Введение к работе
Техническая эксплуатация (ТЭ) судовых энергетических установок (СЭУ) во многом определяет эффективность использования топливно-энергетических ресурсов на морском флоте, уровень безопасности мореплавания и экологические последствия морских перевозок.
Долгосрочная тенденция к повышению цен на энергоносители предопределяет увеличение доли расходов на топливо в общих эксплуатационных расходах судовладельцев, а ужесточение требований к экологической чистоте приводит к необходимости предотвращать даже не очень значимые с экономической точки зрения недостатки в работе СЭУ, если они сопровождаются загрязнением окружающей среды. В связи с этим развитие ТЭ СЭУ представляет собой комплект важных научно-технических и экономических проблем.
Обзор тенденций развития ТЭ СЭУ о? исторической ре-трорспективе показывает, что эффективность их решения в большой мере определяется взаимным соответствием технологических и информационных процессов. Обеспечение такого соответствия представляется особенно важным.
Анализ современного состояния этих проблем показывает, что они решаются на уровне отдельных технических вопросов: экономии топлива, и масел, диагностирования технического состояния различных узлов судовых технических средств и систем, сокращения трудоемкости технического обслуживания и ремонта и т. д. Несмотря на широкий фронт исследований, проводимых в этом направлении отечественными и зарубежными специалистами, их общая результативность не очень высока.
Из многих причин, определяющих это положение, следует в первую очередь выделить противоречие между. высокой сложностью и разнообразием оборудования СЭУ, многообразием информации о его функционировании и техническом состоянии, с одной стороны, и ограниченностью возможностей судовых специалистов для анализа этой информации. В результате последовательного сокращения'численности судовых экипажей и необходимости совмещения профессий палубной и машинной команды эти возможности постоянно уменьшаются.
Кроме того, сложившаяся в нашей стране система технической эксплуатации морского флота и, в частности, СЭУ не соответствует условиям работы судовладельческих .компаний при переходе к рыночной экономике.
Одним из условий: преодоления этих противоречий является комплексное развитие технической эксплуатации СЭУ на базе средств и методов прогрессивных информационных технологий.
Актуальность проблемы. Жесткая конкуренция на современном фрахтовом рынке предъявляет высокие требования к обеспечению рентабельности судов, которая прямо зависит от технического совершенства судовых энергетических установок и уровня их ТЭ.
Особенностью современного состояния ТЭ СЭУ на российском морском флоте является несоответствие ее организационных форм и методов, сложившихся при централизованной плановой системе управления экономикой, новым условиям работы судоходных компаний. В этих условиях недостаточная эффективность решений основных задач технической эксплуатации сдерживаег реализацию (потенциальных возможностей повышения доходности и конкурентоспособности судов.
Таким образом, можно констатировать наличие научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, заключающейся в необходимости концептуального преобразования системы технической эксплуатации судовых энергетических установок на базе информационных технологий применительно к условиям рыночной экономики.
Цель и задачи исследования. Цель — обеспечение конкурентоспособности и рентабельности российского морского флота за .счет повышения эффективности технической эксплуатации судовых энергетических установок.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи:
определить наиболее перспективные типы энергетических установок морских судов и основные тенденции раз-вития их технической эксплуатации;
рассмотреть системные критерии оценки эффективности работы морских судов и их энергетических установок, определить глобальный критерий эффективности их технической эксплуатации в условиях рыночной экономики;
проанализировать взаимосвязь технологических и информационных процессов технической эксплуатации через эволюцию данных ш ее информационной среде;
оценить состав и достаточность существующей измерительной базы технической эксплуатации СЭУ, приемлемость метрологических характеристик используемых КИП, СІДК, 2
СТД и специальных средств измерения для реализация основных процедур эволюции данных на базе информационных технологий;
определить объекты технической эксплуатации СЭУ, для которых необходимо получение математических моделей, -методы моделирования и проверить их реализуемость в реальных условиях эксплуатации;
определить концептуальные направления развития технической эксплуатации СЭУ на базе информационных технологий в условиях рыночной экономики.
