаты исследования используются при разработке учебных программ судовых специальностей эксплуатационной направленности в Новороссийской государственной морской академии и ее филиалах, курсов повышения квалификации специалистов морского, речного и рыбопромыслового флота, внедрены в практическую деятельность ряда судоходных компаний.

Структура диссертации. Диссертационная работа включает: оглавление; перечень сокращений; введение; четыре главы; заключение; списки использованных источников и опубликованных научных работ автора; приложение с актами внедрения результатов в эксплуатационную практику судоходных компаний и учебный процесс морских ВУЗов.

Заключение диссертации по теме «Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)», Шарик, Владимир Валентинович

4.5 Выводы по главе.

1. Повышение эффективности эксплуатации судового энергетического комплекса во многом связано с обеспечением функциональной надежности главного дизеля, элементов обслуживающих его систем и системы гребного вала.

2. Для борьбы с кавитационно — коррозионными процессам в деталях главного судового дизеля наиболее приемлемы два направления: устранение причин, вызывающих эти явления в полостях охлаждения; разработка мероприятий, снижающих разрушающее действие этих процессов.

3. Комплекс мероприятий по мониторингу кавитационно — коррозионных разрушений разделяется на три группы (конструктивные, технологические, эксплуатационные), основная цель которых заключается в: снижении вибраций цилиндровых втулок и блоков; защите охлаждаемых поверхностей путем нанесения на них покрытий; водообработке; выборе оптимальных параметров охлаждающей среды; техническом обслуживании системы охлаждения.

Одним из основных путей обеспечения функциональной надежности элементов судового энергетического комплекса является перевод их с существующей системы централизованного планирования профилактических ремонтно — восстановительных работ на техническое обслуживание и ремонт по фактическому состоянию на основе разработанного информационно — статистического банка данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе выполненных экспертно — статистических исследований функциональной надежности и проведения натурных испытаний главного судового дизеля и элементов обслуживающих его системы, а также оценки технического состояния элементов системы гребного вала сделаны выводы и получены следующие практические результаты:

1. Обеспечение функциональной надежности элементов главного дизеля, обслуживающих его систем, а также систем гребного вала является одним из наиболее важных разделов структуры эксплуатации судового энергетического комплекса.

2. Повышение эффективности его технической эксплуатации может быть достигнуто несколькими путями, в частности, разработкой концепции оценивания, с точки зрения методического подхода, оцениванием функциональной надежности элементов и переводом их на систему обслуживания и ремонта по фактическому состоянию, стратегия которого базируется на создании механизма информационно — статистического банка данных и выработкой практических рекомендаций по его использованию.

3. Разработка механизма такого перехода основывается на : анализе фактологических данных по отказам, систематизации и обобщении информации по их причинам; выявлению узлов и деталей с минимальным уровнем работоспособности; нормативной базе диагностических показателей и их контроля при эксплуатации; прогнозировании безотказной работы.

4. Разработанная концепция методологии оценки функциональной надежности элементов судового энергетического комплекса включает совокупность методов, методик, математических моделей с получением их параметров путем идентификации и группового прогнозирования технического состояния.

5. Получена обобщающая качественная и количественная информация по влиянию уровня работоспособности элементов обслуживающих топливных, систем наддува, систем охлаждения на функциональную надежность главного судового дизеля, показателям их безотказности, установлению границ приработки и основного периода эксплуатации. Определены элементы с минимальным уровнем работоспособности и причины их отказов.

6. Разработаны и апробированы прогностические модели безотказной работы среднеоборотных главных дизелей отечете венных и зарубежных фирм морских и речных судов, цилиндро — поршневой группы, газотурбонагнетателей, топливных насосов высокого давления и топливных сепараторов.

7. Установлены определяющие параметры, составляющие основу формирования алгоритма диагностирования и прогнозирования технического состояния дейдвудных устройств системы гребного вала при эксплуатации.

8. Предложен комплекс решений по мониторингу кавитационно — коррозионных разрушений в полостях и системах охлаждения главного судового дизеля, включающий мероприятия конструктивного, технологического и эксплуатационного характера.

