Повышение эффективности функциональных методов диагностирования судовых дизелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.05, доктор технических наук Ковальчук, Леонид Игнатьевич

• Ковальчук, Леонид Игнатьевич
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Ковальчук, Леонид Игнатьевич

Введение

Глава I. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.Х

1.1. Методы безразборной оценки технического состояния элементов цилиндропоршневой группы судовых дизелей.

1.2. Диагностирование рабочих процессов в топливной аппаратуре дизелей .^

1.3. Диагностирование рабочих процессов в объектах воздушно-газового тракта дизелей с наддувом.

1.4. Цель и задачи исследования .5?

Глава Д. Принципы формирования инвариантных диагностических эталонов.

2.1. Определение исходных предпосылок.

2.2. Оценка влияния погрешностей измерения информативных параметров на устойчивость решений нормальной системы уравнений.6Ь

2.3. Оценка степени линейной зависимости информативных параметров

2.4. Влияние масштабных факторов на устойчивость решений нормальной системы уравнений

2.5. Алгоритм построения инвариантных диагностических эталонов

Глава III. Диагностика качества функционирования рабочих цилиндров судовых дизелей .Ы

3.1. Примеры построения инвариантных диагностических эталонов.

3.2. Результаты практического апробирования инвариантных диагностических эталонов.-Ш.

3.3. Косвенные методы контроля режимов верхней ограничительной характеристики в эксплуатационных условиях.^

3.4. Технические средства контроля состояния наиболее напряженных элементов цилиндропоршневой группы

Выводы.

Глава 1У. Диагностика качества функционирования топливной аппаратуры судовых дизелей

4.1. Формирование инвариантных эталонов для оценки качества функционирования топливной аппаратуры и их вание.Iii

4.2. Оценка предельных состояний основных элементов топливной аппаратуры.

4.3. Технические средства контроля информативных параметров топливной аппаратуры.

Выводы

Глава У. Диагностика качества функционирования воздушногазового тракта дизелей с наддувом.

5.1. Общие положения

5.2. Диагностика качества функционирования воздушной части тракта.^

5.3. Диагностика качества функционирования тракта отработавших газов дизелей с газотурбинным наддувом.1Ы

Выводы

Глава У1. Исследование возможностей повышения универсальности и точности безразборной диагностики состояния элементов цилиндро-поршневой группы виброакустическим методом. -Ш

6.1. Статистические данные о причинах замены цилиндровых втулок судовых дизелей.¿.9S

6.2. Исследование изменения виброактивности цилиндровых втулок без промежуточных опор.

6.3. Исследование изменения виброактивности цилиндровых втулок с промежуточными опорами .£

6.4. Оценка радиальных перемещений стенки втулки в процессе колебаний

6.5. Примеры расчетов частот собственных колебаний 2X9 цилиндровых втулок судовых дизелей.

6.6. Влияние параметров вибрации на интенсивность кавитационных разрушений вибрирующих в жидкостях поверхностей.22А

6.7. Оценка возможностей повышения универсальности и точности безразборной диагностики элементов цилиндро-поршневой группы виброакустическим методом.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функциональных методов диагностирования судовых дизелей»

В комплексе машин и механизмов, составляющих судовую энергетическую установку, дизели являются наиболее сложными и ответственными агрегатами, эффективность работы которых в значительной мере определяет технико-экономические показатели энергетической установки и судна в целом.

Основная проблема современного дизелестроения - последовательное улучшение удельных энергетических, массово-габаритных и экономических характеристик - наиболее полно и динамично разрешается посредством формирования рабочих процессов. Это приводит к тому, что уровни механических и тепловых нагрузок, действующих в узлах и деталях современных дизелей, приближаются к предельно допустимым, а в некоторых случаях достигают их. Другими словами, современные судовые дизели имеют повышенную чувствительность к качеству технического обслуживания, ремонта и уровню нагрузок на возможных режимах работы.

В этих условиях высокие эксплуатационные значения энергетических и экономических показателей, надежности и ресурса могут быть достигнуты только в тех случаях, когда имеется объективная информация о качестве функционирования, техническом состоянии и величинах нагрузок в узлах и деталях дизелей. Следовательно, стремление наиболее эффективно реализовать показатели, заложенные в дизели при проектировании, неизбежно предполагает совершенствование методов и средств кощрощя за их функционированием в эксплуатационных условиях.

Практический опыт, накопленный в различных отраслях промышленности й транспорта, свидетельствует о том", что наиболее перспективным направлением совершенствования контроля за работой дизелей является безразборная диагностика. Разработка и внедрение надежных и эффективных систем технического диагностирования (СТД) двигателей различного назначения призваны обеспечить:

- во-первых, достаточно надежную оценку качества функционирования и технического состояния с обнаружением возникших неисправностей на различных скоростных и нагрузочных режимах;

- во-вторых, прогнозирование изменения технического состояния и, в конечном счете, переход от регламентной системы технического обслуживания к системе обслуживания в зависимости от фактического состояния.

По данным /76 / использование технического диагностирова ния сокращает трудоемкость и время ремонтов на 30-40$, уменьшает расход топлива на 2-4$, увеличивает коэффициент технического использования на 12$, существенно повышает безопасность плавания морских судов. Кроме этого, техническое диагностирование оказывает обратное действие на производство, так как скрыть производственные и технологические дефекты становится труднее, а в ряде случаев практически невозможно.* Последнее немедленно сказывается на качестве продукции. Поэтому в странах с развитым транспортным машиностроением проводятся интенсивные исследования^ направленные на развитие методов и средств безразборной диагностики.

Исследования, выполненные Норвежским институтом исследования судов в конце 1960-х г., результатом которых явилось создание экспериментальных СТД для судовых дизелей, были инициирующим началом к проведению работ по созданию СТД в других странах. В 1970-х гг. такие работы ведутся всеми круп ными дизелестроительными фирмами при участии фирм-изготовите / лей судовых средств автоматизации. В итоге на мировом рынке появилось довольно много СТД, базирующихся на использовании микро-ЭВМ.