Методы решения поставленных задач. Основные научные результаты получены с использованием методов системного анализа, конкретного экономического анализа, математического моделирования, теории планирования экспериментов и их реализации в натурных условиях.
Личное участие автора заключается в получении научных результатов, отраженных в опубликованных работах (в том числе и в соавторстве), <в разработке и определении направлений, задач и принципиальных методических положений, в проведении теоретических и экспериментальных исследований, от постановки задач до экспериментальной проверки в лабораторных и судовых условиях.
Достоверность научных результатов обеспечивается:
— разносторонними и длительными испытаниями, судовых
энергетических установок в натурных условиях с использо-
занием метрологически поверенных приборов, корректных ме
тодов обработки экспериментальных данных и оценки по
грешностей;
использованием системных методов при постановке задачи, выполнении и анализе ^результатов исследования, ана-тизе экспериментальных, расчетных и теоретических матери-їлов;
использованием обширной информации об опубликованиях результатах исследований в области технической и коммерческой эксплуатации морских судов, технической экс-ілуатации их энергетических установок и про.пульсивных ком* (лексов (ПК), а также данных официальной статистики и юрмативно-технической документации;
непротиворечивостью примененных методов построения j-атем этических моделей и проверки их адекватности;
— получением положительных .результатов от внедрения
ыполненных разработок и практического использования сде-
анных выводов, предложений и рекомендаций.
Научная новизна работы определяется следующими разработками:
оригинальными исследованиями по теоретическому анализу ,и обобщению эволюции данных в информациашшй среде технической эксплуатации іпроіпульсивньїх комплексов, судовых энергетических установок и 'их главных двигателей, а также по получению и использованию локальных и инте-.гралышх статистических моделей судовых технических средств;
впервые предложенными и апробированными на реальных эксплуатационных данных единой методологией и частными методами определения оптимальных решений основных задач технической эксплуатации судовых энергетических установок по глобальному критерию оптимизации — максимальной среднесуточной прибыли судна за рейс;
впервые предложенными и апробированными методами: оценки коэффициента использования транспортного потенциала отдельных транспортных средств и видов транспорта; оценки эффективности преобразования энергии в энергетических цепях судовых пропульси'вных комплексов; определения показателя удельной знергоотдачи главных двигателей судовых энергетических установок различных типов;
— (впервые разработанным и реализованным надежным
методом постоянного эксплуатационного контроля техниче
ского состояния судовых дизелей по температуре подвижных
деталей Ц'ИЛ'ИНДрО-ІПОР'ЩнеВОЙ ГРУППЫ (поршней И (ПОДШИПНИКОВ) с помощью бесконтактного устройства, позволившим получить в натурных условиях уникальные данные о развитии процессов задира деталей ЦПГ малооборотных двигателей и возможностях их предотвращения. На защиту выносятся:
— концепция развития методов технической эксплуатации
судовых энергетических установок на базе информационных
технологий, направленная на повышение эффективности ре
шения ее основных задач в условиях рыночной экономики;
анализ и обобщение эволюции данных в информационной среде технической эксплуатации пропульсивных комплексов, судовых энергетических установок и их главных двигателей, а также результаты выполненных исследований по получению и использованию локальных и интегральных статистических моделей судовых технических средств;
единая методология и частные методы оптимальных решений основных задач технической эксплуатации судовых
знерігетичеоких установок по глобальному критерию оптимизации — максимальной среднесуточной .прибыли судна за рейс, апробированные на реальных эксплуатационных данных;
методы .оценки: эффективности использования транспортного потенциала отдельных транапортных средств и видов транспорта; эффективности преобразования энергии в энергетических цепях судовых пропульсивных комплексов; удельной энергоотдачи главных двигателей судовых энергетических установок различных типов;
впервые лредложенный разработанный и реализованный надежный метод постоянного эксплуатационного контроля технического состояния судовых дизелей по температуре подвижных деталей цилиндро-шоршневой группы (шершней и подшипников) с помощью бесконтактного устройства, позволивший получить в натурных условиях уникальные данные о развитии процессов задира деталей ЦПГ малооборотных двигателей и возможностях их предотвращения.