9. Разработанные предельные нормы диагностических показателей элементов топливных и систем охлаждения главного судового дизеля, позволяют производить оценку их технического состояния в процессе эксплуатации.

10. Создан информационно — статистический банк данных по функциональной надежности элементов судового энергетического комплекса, позволяющий осуществить перевод их на систему технического обслуживания и ремонта по фактическому техническому состоянию.

Полученный материал представляет практический интерес для широкого круга специалистов проектных организаций и эксплуатационного профиля, создающих новые образцы элементов судового энергетического комплекса, а также для вузов водного транспорта при разработке учебных программ эксплуатационной направленности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шарик, Владимир Валентинович, 2005 год

1. Акуличев В.А., Сиротюк М.Г. Зародыши кавитации и кавитационная прочность жидкости. — Труды/Акустический институт, 1967, вып.З, с.80 — 99.

2. Акуличев В.А. Гидратация ионов и кавитационная прочность воды. — Акустический журнал, 1966, т. 12, №2, с. 160-166.

3. Алексеев A.M. Некоторые вопросы продольной вибрации судовых валопроводовУ/Тр. ЦНИИМФ, 1970. - Вып. 122. - с.128 - 144.

4. Аляповский М.И., Промыслов Л.А. Судовые конденсационные установки. — Л.: Судпромгиз, 1962.

5. Анатольев Ф.А. Теплообменные аппараты судовых паросиловых установок. — Л.: Судпромгиз, 1963.

6. Андреев В.А., Зеленин В.А. Методика расчета сварных соединений в трубчатых теплообменниках. — Судостроение, 1974, №5, с.58-60.

7. Астахов С.В., Ватипко Б.А., Холявко Л.П. Оценка надежности судовых механизмов при проектировании и эксплуатации. — Л.: Судостроение, 1979. — 200 с.

8. Бабанин В.Ф., Рубин М.Б. и др. Моделирование на ЭВМ процесса эксплуатации опор гребных валов. Судостроение, №11, 1986. — с. 36-38.

9. Бакиров М.Б. Новый безобразцовый прибор для натурной диагностики механических свойств металла// Оборудование АЭС. Русские технологии. США. — 1993. №3

10. Басалыгин Г.М. Моделирование динамических режимов главного упорного подшипника при взаимодействии винта со льдом//Судовые энергетические установки и топливоиспользование: Сб.науч.тр. ЦНИИМФ. — Л.: Транспорт, 1988. — с.66 —73.

11. Басалыгин Г.М. Моделирование динамики кривошипно — шатунного механизма как упругоинерционной системы с одной степенью свободы//Двигателестроение. — 1990. №9. — с. 16 — 19.

12. Басалыгин Г.М. Моделирование динамики рядного ДВС как крутильной упругоинерционной системы//Двигателестроение. — 1991.- №6. С.13-16.

13. Бебчук А.С., Макаров Л.О., Розенберг Л.Д. О механизме кавитационного разрушения поверхностных пленок в звуковом поле. Акустический журнал, 1956, т. 2, №2, с. 113-117.

14. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике / Под ред. B.C. Григорьева, Л.Д. Розенберга М., изд-во инострлит., 1957.

15. Биргер И.А. Основы технической диагностики. — М.: Машиностроение, 1978, 240 с.

16. Борщевский Ю.Т., Мирошниченко А.Ф., Погодаев Л.И. Повышение кавитационной стойкости двигателей внутреннего сгорания. Киев. Вища школа, 1980.

17. ОСТ.5.4368-81. «Валопроводы судовых движительных установок. Монтаж. Технические требования, правила приемки и методы контроля». Введ. 01.01.77- Л.: 1981. 144 с.

18. Волченко В.Н. Оценка т контроль качества сварных соединений с применением статистических методов. — М.: Изд-во стандартов, 1974.

19. Гаврилов B.C., Гальперин М.М. Управление технической эксплуатацией морского флота: Учебник для морских ВУЗов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1987. — 300 с.

20. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безъизностность. — М.: Изд-во МСХА, 2001.-616 с.

21. Гасанов А.Г., Столбов Г.Р. и др. Опыт применения метода диагностирования судовых валопроводов в Каспийском морском пароходстве. Морской транспорт. Сер. «Техническая эксплуатация флота». Экспресс информация. - М.: ЦБИТИ. Вып. 15(731), 1990.

22. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модель отказов. — М.: «Советское радио», 1966

23. Гликман Л.А. Коррозионно — механическая прочность металлов. М. — Л., Машгиз, 1955.

24. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. — М.: «Наука», 1965.

25. Голуб Е.С., Мадорский Е.З., Розенберг Г.Ш. Диагностирование судовых технических средств: Справочник. — М.: Транспорт, 1993. -150 с.

26. Горбунов ЕЛ. Оценка развития продольных колебаний и технческого состояния валопроводов. Морской транспорт. Сер. «Техническая эксплуатация флота». Экспресс информация. - М.: ЦБИТИ. Вып.2(694), 1989.

27. Горбунов ЕЛ., Урбанович А.К. Исследование продольных колебаний коленчатых валов и валопроводов главных судовыхсиловых установок, ЦНИИМФ. Научно-технический отчет ПМК-70-XII.I. 1970. - №7766. - 75 с.

28. Горбунов ЕЛ. Продольные колебания и анализ надежности судовых валопроводов. ВНТИЦ. 1986. №0287.0065358. 81 с.

29. Горбунов ЕЛ. Приведение продольно — колеблющихся систем к расчетной схеме//Тр. ЦНИИМФ, 1975. - Вып. 192. - с. 62-69.

30. Гром В.П., Кузьмин Р.В. Экспресс — анализ данных сдаточных испытаний судов с помощью бортовой ЭЦВМ. — JL: «Судостроение», 1974.

31. Громаковский Д.Г. Система понятий и структура моделей изнашивания// Трение и износ. — 1997. — т. 18. №1. — с.53 — 62.

32. Дорошенко П.А. Технология производства судовых парогенераторов и теплообменных аппаратов. — JL: «Судостроение», 1972.

33. Дулесов А.С. Определение показателей надежности электрических сетей на основе методов планирования эксперимента. Изв. ВУЗов «Энергетика», 1990, №11. с.56 58.

34. Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента. — М.: Наука, 1987. — 320 с.

35. Журков С.Н. К вопросу о физической основе прочности// Физика твердого тела. 1953. - т.22. - Вып.11. - с.3340 - 3349.

36. Зинченко В.И., Елькин А.Г., Горбунов ЕЛ., Лошаков В.И. Влияние продольных колебаний коленчатых валов на работу главных дизель-генераторов ледоколов типа «Москва»// Тр.ЦНИИМФ, 1970. - Вып. 125. - с.89 - 104.

37. Иванченко Н.Н., Скурнднн А.А., Никитин М.Д. Кавитационные разушения в дизелях. — JL: Машиностроение, 1970.

38. Карпов J1.H. Надежность и качество судовых дизелей. — JL: Судостроение, 1975. — 230 с.

39. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. — М.: Машиностроение, 1971.

40. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Основное руководство. РД 31.20.50-87. М.: В/о «Мортехинформреклама», 1988, 218с.

41. Кофман Д.И., Васильев Б.В., Эренбург С.Г. Диагностирование технического состояния судовых дизелей. — М.: Транспорт, 1982. — 144 с.

42. Крагельский И.В. Трение и износ. — М.: Машгиз, 1962.

43. Крылов Е.И. Надежность судовых дизелей. — М.: Транспорт, 1978. -160 с.

44. Кузьмин Р.В. Техническое состояние и надежность судовых механизмов. — JL: «Судостроение», 1974.

45. Логвинов А.Н., Трегуб В.И., Ибатуллин И.Д. Методика оценки энергии активации методом микротвердости материалов// Актуальные проблемы трибологии: Тез.докл. Российского симпозиума по трибологии, Самара, 16 — 18 июня 1993 г. — Самара: СамГТУ, 1994. с. 16.