Из публикаций и рекламных материалов, сопутствующих появлению этих систем следовало, что они способны решать полный комплекс задач по диагностированию судовых дизелей. Однако, действительная эффективность СТД оказалась существенно ниже предполагаемой.

В результате эксплуатационных испытаний СТД было установлено, что в судовых условиях они вели себя иначе, чем на испытательных стендах. Объясняется это в основном несовершенством заложенных в системы методов обработки информации и алгоритмов диагностирования. Поэтому уже к концу 1970-х ^.большинство дорогостоящих сложных СТД были сняты с*производства.

В последние годы серийно выпускаются сравнительно простые СТД, состоящие из отдельных самостоятельно функционирующих блоков, представляющих средства автоматизированного контроля параметров, характеризующих выполнение конкретными компонентами дизеля заданных функций.

В перечень компонентов, подлежащих диагностированию в первую очередь, практически все разработчики СТД включают рабочие процессы в цилиндрах, топливной аппаратуре, воздушно-газовом тракте и наиболее напряженные элементы ЦПГ. К последним обычно относят первое поршневое кольцо и выпускной клапан

Представляется, что перечень элементов ЦПГ, подлежащих диагностированию в первую очередь, следует расширить.

Статистические данные о причинах замены цилиндровых втулок судовых дизелей свидетельствуют о том, что общее число браковочных признаков, характерных для наружной поверхности втулки, превышает этот же показатель для внутренней поверхности (см. приложение). Другими словами, наружная поверхность втулки подвержена воздействию разрушающих факторов не в меньшей мере, чем рабочая, а устранение их последствий связано с демонтажем ЦПГ, т.е. представляет трудоемкую операцию, приводит к значительным потерям эксплуатационного времени и нарушению достигнутой приработки сопрягаемых поверхностей. По этим причинам элементы зарубашечных полостей охлаждения судовых дизелей также следует отнести к компонентам диагностирования первой очереди.

Для оценки качества функционирования и технического состояния всех названных выше компонентов дизелей могут использоваться в различных комбинациях виброакустические методы, данные непосредственного измерения температур деталей, анализа состава продуктов сгорания и продуктов износа в масле, методы прямого определения структурных параметров, а также теплотехнических параметров рабочего тела. .

Следует отметить, что использование теплотехнических параметров, тесно связанных с рабочими процессами9создает исключительные возможности для реализации функционального диагности- -рования судовых дизелей в эксплуатационных условиях, поскольку позволяет в значительной мере использовать традиционные каналы контроля параметров, только при необходимости дополняемые новыми измерительными каналами с применением специальной аппаратуры.

Кроме того, при условии решения ряда задач методологического и теоретического характера, а также должном приборном обеспечении, диагностирование с использованием теплотехнических параметров позволяет получить не только качественную, но и количественную информацию об изменении технического состояния агрегатов воздушного и газового трактов, топливной аппаратуры и элементов ЦПГ, непосредственно контактирующих с рабочим телом.

Что же касается элементов ЦПГ, не контактирующих с рабочим* телом, техническое состояние которых мало или совсем не влияет на характеристики рабочего процесса, то их диагностическое обеспечение в настоящее время представляется наиболее проблематичным, поскольку требует анализа явлений, выходящих за рамки рассмотрения термодинамических процессов и применения новых измерительных каналов.

Независимо от физической природы метода диагностирования, методической основой распознавания технического состояния двигателей всех типов и назначений во всех СТД является единый принцип: сравнение текущих значений диагностических параметров с их эталонными значениями. Причем эталонные значения диагностических параметров должны соответствовать техническому состоянию двигателя, которое принято за исходное.

Названный принцип может быть реализован без каких-либо допущений только в том случае, когда потребитель энергии имеет стабильную во времени характеристику. Если же характеристика потребителя изменяется не только вследствие воздействия износных, но и случайных факторов, ситуация резко усложняется Именно этим обстоятельством обусловлены трудности построения работоспособных алгоритмов диагностирования дизелей в судовых условиях. Более того, названное обстоятельство является перво причиной отсутствия единого взгляда по поводу самой методологии диагностирования и появления самых различных подходов к решению научно-методической проблемы эффективного использования судовых СТД.

В первой главе диссертации выполнен анализ опубликованных подходов к задаче распознавания технического состояния судовых дизелей и результатов эксплуатационных испытаний СТД.

Показано, что наибольшие трудности представляют вопросы, связанные с формированием эталонных зависимостей, характеризующих исходное состояние и вопросы обеспечения универсальности этих зависимостей для двигателей различных марок и назначений Посредством известных методик практически возможно реализовать основной принцип диагностирования только на заданном режиме или режимах определенной характеристики. Чувствительность и избирательность существующих методик занижается и по той причине, что в большинстве случаев эталоны строятся на основе осредненных данных по двигателю в целом, т.е. не учитываются конкретные особенности отдельных цилиндров.- Эффективность диагностирования, а следовательно, и возможности самих СТД существенно снижаются в тех случаях, когда потребители энергии имеют нестабильные характеристики.

Изложенные выше обстоятельства определили цель диссертационной работы и содержание задач, посредством решения которых она достигается.

Во второй главе изложены принципы формирования инвариантных относительно потребителей механической энергии диагностических эталонов.

Физической основой исходных предпосылок развитого в работе подхода является понятие нового эталона, под которым понимается поле допустимых режимов длительной работы дизеля. Очевидно, что названное поле включает всю совокупность режимов, которыми -определяются приемлемые условия сгорания топлива в цилиндрах нового дизеля, протекание рабочих процессов в системе топливоподачи и компонентах воздушно-газового тракта. Положение границ этого поля определяется только свойствами двигателя и не зависит от свойств потребителя энергии, т.е. такой эталон обладает свойством инвариантности относительно возможных возмущений со стороны потребителя. Поэтому никаких ограничений на характер возмущений со стороны потребителя не накладывается, если их значения укладываются в поле допустимых для длительной эксплуатации режимов.