Практическая ценность работы заключается в разработке комплекса технических и организационных решений и программных продуктов, обеспечивающих повышение эффективности и надежности СЭУ при реализации потенциальных возможностей судов для повышения их рентабельности а конкретных условиях эксплуатации, а также в обосновании перспективной концепции формирования АСУ ТП СЭУ по модульному принципу с использованием современных информационных технологий, позволяющей на этапе разработки выбирать наиболее рациональные системные и компоновочные решения.
Реализация. Основные результаты исследования используются в Институте проблем транспорта Российской Академии наук (ИПТ РАН) при разработке фундаментальных проблем энерохмюпользован'ия в транспортных .комплексах.
Разработанная в ИПТ РАН система .контроля режимов работы судовых дизелей на основе использования отечественных датчиков давления ЛХ-412М и персональных компьютеров IBM PC АТ/286 используется в АО «Балтийское морское пароходство».
Система о целки технического состояния малооборотного
дизеля по параметрам индикаторного процесса, данным по
стоянного эксплуатационного контроля температур поршней
и крейцкопфных подшипников с помощью бесконтактных' ус
тройств использована в Новороссийском морском пароходстве
ив Новороссийокрыбпроме. '* -
. Система контактного контроля теплового состояния поршней главных двигателей, успешно использованная на судах типа «Маршал Будённый» в НМП, прошла конструктивную доработку для "использования на судах БМП.
Опубликованные результаты анализа ней сир а/в ностей судовых дизелей и способов их предотвращения, а также разработанные методы получения статистических моде'Лей судовых энергетических установок в условиях эксплуатации и оценки их основных эксплуатационных параметров при изменении технического состояния или условий работы используются в учебном процессе; курсантами и слушателями курсов и факультетов повышения квалификации морских вузов.
Апробация работы. Основные положения работы по мере
ее выполнения представлялись на отечественных и междуна
родных выставках, конференциях, семинарах и симпозиумах,
е том числе: на Всероссийских научно-технических конферен
циях «Параметры перспективных транспортных систем Рос
сии»' (Москва, 1994 г.), «Диагностика, информатика и метро
логия— 94» (Санкт-Петербург, 1994 г.), «Диагностика, инфор
матика и метрология — 95» (Санкт-Петербург, 1995 г.), «Раз
работки и внедрение новых технологий на транспорте» (Мос
ква, 1993 г.), «Проблемы экологии, энергетики, безопасности
транспорта. Результаты исследований, практики их примене
ния» ' (Москва, 1992 г.) и.др., а также на Международной
выставке транспортных отраслей с участием России и респуб
лик СНГ «TRANSTEC 94» (Санкт-Петербург, 1994 г.), на
международной выставке по судостроению и судоходству
«Нева-93» (Санкт-Петербург, 1993 г.); на семинаре «Двига
тели внутреннего сгорания» при кафедре ДВС МВТУ им.
Баумана Н. Э. (Москва, 1981 г., 1985 г.); на семинаре «Про
блемы совершенствования технической эксплуатации транс
портных энергетических установок на базе информационных
технологий» при Секции энергетических установок Санкт-Пе
тербургского Дома Ученых им. М. Горького РАН (1996 г.);
на Международной научно-технической конференции «Диаг
ностика, информатика и метрология —95» (Санкт-Петербург,
1995 г.) и др. . ' '
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в монографии «Анализ неисправностей и Предотвращение повреждений судовых дизелей» в 1986 г. (издательство «Тран-
спорт»), в 65 научных статьях и отчетах, в двух учебных пособиях и в двух изданиях текстов лекций, предназначен-ных для учащихся судомеханической специальности ВИМУ и слушателей курсов и факультетов повышения квалификации командного состава судов морского флота.
Структура и объем работы. Диссертация представлена
в форме рукописи, состоящей из введения, семи глав, заключения и списка публикаций но теме. Обший объем работы состовляет 342 страницы, в том числе 69 рисунков, 35 таблиц и список использованных источников из 259 наименований на 29 страницах.
