Введение к работе
Актуально сть ди ссертации. Проблема
обеспечения заданных показателей надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности) и экономичности дизельных двигателей судовых энергетических установок и судна в целом - сложная, технико-экономическая, социальная, общая и долговременная для всех стран и организаций, занятых технической эксплуатацией морского и речного флота вне зависимости от его назначения.
Это объясняется прежде всего тенденциями совершенства и ужесточения требований к показателям надежности и экономической эффективности технической эксплуатации флота. Принятые нормы, методы оценки и формы организационно-технических и научно-методических мероприятий обеспечения данных показателей со временем ста -новятся неприемлемыми.
Диссертация представляет анализ к результаты специальных исследований по оценке и обеспечению заданных показателей надежности и экономической эффективности дизельных двигателей крупнотон -накных морских траулеров промыслового флота в реальных режимах и условиях эксплуатации Южного бассейнового производственного рыбе-хозяйственного концерна (концерн "Югрыба").
Основная Лорма технической эксплуатации промыслового .флота -система непрерывного технического обслуживания (СЬГО) и СНТО и ремонтов (СНЮР) - "по регламенту инструкций заводов-изготовителей, нормативов судовладельца и правил Регистра с фиксированными объемами Ї0- и ремонтов".
При этом судовладелец в части увеличения межремонтных периодов и сокращения объемов заводских ремонтов отдельных элементов судна и судна в целом ставит следующие задачи.
Начало ЬО-х годов - типовой эксплуатационный цикл судна -четыре года эксплуатации, затем следует заводской ремонт судна на специализированном предприятии.
Начало Su-x годов - требования судовладельца определяются следующей концепцией: обеспечить первый десятилетний и затем пятилетние эксплуатационные циклы без заводских ремонтов, токование судов, ТО и плановые ремонты отдельных элементов судна и в том числе дизельных двигателей производить силами и средствами баз технического обслуживания (БТО) судовладельца, приближенным к районам промысла.
Анализируя данные концепции, необходимо отметить, что критериев оперативной опенки (в части прогнозирования) технического состояния, безотказности, экономичности и долговечности функционирующего объекта (например, главного судового дизеля на конкретно рассматриваемый момент и перспективу использования), действующие СНГО и СНГОР не устанавливают. В документах на постройку судна, а такче в инструкциях по эксплуатации заводов-изготовителей дизелей номенклатура показателей надежности и соответственно требования (нормы) к этим показателям, применительно к реальным режимам и условиям эксплуатации отсутствуют.
Анализ специальных исследований показывает - при возможных отклонениях от заданных (расчетных) режимов и условий эксплуатации такое положение приводит: с одной стороны, к недоиспользованию расчетных ресурсных характеристик функционирующего объекта; с другой - при превышении условных пределов исправного состояния, к отказу объекта, внеплановым простоям, аварийным ситуациям; если на судне установлен один главный двигатель - аварии двигателя и судна, увеличению числа и объемов заводских ремонтов. Экономическая эффективность эксплуатации судна снижается.
Цель диссертации. Исследования и разработка комплекса организационно-технических и научно-методических мероприятий (методологии) оперативной оценки и обеспечения заданных показателей надежности и экономичности судовых дизелей в эксплуатации, как одного из главных направлений повышения экономической эффективности технической эксплуатации промыслового флота.
В соответствии с этим поставлены следующие задачи:
-
Заполнить анализ проблемы и теоретических предпосылок решения задач оперативной оценки технического состояния функционирующего дизеля (как элемента сложной технической системы и его отдельных элементов) на конкретно рассматриваемый момент и перспективу использования.
-
Разработать имитационные модели типовых внешних условий эксплуатации и требований промышленности (судовладельца) к показателям безотказности, экономичности, долговечности и ремонтопригодности исследуемых дизельных установок (ДУ).
-
Выполнить исследования безотказности ДУ судов серийного флота на этапе освоения промышленностью.
Разработать структурную схему инженерной методологии обеспечения заданных показателей безотказности, экономичности и долго-
вечности дизельных двигателей (ДУ) применительно к типовым реальным режимам и условиям эксплуатации.
-
Выполнить целевые исследования эксплуатации ДУ. Установить критерии отказов функционирующего дизеля. Разработать методику построения вероятностно-детерминированных диагностических моделей критериев отказа дизельного двигателя. Разработать методику построения оптимальной, применительно к реальным режимам и условиям эксплуатации, системы назначенного технического обслуживания (оптимальной СНТи).