Очевидно, что изложенные физические предпосылки приобретают конкретное выражение и практическую значимость только в том случае, если указан способ их представления в форме количественных соотношений.

Сущность развитого в работе метода количественного описания исходных предпосылок состоит в следующем.

Согласно данному выше определению, инвариантные эталоны должны обеспечить количественную оценку конкретных свойств двигателя или его компонентов во всем поле допустимых для длительной эксплуатации режимов в произвольный момент времени. Следовательно, для оценки качества функционирования того или иного компонента двигателя в исходном состоянии, на основе входных и выходных переменных (в последующем именуемых информационными параметрами) необходимо сформировать количественную структуру, которая во всех точках поля, принятого за эталон, давала бы постоянное численное значение, т.е. обладала свойством инвариантности относительно возможных возмущений со стороны потребителя.

Независимо от физической природы информативных параметров процесс построения инвариантных эталонов реализуется в два этапа.

На первом этапе пространство, образованное множеством значений информативных параметров, разбивается изопараметри-ческими линиями или поверхностями на ряд поверхностных или объемных конечных полос. Практически этот шаг реализуется посредством испытаний нового двигателя по серии нагрузочных характеристик, результаты которых являются наиболее подходящими исходными данными для построения инвариантных эталонов.

Поскольку информативные параметры могут измеряться в различных единицах и меняться в разных диапазонах, с целью повышения устойчивости вычислительного процесса целесообразно их нормировать посредством деления текущих значений на номинальные, т.е. представлять в безразмерной форме.

Производится выбор функций, аппроксимирующих взаимосвязи между информативными параметрами по изопараметрическим линиям или поверхностям/ Это один из самых важных шагов алгоритма формирования инвариантных эталонов, поскольку здесь решается принципиальный вопрос, с которым приходится сталкиваться, - противоречие между общностью и точностью эталона.

Показано, что в условиях, когда информативные параметры измерены с погрешностями, стремление учесть как можно большее количество определяющих факторов, неизбежно сопровождается ростом величины суммарной погрешности и снижением устойчивости вычислительного процесса.

По изложенным причинам в совокупности факторов, определяющих работоспособность инвариантных эталонов, вопрос о количественной оценке пригодности структуры, выбранной для аппроксимации связей между информативными параметрами, и влиянии погрешностей измерений на устойчивость вычислительного процесса приобретает первостепенную значимость.

Для решения этой задачи предложены количественные признаки, позволяющие в каждом конкретном случае осуществлять контроль устойчивости вычислительного процесса на всех этапах и оценить минимальную совокупность информативных параметров, из которых может быть сформирован работоспособный инвариантный эталон.

На втором этапе формирования инвариантных эталонов осуществляется объединение поверхностных или объемных конечных полос в единую систему. С этой целью, посредством графического представления, выявляются закономерности изменения коэффициентов связи (зависимых переменных) аппроксимирующих структур при переходе от одного изопараметрического сечения к другому. Выбором явного вида алгебраических полиномов, аппрокси-^ мирующих эти закономерности, завершается процесс количественной оценки исходных предпосылок.

Изложенные выше соображения являются основой алгоритма формирования инвариантных эталонов для оценки качества функционирования и технического состояния компонентов двигателей, подлежащих диагностированию в первую очередь.

В третьей главе приведены примеры построения инвариантных эталонов для оценки качества функционирования цилиндров двигателей, обсуждаются результаты их практического апробирования и возможности использования для контроля режимов верхней ограничительной характеристики.

Комплекс эталонов, предназначенных для оценки качества функционирования цилиндров, разработан на основе традиционно контролируемых в эксплуатации теплотехнических параметров.

На конкретных примерах описаны этапы реализации алгоритма формирования инвариантных эталонов и процесс контроля устойчивости вычислительных операций на каждом этапе; сформирован алгоритм практического применения эталонов и поясняется механизм, посредством которого инвариантные эталоны реагируют на проявление неисправностей в компонентах двигателя, обеспечивающих качество сгорания топлива в цилиндрах.

Посредством эталонов, построенных на основе традиционно контролируемых теплотехнических параметров, возможно решить только первую" часть диагностической задачи: обнаружить на различных режимах работы конечные эффекты от проявления возмущений, возникших в двигателе, при раздельном или совместном их воздействий. В принципе, воздействие любого из факторов, которые могут оказать влияние на положение границ пространства, принятого за эталон, равно как и работа двигателя на режимах вне этого пространства, нарушает однозначность связей между независимыми и зависимыми переменными, на основе которых сформирована эталонная структура. Поэтому инвариантные эталоны дают возможность контролировать положение границ пространства, принятого за эталон, в частности, режимы верхней ограничительной характеристики.

Для решения второй части диагностической задачи, т.е. локализации неисправности до уровня компонента, в котором она возникла, необходимо располагать эталонами для оценки качества функционирования топливной аппаратуры и воздушно-газового тракта или специальными техническими стредствами, позволяющими оценить состояние конкретного узла или элемента.

В четвертой главе рассматриваются вопросы формирования инвариантных эталонов для оценки качества функционирования топливной аппаратуры, обсуждаются их диагностические возможности и результаты практического апробирования.

Показано, что исходные физические предпосылки и метод их количественного описания позволяют формировать инвариантные эталоны, посредством которых возможна оценка, качества функционирования компонентов топливной аппаратуры в поле эксплуатационных режимов.

Диагностические возможности сформированных эталонов позволяют лишь обнаружить изменения качества функционирования топливной аппратуры на ранней стадии их проявления, вызванные неисправностями-, возникшими в комплекте.Для локализации неисправностей до уровня форсунки или ТНВД необходима дополнительная информация о причинах, которыми обусловлены индивидуальные различия явлений^ возникающих в комплекте топливной аппаратуры в процессе впрыска топлива.