46. Лысенков П.М., Пряхин О.М., Рубин М.Б. Пути повышения технологичности дейдвудных устройств крупнотоннажных судов. Судостроение, №9,1980.

47. Малышев В.В., Морозов С.В., Солдатов А.А. Создание иерархической мультипроцессорной системы диагностики СЭУ. Управление и информационные технологии на транспорте: Тезисы докладов Международной НТК «ТРАНСКОМ 99». — СПГ: СПГУВК, 1999. с.264 - 266.

48. Матаушек И. Ультразвуковая техника. М.: Металлиздат, 1962.

49. Моек Е., Штрикерт X. Техническая диагностика судовых машин и механизмов: Пер.с нем. — JL: Судостроение, 1986. — 232 с.

50. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эксплуатационные качества судовых дизелей. — JL: Судостроение, 1982. — 208 с.

51. Осевые колебания системы гребного вала. По материалам фирмы «Хитачи Цозен», ЛЦПКБ, Пер. 006-111-266,1967

52. Осколков В.П. Исследование продольных и крутильных колебаний системы валопровода силовой установки СМБ «Смелый». Рыбное хозяйство. — 1976. №8. — с. 37-38.

53. Отраслевой стандарт, валопроводы надводных судов и кораблей. Монтаж. Технические требования. ОСТ.5 4078-73. Издание официальное. 1973. —210 с.

54. Пановко Я.Г Основы прикладной теории колебаний. — М.: Машиностроение, 1967.-314с.

55. Перник А.Д. Проблемы кавитации. — JT.: Судостроение, 1966.

56. Петровский Н.В. Газотурбинный наддув мощных двухтактных судовых дизелей. JL — Судостроение, 1970, 254 с.

57. Пимошенко А.П. Защита судовых дизелей от кавитационных разрушений. — JL: Судостроение, 1983. — 120 с.

58. Плотников А.В., Башуров Б.П. Безразборное диагностирование и прогнозирование технического состояния системы гребного вала с помощью ЭВМ. Тяжелое машиностроение, 1991, №9

59. Половко А.М. Основы теории надежности. — М.: «Наука», 1964.

60. Полипанов И.С. Защита системы охлаждения дизеля от кавитационного разрушения: JL, Машиностроение, 1978.

61. Промыслов JI.A. Ускоренная оценка надежности судовых теплообменников. JL: Судостроение, 1976. — 68 с.

62. Промыслов JI.A. Отказы и работоспособность судовых теплообменников. JL: Судостроение, 1974.

63. Скуридин А.А. Развитие теории и создание методов расчета кавитационных разрушений полостей охлаждения дизелей. Автореф. докт. дис. ЛПИ им.М.И.Калинина. — JL, 1980.

64. Смирнов О.Р., Юдицкий Ф.А. Надежность судовых энергетических установок. Л.: Судостроение, 1974. 280 с.

65. Соколовский М.И., Темнов В.Н. К вопросу о разработке сценариев опасного состояния технических средств. Управление и информационные технологии на транспорте.// Материалы международной НТК «ТРАНСКОМ 2001». - СПб.: СПГУВК, 2001. с.67 — 68.

66. Сопротивление материалов. Под ред. А.Ф.Смирнова. — Учебник для ВУЗОВ. Изд. 3-е перераб. и доп. М.: «Высшая школа», 1975. — 480 с.

67. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов. — М.: Физматгиз, 1962.

68. Сотсков Б.С. Технические средства управления и вопросы их надежности. — М.: «Наука», 1974.

69. Сыромятников В.Ф. Автоматика как средство диагностики на морских судах. — Л.: Судостроение, 1979. — 312с.

70. Техническая эксплуатация летательных аппаратов: Учеб.для вузов / Н.Н.Смирнов, Н.И.Владимиров, Ж.С.Черненко и др.; Под ред. Н.Н.Смирнова. — М.: Транспорт, 1990. — 423 с.