-
Установить общие закономерности экономичности по расходу топлива и смазочного масла при эксплуатации дизельных двигателей по оптимальной CHTU.
-
Разработать математическую модель обеспечения заданных показателей безотказности, экономичности и долговечности функционирующего дизеля (как элемента сложной технической системы) и его отдельных t-x элементов.
-
Выполнить исследования свойств долговечности дизельных двигателей при эксплуатации по оптимальной CHTU. Разработать систему едшичных и комплексных показателей надежности, характеризующих оптимальность назначенного ресурса непрерывной работы - |?н ; назначенного ресурса до первой переборки - R„ и других показателей долговечности и ремонтопригодности и их реализаций, и, следовательно (при сопоставлении), оптимальность технической эксплуатации дизеля на весь расчетный срок службы до списания.
Ь. Произвести оценку экономической эффективности конкретных реализаций обеспечения заданных показателей безотказности, экономичности и долговечности судовых дизелей в эусплуатации. Установить главные критерии связи показателей надежности двигателя с экономической эффективностью эксплуатации судна.
9. Разработать и апробировать в промышленности инженерную методологию оценки и обеспечения заданных показателей надежности и экономичности судовых дизелей в эксплуатации.
Разработать структурную схему ;; технико-экономическое обоснование новой стратегии ТО и ремонта дизельных двигателей по состоянию с контролем показателей надежности и экономической эффективности эксплуатации судна в целом.
Общая методика выполнения работ.
Поставленные задачи, в отличие от традиционных методов исследований безотказности на базе статистических данных по фактам отка-
зов, впервые решаются системным подходом путем проведения специальных исследований по установлению критериев отказа функциони -руюшего дизеля (как элемента сложной технической системы) и его отдельных элементов.
Под критерием отказа понимается типовая закономерность I -го параметра функционирования или технического состояния, с помощью которой можно произвести количественную оценку безотказности, долговечности и (или) ремонтопригодности отдельного элемента дизеля, дизеля, ДУ, судна в целом.
При решении поставленных задач использованы основные положения теорий надежности и эксплуатации сложных технических систем (судовых энергетических установок), представленные в работах отечественных и зарубежных исследователей: Р.М.Васильева-Южина, Л.В.Ефремова, П.А.Истомина, М.Г.Круглова, Е.Н.Климова, А.В.Мозга-левского, В.И.Николаева, М.К.Овсянникова, А.М.Половко, И.А.Ряби -нина, Л.П.Седакова, В.М.Селиверстова, В.В.Щагина, К.Капура ( К.КаР>/ ), Л.Ламберсона ( A.ArtMStRSOW ).
Научная новизна работы и личный вклад автора.
1. Впервые разработана и экспериментально подтверждена гипо
теза о том, что при определенных типовых условиях эксплуатации
теоретической базой оперативной оценки технического состояния
функционирующего дизеля (как элемента сложной технической системы)
на конкретно рассматриваемый момент и перспективу использования
являются вероятностно-детерминированные диагностические модели,
характеризующие критерии его отказа как функции | ( f^ , і.) ,
где Ре - типовая характеристика внешней нагрузки дизеля Ре (_t) ;
fc - фактическая или прогнозируемая наработка, тыс.ч.
Результатами специальных исследований установлено, что эти модели служат теоретической базой разработки и оценки оптимальности, применительно к реальным режимам и условиям использования, системы назначенного технического обслуживания (оптимальной СНТО) дизельного двигателя в эксплуатации.
В более строгом определении: оптимальная СНТО - система НТО, обеспечивающая требования промышленности (судовладельца) по критериям безотказности, долговечности, ремонтопригодности и (или) экономической эффективности эксплуатации объекта.
2. Разработана, согласована с Регистром и реализована в
промышленности имитационная модель требований судовладельца к
показателям надежности и экономической эффективности эксплуатации главных двигателей траулеров на весь расчетный срок службы.
-
Результатами специальных исследований при эксплуатации по оптимальной СНТО установлена общая закономерность изменения экономичности судовых дизелей и дано теоретическое обоснование реальных норм расхода топлива и масла как функции \ ( Ре h t ) .
-
Результатами специальных исследований при эксплуатации по оптимальной СНТО и ремонтов установлены общие закономерности изменения технического состояния отдельных элементов дизеля и дано теоретическое обоснование реальных норм расхода (заказа поставки) сменно-запасных частей дизеля как функции |(Ре, t) .