При наличии технических средств, позволяющих оперативно и достоверно регистрировать параметры кривой давления впрыска топлива, снятой перед форсункой, перечень инвариантных эталонов, сформированных и апробированных в работе, может быть расширен, что позволит повысить конкретность диагноза до уровня отдельных элементов топливной аппаратуры. *

В пятой главе рассматриваются вопросы формирования инвариантных эталонов для оценки качества функционирования воздушно-газового тракта дизелей с наддувом, обсуждаются их диагностические возможности и результаты практического апробирования.

Комплекс инвариантных эталонов, предназначенных для оценки качества функционирования воздушно-газового тракта, сформирован на основе традиционно контролируемых теплотехнических параметров. Диагностические возможности эталонов позволяют осуществлять контроль технического состояния проточных частей компонентов, контактирующих с потоком рабочего тела (воздушный фильтр, проточные части компрессора, охладителя наддувочного воздуха и газовой турбины).

Результаты апробирования эталонов на различных скоростных и нагрузочных режимах свидетельствуют о их высокой чувствитель ности и избирательности, т.е. способности реагировать на проявление неисправностей на ранней стадии в тех компонентах, для оценки состояния которых они предназначены.

В каждом конкретном случае количество эталонов может быть различным и определяется контролепригодностью диагностируемых компонентов и уровнем конкретности решения задачи, т.е. глубиной поиска возникших неисправностей.

В шестой главе выполнены теоретические и экспериментальные исследования возможностей повышения универсальности и точности безразборной оценки технического состояния элементов цилиндро-поршневой группы виброакустическими методами.

Показано, что под воздействием переменных эксплуатационных факторов (состояние узлов крепления втулки -:в блоке, величина зазора в сопряжении "поршень-втулка", режим работы) возможны значительные изменения виброактивности цилиндровой втулки, при этом частоты собственных колебаний уменьшаются, а радиальные перемещения стенки "резко увеличиваются.

Результаты экспериментальных исследований разрушений поверхностей в условиях изменяющихся вибрационных и гидродинамических факторов свидетельствуют о том, что описанные изменения виброактивности цилиндровой втулки способствуют интенсификации процессов кавитационной эрозии, накоплению усталостных явлений в материале и появлению трещин. Следовательно налаженный контроль за изменением во времени виброактивности цилиндровой втуЛки является важным источником информации о возможной интенсификации нежелательных явлений в элементах и сопряжениях цилиндрово-поршневой группы.

В реальных условиях изменение виброактивности втулки вызывается одновременным воздействием названных факторов, а их удельное влияние различно по1 цилиндрам и не постоянно во времени. Поэтому для количественных оценок веса каждого из них необходимо располагать инвариантными эталонами, сформированными на основе вибрационных параметров и параметров рабочего процесса отдельных цилиндров. Посредством таких эталонов появляется возможность устранить необходимость привязки процесса диагностирования к определенному режиму или режимам строго заданной характеристики, а также учесть особенности виброакустических полей и рабочих процессов отдельных цилиндров, т.е. повысить универсальность и точность безразборной оценки состояния элементов цилиндро-поршневой группы.

Описанные выше принципы формирования инвариантных эталонов без каких-либо изменений могут быть реализованы для количественного описания вибрационных полей отдельных цилиндров

Основные результаты работы, определяющие ее научную новиз ну, практическую ценность и в совокупности составляющие предмет защиты, могут быть сформулированы в виде нижеследующих положений.

1. Определение инвариантного эталона, позволяющего отделить возмущения, обусловленные нестабильностью характеристик потребителей энергии, от возмущений, возникающих непосредственно в двигателе.

2. Метод формирования инвариантных количественных структур, устанавливающих взаимосвязи между информативными пара-: метрами в поле допустимых для длительной эксплуатации режимов

3. Алгоритмы построения инвариантных эталонов на основе результатов стендовых испытаний новых двигателей для оценки качества функционирования рабочих цилиндров, топливной аппаратуры и компонентов воздушно-газового тракта.

4. Результаты практического апробирования работоспособности инвариантных эталонов на различных скоростных и нагрузочных режимах.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований возможностей повышения универсальности и точности безразборной оценки технического состояния элементов цилиндро

Заключение диссертации по теме «Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные)», Ковальчук, Леонид Игнатьевич

-237-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ опубликованных отечественных и зарубежных исследований показывает, что диагностика качества функционирования судовых дизелей находится на стадии поиска и отбора рациональных подходов к решению научно-методической проблемы повышения универсальности и точности функциональных методов диагностирования.

2. Результаты эксплуатационных испытаний систем технического диагностирования свидетельствуют о том, что универсальность и точность функциональных методов диагностирования судовых дизелей могут быть существенно улучшены посредством устранения необходимости привязки процесса диагноза к заданному режиму или режимам строго определенной характеристики.

3. Основой предложенного и развитого в работе подхода к решению названной проблемы является понятие инвариантного диагностического эталона, содержанием которого является совокупность конкретных свойств, заложенных в конструкцию двигателя в процессе проектирования, и определяющих его способность вырабатывать механическую энергию в поле допустимых для длительной эксплуатации режимов.

4. Сформулированы принципы формирования инвариантных относительно характеристик потребителей энергии количественных структур, позволяющих реализовать процесс диагностирования в поле допуо тимых для длительной эксплуатации режимов работы судовых двигателей.

5. Предложен способ количественного описания исходных физических предпосылок, в основу которого положены тождественные аналитические соотношения, позволяющие контролировать устойчивость вычислительного процесса параметров инвариантных эталонов относительно воздействий погрешностей измерения информативных параметров.