71. Ультразвук. Маленькая энциклопедия/ Под ред. И.П.Голяминой. М., Советская энциклопедия, 1970.

72. Ускоренные испытания на надежность технических систем. Материалы I всесоюзной конференции по методам ускоренных испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 1974.

73. Ускоренные испытания изделий машиностроения на надежность. ВНИИН Маш.Вып.2. М.: Госстандарт, 1969.

74. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. — Ташкент: Изд-во ФАН, УзССР, 1979. — 168с.

75. Фока А.А. Повышение точности оценки параметров колебательных процессов судовых валопроводов при наличии случайных погрешностей. Минморфлот. В/О «Мортехинформреклама», Деп. №470. — МФ. — 1985. — 5 с.

76. Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. Пер. с англ. — М.: Атомиздат, 1971.

77. Шишкин В.А. Анализ неисправностей и предотвращение повреждений судовых дизелей. — М.: Транспорт, 1986. — 192 с.

78. Шмелев В.П. Эрозионные разрушения топливных насосов мощных судовых дизелей. Техническое обслуживание судового оборудования и его эксплуатационная надежность. — М.: Рекламинформбюро, 1974.

79. Sterowanie optymalne ukladu napedowedo z pradnica zawieszona // Silownie Okatowe: Материалы VIII международного симпозиума. — Гдыня.: WSM, 1986. — с. 43 — 59. (Управление режимами работы пропульсивной установки с ВГ).

80. Wptyw warunkow ekspoatacyjnych па ргасе okretowych uktadow napsdowych z prsdnica rawieszongV/Silownie Otrstowe: материалы XII международного симпозиума. — 1991. Гдыня. — с.46 — 54. (Влияние условий эксплуатации на работу пропульсивной установки с ВГ).

81. Metodyka sporzadzehia charakterystyk napedowych statkow z uwzglednieniem nadwyzek mocy silnika glownego//OT4eT no НИР/ITESO. Щецин, 1992. 36 с. (Методика построения пропульсивных характеристик с учетом резерва мощности ГД).

82. Wplyw materialow па rozwoj erozji kawitacyjnei i spadki sprawnosci srub okzetowych//Silownie Okretowe: Материалы XVмеждународного симпозиума. — Гдыня, 1993. — с. 173 — 178. (Влияние материала на развитие кавитации и КПД судовых винтов).

83. Badania eksploatacyjne ukladu napedowego silnik — sruba — pradnica zawieszona na wybranym statku/ZEXPLO SHIP 99: материалы НТК. Щецин — Копенгаген, 1999. — с.35 — 41. (Эксплуатационные исследования пропульсивной установки ГД — винт — В Г).

84. Metodika sporzgdzania charakterystyk napedowych wybranego uldadu napedowego statkow morskich//C6.Hay4.Tp. Балтийской ассоциации машиностроителей. — Калининград, 2001. — с. 187 — 191. (Методика построения пропульсивных характеристик морского судна).

85. Lutzen С., Moller А.Р., Christensen С. "Turbocharger failures, a law of nature or neglect" CIMAC 2001, Hamburg, v.3,796-801

86. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ АВТОРА ПО РАЗДЕЛАМ1. ДИССЕРТАЦИИ

87. Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

88. Балякин А.В., Шарик В.В., Башуров Б.П. К вопросу оценки надежности теплообменных аппаратов систем судовых дизельных установок на стадиях проектирования, технологическогоизготовления и эксплуатации.// Двигателестроение, 2004, №4. — с.22-24.

89. Скиба А.Н., Бордунов Б.В., Шарик В.В. Анализ результатов обрезки гребного винта, как метода «облегчения» его гидродинамической характеристики.// Тр.международной научно — технической конференции, ДВИМУ, 2005

90. Башуров Б.П., Носенко Е.С., Шарик В.В. О стратегии технического обслуживания и ремонта вспомогательного оборудования энергетических установок судовых транспортных средств. Изв.ВУЗов «Машиностроение», 2004, №11, с.29 — 35.