-
Разработана и апробирована математическая модель обеспечения заданных показателей безотказности, экономичности и долговечности функционирующего дизеля, как элемента сложной техниче -ской системы (ДУ) и его отдельных элементов.
-
Разработана и апробирована система единичных и комплексных показателей надежности, характеризующих оптимальность назначенного ресурса непрерывной работы RH , назначенного ресурса до первой переборки Rnt и других показателей долговечности и ремонтопригодности, а также критериев связи показателей надежности дизеля (ДУ) с экономической эффективностью использования и технической эксплуатацией судна в рамках времени типового эксплуатационно-ремонтного цикла и полного срока службы судна до списания.
-
Специальные исследования эксплуатации дизельных двигателей выполнены под руководством и при непосредственном участии автора.
Указанные выше разработки выполнены непосредственно автором.
Практическая ценность к достоверность работы.
Теоретический материал основных научных положений диссертации (представленный выше) позволил разработать и реализовать на практике следующие документы по технической эксплуатации промыслового флота:
Типовая эксплуатационная документация по переводу судов БКРТ типа "Наталия Ковшова" на систему непрерывного технического обслуживания. Дизели 6ЧН 40/46-1, 1975 г.;
Типовая эксплуатационная документация по переводу РТМ типа "Атлантик-супертраулер" на систему непрерывного технического обслуживания. Дизели: 8ДРН 48/72-1; 6ЧН 20/26-1,2. 1978 г.;
Типовая эксплуатационная документация по переводу РТЫ типа "Атлантик" на систему непрерывного технического обслуживания. Дизели 8ЧРН 32/48-2, 1980 г. .;
Программа и методика обеспечения заданных показателей надежности главных двигателей FKIC типа "Антарктида" (проект 16080) до 2000 г. , 1992 г. .
Анализ динамики количественного состава и официально зарегистрированных аварийных проишествий (включая аварии) судов промыслового флота концерна ""Цгрыба" показывает, что последовательная реализация данных документов в промышленности, в частности, сначала системы непрерывного технического обслуживания (70-е годы), затем оптимальных систем назначенного ТО и ремонтов дизельных двигателей (80-е годы), позволила снизить средний уровень аварийных происшествий и аварий судов флота с 55 % до 13,5 и выйти по состоянию на немало 1992 г. на уровень 6,5 % .
Подтвержденная экономическая эффективность конкретных реализаций разработок на судах серийного флота концерна "Югрыба" -- 30 рублей на один рубль приведенных затрат.
Апробация. Тема диссертационной работы утверждена Пленумом президиума и научно-технического совета комплексной программы "Создание новых типов и совершенствование существующих двигателей внутреннего сгорания" (г. Харьков, ХПИ, 1982 г. ).
Основные положения и результаты исследований по мере их получения и внедрения в промышленности доложены и одобрены на научно-технических конференциях Крымского областного НТО им. академика А.Н.Крылова (г.Севастополь, 1980 - 1989 гг.); Всесоюзном научно-техническом семинаре по ДВС (г. Москва, ЫНГУ им. Н.Э.Баумана, 1984 г.); координационном совете по вопросам организации технической эксплуатации флота МРХ СССР( г.Таллинн, 1977г.; г.Севастополь, 1979, 1987 гг.); переговорах мекду ВО "Судоимпорт" и объединением . Е.М/Р."Пилстик" по устранению дефектов двигателей судов типа "Наталия Ковшова" (г.Москва, 1976 г,, 1987 г.); научной конференции "Безопасность эксплуатации судовых энергетических установок" (г. Севастополь, 1988 г.); Всесоюзном семинаре "Новые информационные системы" (г.Севастополь, 1990 г.); координационном научно-техническом совете концерна "Югрыба" (г.Севастополь, 1991 г , 1993 г.).
Одобренные положения и основные результаты исследований включены в рабочие программы курсов лекций - "Управление технической
эксплуатации морского флота", "Эксплуатация судовых энергетических установок", "Устройство, эксплуатация и ремонт энергетических установок промысловых судов" и "Устройство, эксплуатация"и ремонт энергетического оборудования установок освоения шельфа" - Севастопольский приборостроительный институт (СПИ), специальность 1403 - "Эксплуатация судовых энергетических установок" (1960-1992 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 40 печатных работ и 7 учебных пособий издания СПИ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения с выводами и рекомендациями и приложения. В приложении представлены документы, подтверждающие реализацию, внедрение и экономическую эффективность работы.