6. На конкретных примерах показана правомерность и целесообразность формирования инвариантных диагностических эталонов на основе результатов стендовых испытаний новых двигателей по серии нагрузочных характеристик. При этом в качестве информативных могут быть использована < легко доступные и оперативно контролируемые параметры различной физической природы.

7. Для построения эталонов нежелательно использовать усредненные значения температур потоков воздуха и отработавших газов,т.к. в этом случае возникает необходимость идентификации режимов работы двигателя по времени. Кроме этого, в силу изменения термических сопротивлений теплопередающих стенок проточных частей, следует ожидать неустойчивости показаний таких эталонов во времени. Изложенными причинами определяется целесообразность замещения средних температур средними давлениями (например, температуры отработавших газов на выходе из цилиндра средним индикаторным давлением).

8. Разработанная система инвариантных эталонов позволяет осуществлять раздельный контроль качества функционирования основных компонентов двигателя, обеспечивающих оптимальные условия сгорания топлива в цилиндрах, на произвольных установившихся режимах, принадлежащих эталонному пространству.

9. Диагностические возможности инвариантных эталонов, предназначенных для оценки качества функционирования рабочих цилиндров и топливной аппаратуры, позволяют локализовать неисправность до уров^ ня цилиндра, выявить режимы, на которых неисправность проявляется с наибольшей интенсивностью и решить важную с практической точки зрения задачу: устраняется возникшая неисправность без разборки или с разборкой цилиндра.

10. Система инвариантных эталонов, предназначенных для оценки качества функционирования компонентов воздушно-газового тракта позволяет осуществлять раздельный контроль функционирования воздушного тракта и тракта отработавших газов и локализовать возникшие неисправности до уровня тех узлов, в которых они проявляются.

11. Теоретически исследованы возможные изменения виброактивнос ти цилиндровых втулок в процессе эксплуатации. Доказано, что совместное воздействие определяющих эксплуатационных факторов (изменение условий закрепления втулки в блоке и зазора в сопряжении "поршень-втулка", режим работы) обусловливает однонаправленное изменение частот собственных колебаний - в сторону уменьшения, а максимальных радиальных перемещений стенок втулки - в сторону увеличения.

12. Увеличение радиальных перемещений стенок втулки в процессе эксплуатации способствует интенсификации нежелательных явлений, в том числе и процессов кавитационных разрушений элементов зару-башечных полостей охлаждения, что подтверждается результатами косвенных экспериментальных исследований развития кавитационных разрушений омываемых водой поверхностей в условиях изменяющихся вибрационных и гидродинамических факторов.

13. В условиях, когда двигатель работает на потребитель с нестабильной характеристикой, универсальность и точность безразборной интегральной оценки состояния элементов цилиндропоршневой группы виброакустическим методом может быть повышена устранением необходимости привязки процесса диагноза к строго заданному режиму или режимам определенной характеристики, т.е. посредством построения и использования инвариантных количественных структур, устанавливающих взаимосвязи между параметрами рабочего процесса и вибрации конкретного цилиндра во всем поле допустимых для длительной эксплуатации режимов.

14. Разработанные алгоритмы построения и практического применения инвариантных эталонов, их программное обеспечение, включая

-24L- ■■

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Ковальчук, Леонид Игнатьевич, 1998 год

1. Астахов И.В., Голубков Л.Н., Трусов В.И. и др. Топливные системы и экономичность дизелей.- М.: Машиностроение.-1990.- 288 с.

2. Бабаков И.М. Теория колебаний.- М.: Наука.- 1965.-590b

3. Биргер Й.А. Техническая диагностика.- М.: Машиностроение.- 1979.- 270 с.

4. Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания.-Л.: Судостроение.- 1977.- 391 с.

5. Васин П.А. Исследование газовоздушного тракта четырехтактного высокооборотного дизеля с турбонаддувом как объекта автоматической безразборной диагностики. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук.- Л.-1984.- 25 с.*

6. Васин П.А. Формирование диагностической модели воздушного тракта дизеля с наддувом.// Двигателестроение.- 1984.1. I.- С. 49-51. .

7. Васильев Б.В., Кофман Д.И., Эренбург С.Г. Диагностирование технического состояния судовых дизелей.- М.: Машиностроение.- 1982.- 144"с.

8. Васильев B.B., Ханин С.М. Надежность судовых дизелей. М.: Транспорт.- 1989.- 183 с.

9. Васильев-Южин P.M., Гацак П.М., Голованов А.И. Разработка алгоритмического обеспечения параметрического диагности рования судовых ДВС,// Двигателестроение.- 1984.- № I.- С. 4346. .

10. Васильев-Южин P.M. Численное моделирование эксплуатационных характеристик дизелей.// Двигателестроение.- 1980.-Г4.~ С. 34-36.

11. Васильев-Южин P.M. Влияние внешних условий на показатели работы дизеля.// Двигателестроение.- № 12.- 1987.-С.41¿4

12. Васькевич Ф.А. Диагностирование топливной аппаратуры судового дизеля по статическим параметрам.// Двигатестроение. 1989.- № 4.- С.41-42.

13. Воеводин В.В. Линейная алгебра.- М.: Наука.- 1980.399 с.

14. Воеводин В.В. Вычислительные основы линейной алгебры. М.: Наука.- 1977.- 303 с.

15. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и определители.-М.: Наука.- 1984.- 318 с.

16. Возницкий И.В. Контроль и диагностика технического состояния судовых дизелей. Тексты лекций.- М.: ЦРИА "Морфлот 1978.- 46 с.

17. Возницкий И.В., Грин A.A. Встроенные системы технического диагностирования судовых дизелей.// Двигателестроение.-№ 6.- 1988.- С. 53-54.

18. Гухман A.A. Введение в теорию подобия.- М.: Высшая школа.- 1973.- 295 с.

19. Двойрис Л.И. Обоснование обобщенного показателя технического состояния цилиндропоршневой группы и кривошипношатунного механизма дизеля.// Двигателестроение.- 1982.-№ 8.- С. 16-17.

20. Двойрис Л.И. Способ построения диагностической модели ДВС по результатам пассивных экспериментов.// Двигателестроение.- 1982.- № 8.- С.27.

21. Диагностика автотракторных двигателей. Под редакцией Ждановского Н.С.- Л.: Колос.- 1977.- 230 с.

22. Диагностическое устройство К-766.//Информационный листок ЛенЦНТИ. Серия Р 59/31.37,- 1988.- 2 с.

23. Дмитриевский Е.В., Левин М.И., Обозов A.A., Шелков С.М Построение алгоритма диагностирования малооборотного «дизеляна основе регрессионных моделей (для использования с устройством К-748).// Двигателестроение.- 1984.- № I.- С. 46-49.

24. Ефремов Л.В. Практика инженерного анализа надежности судовой техники.- Л.: Судостроение.- 1980.- 176 с.

25. Ефремов Л.В. О прогнозировании надежности на стадии проектирования судовой техники. Проектирование и техническая эксплуатация судовых энергетических установок. Транспорт.- 1975.- С. 349-353.

26. Ждановский Н.С., Аллилуев В.А-., Михлин В.М. Диагностика автотракторных двигателей с использованием электронных приборов.- Ленинград-Пушкин.: ЛСХИ. 1973.- 127 с.

27. Жцановский Н.С., Аллилуев В.А. , Николаенко A.J3., Ули-товский Б.А* Диагностика.автотракторнмх двигателей,- Л.: 1977.- 264 с.

28. Иванов Л.А. Теплонапряженность и эксплуатационная надежность цилиндропоршневой группы судового дизеля.- Мурманское книжное Издательство.- 1974,- 207 с.

29. Иванченко H.H., Скуридин A.A., Никитин М.Д. Навита-ционные разрушения в дизелях,- Л.: Машиностроение.-1970.- 151с

30. Иванченко H.H. и др. Исследования рабочего процесса четырехтактного дизеля с высоким двухступенчатым наддувом методом моделирования на ЭВМ.- Двигатели внутреннего сгорания.-Харьков,- 1977,- Выпуск 25.- С. 30-36.

31. Иванченко H.H., Красножон П.А., Окунь Н.М. Роль конвективной диффузии кислорода в процессе коррозионного разрушения втулки двигателя.// Двигателестроение,- 1981.- № 3.-С. 15-17.

32. Истомин П.А., Ковальчук Л.И. Экспериментальная установка для исследования кавитационных разрушений вибрирующих в жидкостях поверхностей.// Труды ЦНИДЙ.- 1967.- № 59.

33. Калявин В.П., Малышев A.M., Moзгалевский A.B. Организация систем диагностирования судового оборудования.- Л.: Судостроение.-.1991.-. 167 с.

34. Камкин С.В., Возницкий И.В., Шмелев-В-.П. Эксплуатация судовых дизелей.- М.: Транспорт.- 1990.- 343 с.

35. Кан С.Н. Строительная механика оболочек.- М.: Машиностроение.- 1966.- 435 с.

36. Ковальчук Л.И. Теоретическая оценка частот свободных колебаний цилиндровых втулок с промежуточными опорами.// Труды КТИРПХ.- 1972.- Выпуск X УЛ.- С.45-54.

37. Ковальчук Л.И., Одинцов В.И Совместное влияние некоторых факторов на интенсивность кавитационных разрушений в дизелях.// Труды КТИРПХ.- 1972.- Выпуск X УЛ.- С. 55-62.

38. Ковальчук Л.И. К вопросу о влиянии амплитуды колебаний цилиндровых втулок дизелей на интенсивность их кавитаци-онного разрушения.// Труды КТИРПХ.- 1972.- Выпуск X УП.1. С. 38-44.

39. Ковальчук Л.И. Оценка технического состояния элементов зарубашечных полостей охлаждения дизелей по изменению виброактивности цилиндровых втулок.// Двигателестроение.- № 7.1991.- С. 37-39.

40. Ковальчук Я.И. Исследование возможностей безразборной оценки технического состояния элементов зарубашечных полостей охлаждения дизелей.// Сборник трудов НТО судостроительной промышленности. Судовая энергетика.- СП.: Судостроение.- 1992.2.- С. 6-8.

41. Ковальчук Л.И., Толмачев A.B. Формирование инвариантных обобщенных показателей качества функционирования топливной аппаратуры судовых дизелей.// Двигателестроение. 2.- 1992.-С. 47-49.

42. Ковальчук Л.И. Построение инвариантных диагностических моделей для оценки качества функционирования воздушно-газового тракта главных судовых" дизелей с наддувом.// Двигателестроение.-№ 3. 1992.- С. 32-33.

43. Ковальчук Л.И. Инвариантные диагностические модели воздушно-газового тракта дизелей с надцувом.// Морской инженерный сервис.- № 3.- 1991.- С.39-47.

44. Ковальчук Л.И. Модели для функционального диагностирования судовых дизелей.// Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции.- Мурманск.- 1990.- С. 68-69.

45. Ковальчук Л.И., Кузькин В.Г. Отзыв на статью "Новые принципы диагностики.// Речной транспорт.- № 3.- 1990.- С.2(0.

46. Ковальчук Л.И. Построение моделей для диагностирования рабочих процессов в цилиндрах судовых дизелей.// Повышение экономичности и надежности работы энергетических установок судов ФРП. Сборник научных трудов КТИ.- Калининград.- 1991.- С.10-20.

47. Ковальчук Л.И. Алгоритмы функционального диагностирования судовых двигателей в эксплуатационных условиях.// Дви-гателестроение.- № 2.- 1988,- С. 15-17.

48. Ковальчук Л.И. Способ диагностирования воздушно-газового тракта дизелей с наддувом. Решение о выдаче патента по заявке № 4905332/06 от 09.03.92.

49. Колесник В.А. Вероятностно-информационная модель функционально-диагностической системы судовой энергетической установки с повышенной устойчивостью. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Л.: .Судостроение.- 1989.1. С. 19-21.

50. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов. Основное руководство. РД 31.20.50.-87.: В/о Мор-техинформреклама.- 1988.- 217 с.

51. Костин-А.К., Ларионов В.В., Михайлов Л.И. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. Справочное пособие.-Л.: Машиностроение.- 1979.-222 с.

52. Кестин А.К. Определение ограничительных характерно- -тик.// Труды ЛПИ.- 1964.- № 237.- Q. 10-15.

53. Крутов В.И., Васильев-Южин P.M. Задачи и перспективы развития САР и технического диагностирования дизелей.// Двигателестроение.- 1988.--№ 6.- С. 3-6.

54. Кублановская В.Н. Численные методы алгебры.- Л.: ЛКИ.-1978,- 112 с.

55. Кузькин В.Г., Глясман Э.С., Ковальчук Л.И. О диагностике топливной аппаратуры судовых дизелей.// Проектирование и эксплуатация энергетических установок промысловых судов. Труды КТИШ.-Калининград, 1978.- № 77.- С. 72-78.

56. Кузькин В.Р., Ковальчук Л.И. Ограничительные характеристики судовых дизелей.// Рыбное хозяйство.- 1979.- № I.1. С. 10-15. /.■'■:*■' "

57. Кузькин В.Г., Ковальчук Л.И., Глясман Э.С. Безразборные виброакустические и теплоэнергетические методы диагностики механизмов СЭУ и судового оборудования в СССР и за рубежом.-М.: ЦНИИТЭИРХ.- 1979.- 35 с.

58. Кузькин В.Г., Минько A.A. Регулировка дизелей промшсловых судов.- М.: ВО "Агропромиздат".- 1988.- 255 с.

59. Ланцош К. Практические методы прикладного анализа.-М.: Гос.издат физ-мат литературы.- 1961.- 523 с.

60. Левин М.И. Автоматизация ДВС одно из важнейших направлений научно-технического прогресса двигателестроения.// Двигателестроение.- 1984.- № I.- С. 3-6.1

61. Ленин И.М. Теория автомобильных и тракторных двигателей,- М.: Машиностроение,- 1969,- 367 с.

62. Лурье А.И. Операционное исчисление и его приложения к задачам механики.- М.: Гостехиздат.- 1950. 230 с.

63. Межерицкий А.Д. Турбокомпрессоры систем наддува судовых дизелей.- Л.: Судостроение.- 1986.- 247 с.

64. Методика выбора эксплуатационных режимов работы главных судовых дизелей с учетом характеристик гребного винта и условий плавания. РД 31.21.32-84,- М.: В/о Мортехиформрекла-ма,- 1985.- 16 с.

65. Мозгалевский A.B., Калявин В.П. Системы диагностирования судового оборудования. Л,: Судостроение.- 1982.-139с.

66. Мозгалевский A.B., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика.- М.: Высшая школа.- 1975.- I85.C.

67. Мясников Ю.Н. Проблемы технической диагностики в задачах обеспечения и повышения эксплуатационной надежности судовых технических средств. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Л.'. Судостроение.- 1989.- С. 11-12.

68. Мясников Ю.Н.»Павлов A.A. Техническое диагностирование применительно к судовым дизельным установкам.// Двигателестроение.- 1984.- № Г.- С. 41-43. '

69. Никитин Е.А., Станиславский Л.В. и др. Диагностирование дизелей.- М.: Машиностроение.- 1987.-,224 с.

70. Николаенко A.B., Хватов В.Н. Расчет и экспериментальная оценка надежности автотракторных дизелей.- Л.: Агропром-издат.- 1985,- 136 с.

71. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эксплуатационные качества судовых дизелей.- Л.: Судостроение.- 1982.- 205 с.

72. Овсянников М.К., Давыдов Г.А. Тепловая напряженность судовых дизелей.- Л.: Судостроение.- 1975.- 255 с. ,

73. Одинцов В.И., Ковальчук Л.И. Влияние эксплуатационных факторов на допустимую мощность судовых ДВС.// Эксплуатация дизельных установок на рыпромышленных судах. Труды КТИ.- Выпуск X УЛ.- 1972.- С. 102-106.

74. Основы технической диагностики. Под редакцией Пархоменко П.П.- М : Машиностроение.- 1976.- 462 с.

75. Павлов A.A., Тикиляйнен А.П. Двухуровневый принцип построения комплексного алгоритма диагностирования ДВС. НТО им. А.Н.Крылова. Диагностическое обеспечение судовых технических средств.- Л.: Судостроение. 1989.- Выпуск 471.- C.4-II.

76. Пимошенко А.П., Кошелев И.Ф. Кавитационные разрушения в малооборотных дизелях.- Мурманское книжное издательство.-1974.- 119 с.

77. Пимошенко А.П. Защита судовых дизелей о? кавитационных разрушений.- Л.: Судостроение.- 1983.- 119 с.

78. Портнов Д.А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с воспламенением от сжатия.- М.: Машгиз.- 1963.- 630 с.

79. Притыкин И.А. Программирование расчетов конструкций методом конечных элементов.- Калининград.- 1991.- 352 с.

80. Прусс В.Б. Методы безразборной диагностики судовых дизелей.- Проектирование и техническая эксплуатация судовых энергетических установок.-- Л : Транспорт.- 1975.- С. 56-65.

81. Садков Л.П., Чекалов Ю.Н. Обсуждение проблем технического диагностирования на всемирном конгрессе.// Судостроение за рубежом.- 1985.- № II.- С. 25-27.

82. Свешников В.А., Тесля A.C., Швеев В.И. Ранжирование оборудования энергетической установки в интересах диагностирования и определение глубины поиска его дефектов. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Л.: Судостроение.- С. 25-26.

83. Семенов В.С; Теплонапряженность и долговечность ци-линдро-поршневой группы судовых дизелей.- М.: Транспорт.-1977.- 183 с.

84. Соболев Л.Г., Залитис В.А. и др. Эксплуатационные испытания системы технического диагностирования главного судового двигателя.// Судостроение.- 1980.- № 9.- С. 21-24.

85. Соболев Л.Г., Галанин A.A. и др. Диагностические испытания главного двигателя теплохода "Новогрудок" в эксплуатационных условиях.// Двигателестроение.- 1981. —№ "12.- С. 3638.

86. Соболев Л.Г., Агафонов В.Г. и др. Техническое диагностирование судового двигателя.// Судостроение. 1982.- № 7.-С. 25-27.

87. Снытко М.Х., Клюка И.Ф. Алгоритм технического диагностирования воздушно-газового тракта судового дизеля с наддувом.// Двигателестроение.- 1985.- # 8.- С. 21т23.

88. Стативкин Г.П., Скуридин A.A., Пирогов A.M. Вибрация как основной фактор кавитационных разрушений в дизелях.// Двигателестроение.- 1980.- № 12.- С. 18-20.

89. Судовая информационная система для контроля характеристик рабочего процесса и состояния топливной аппаратуры главного дизеля.// Судостроение за рубежом.- 1978.10.- С. 75-85.

90. Темнов В.Н., Бухтеев А.П. Оценка достоверности и точности диагностирования судовых технических средств. НТО им.*

91. А.Н.Крылова. Диагностическое обеспечение судовых технических средств.- Л.: Судостроение,- 1989.- Выпуск 471т- С. 18-22.

92. Теория двигателей внутреннего сгорания. По ред. Дьяченко Н.Х.- Д.: Машиностроение,- 1974.- 551 с.

93. Техническое использование и диагностика судовых дизелей. Тексты лекций.- М.: ЦРЙА Морфлот.- 1982,- 78 с.

94. Тихомиров Б В. Автоматизация дизельных установок на судах морского флота.// Двигателестроение. 1984.- № I,-С. 28-32.

95. Уилкинсон Д.Х. Алгебраическая проблема собственных значений,- М.: Наука.- 1970.- 450 с.

96. Федорко П.П. Измерительная аппаратура в системах диагностирования судовых дизелей.// Судостроение за рубежом.-1978.- № II,- С. 54-71.

97. Фомин Ю Я.,, Никонов Г.В., Ивановский Г.В. Топливная аппаратура дизелей. Справочник.- М.: 1982.- 168 с.

98. Хачиян A.C., Лабецкас Г.С. Влияние характеристик впрыс ка и распыливания топлива на процесс тепловыделения и показатели дизеля с наддубом.// Двигателестроение,- 1982,- № 6,1. С. 7-II. . '

99. НО. Циулин В.А. Модели технической эксплуатации ."•■•энергетических установок промысловых судов.- Док.диссертация. КТИРПХ,- Калининград.- 1988.- 441 с,

100. Чайнов Н.Д , Заренбин В.Г., Иващенко H.A. Тепломеханическая напряженность деталей двигателей.- М.: Машиностроение.- 1977.- 152 с.

101. Шишкин В А. Проблемы увеличения ресурса и повышения надежности Судовых дизелей на основе использования средств и методов технической диагностикшХезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Л.: Судостроение.- 1990.-С. 129-130.

102. Щагин В.В. Влияние цикловой нестабильности рабочих процессов на индикаторный КПД судового двигателя в условиях эксплуатации.- Проектирование и техническая эксплуатация судовых установок.- Л.: Транспорт.- 1975.- С. 67-72.

103. Щагин В.В. Характеристики и последствия неравномерности распределения нагрузки по цилиндрам в условиях эксплуатации двигателей на судах.-'1 Проектирование и техническая эксплуатация судовых установок,- Л.: Транспорт,- 1975.1. С. 95-112,

104. Эпштейн, Л.А. Методы теории размерностей и подобия.-Л.: Судостроение,- 1970.- 207 с.

105. Eberle M.K. Diagnostic System for disel engines.//Shipcare International- 1977.-N« 3.-p. 11-13.

106. Sulzers new engine diagnosis system.// Notched Ingot.- 1977.-vol 121.-p. 11-12.

107. B. and Ws condition and trend monitoring system.// The Motor Ship.- 1975.-№ 665.-p. 107-108.

108. The Motor Ship.- 1985.-№ 780.-p. 59.

109. CCIO Check system von B.// Schiff und Hafen.- 1975.- № 12.-p. 27 .

110. Hammerstrand N. Condition monitoring of diesel engines.// Diesel Engines and Users Association.- 1978,- № 382.- p. 1-10.

111. New diesel engine turning system from Autronica.// The Motor Ship.- 1977.- № 679.- p. 71-72

112. New diesel engine turning system from NorcontroL// The Motor Ship.- 1977.-№ 8.-p. 85-86

113. Wiegand H. Schulmeister R. Untersuchungen am Schwinggerat über den Einflug von Frequenz, Amplitude, Druck und Temperatur auf die Werkst off Zerstörung durch Kavitation.// MTZ.- 1968.- № 2.

114. Wencom Wartsila engine condition monitoring 1990.- 13 p.1. Л Р И Л О Ж Е H И Е-255

115. Текст1 програмиы "Полином"для персональной ЭВМ на языке Паскаль

116. Prosram P0LIN0MS Uses CRT;

117. Assism'FM> 'C;l«T.M')5 flssierKWF» 'C:K0U.DflT'>? Repeat Clrscrs GotoXV<l»l>!

118. УРАВНЕНИЕ ПОЛИНОМА 4-ой СТЕПЕНИ »' ##################################'>1. Выберите вид работы: #')