четверг, 7 февраля 2013 г.

подготовка к работе гэу

Стремительное развитие техники в XX в. существенно повысило требование уменьшения веса и габаритов технических систем при одновременном увеличении их производительности и нагрузочных характеристик. В этих условиях проблема обеспечения и повышения надежности объектов становилась всё более острой. Её разрешение осуществлялось по двум основным направлениям:- совершенствование физико-химических свойств конструкционных материалов, позволивших разработать материалы, выдерживающие не только огромные механические нагрузки, но и обладающие высокой износостойкостью и сопротивляемостью  внешним и внутренним разрушающим факторам;- изучение поведения машин и механизмов в эксплуатации, определившее создание статистической концепции теории надежности, позволившей получить вероятностную оценку надежности сложных объектов при проектировании и обеспечить получение количественных характеристик надежности, в том числе, корабельных технических средств.Однако статистика отказов, являющаяся до настоящего времени основным источником информации для суждения о надежности объекта, всего лишь обратная связь, свидетельствующая о наших ошибках при проектировании, создании и эксплуатации корабля.Поэтому в начале 1980-х гг. для расчета и прогнозирования возможного поведения технических систем корабля в предполагаемых условиях эксплуатации стали внедряться современные информационные технологии (ИТ) (совокупность средств и способов получения, передачи и представления информации о техническом состоянии объекта). Однако практические результаты работ в этом направлении пока весьма скромны.Развитие методов технической эксплуатации корабельных энергетических установок (КЭУ) на базе ИТ требует высокого уровня формализации процедур анализа исходной информации, то есть качественно другого уровня организации информационной среды, включающего не только обработку параметров рабочего процесса КЭУ и представления  информации в словесно-рекомендательной форме (интеллектуальный советчик оператора), но и внедрение специальных диагностических приборов и аппаратуры, позволяющих определять текущее техническое состояние оборудования и прогнозировать изменение этого состояния.Это мировая практика, позволяющая радикально изменить систему технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) оборудования в сторону её эволюции к организации реновации техники по фактическому состоянию.Анализ методов технического обслуживания энергетического оборудования кораблей и судов Традиционно в ВМФ такая система ориентируется на обеспечение принятой конструктивной надежности корабельных технических средств (КТС) с доминирующей стратегией ТО и Р по календарному графику и наработке. Периодичность и сроки соответствующих осмотров и ремонтов техники устанавливаются разработчиками техники и жестко контролируются техническим управлением флота, к сожалению, без учета возможностей личного состава и экономических  затрат.Опыт эксплуатации кораблей ВМФ показал, что принятый подход приводит к значительному перерасходу материальных  и денежных ресурсов. Кроме того, выполнение заранее назначенных объемов работ по ТО и Р в установленные календарные сроки в большинстве случаев не обеспечивали заданной надежности и приводили к росту послеремонтных отказов.Следует учитывать и то обстоятельство, что большие объемы работ при профилактическом обслуживании и плановых ремонтах приводили к перегрузке судоремонтной базы флота. Дефицит судоремонтных мощностей покрывался новым строительством. Темпы прироста основных производственных фондов судоремонтных предприятий (СРП) в отдельные годы составляли 8 – 11 %. При этом развитие производственных мощностей происходило за счет экстенсивных факторов и сопровождалось активным вовлечением в производство дополнительных материальных ресурсов при замедлении процесса обновления основных производственных фондов. Реконструкция ряда СРП превратилась в замену пассивной части фондов, что привело к снижению удельного веса капитальных вложений на оборудование и к падению эффективности капитальных вложений.Неудовлетворительная реновационная политика привела к значительному отставанию роста производительности оборудования от возрастания фондовооруженности судоремонтного производства, что при неизменной организации системы ТО и Р способствовало увеличению стоимости судоремонтных работ.О необходимости совершенствования системы управления ТО и Р кораблей говорят давно. В настоящее время эта необходимость осознается командованием ВМФ и связывается со структурным реформированием флота.Важно заметить, что ТО и Р кораблей и судов предназначены обеспечивать исправность оборудования, а, следовательно, его надежность в процессе эксплуатации. С этой точки зрения система управления техническим обслуживанием и ремонтом, по своей сути, представляет процесс управления техническим состоянием оборудования и систем кораблей, а, следовательно, информационное обеспечение этого процесса становится определяющим направлением совершенствования системы ТО и Р (рис. 1). Рис. 1. Существующая организация получения информации о повреждениях и отказах оборудования Из схемы рис. 1 очевидны отмеченные недостатки существующей системы получения информации о повреждениях оборудования. Очевидна пассивность этой системы информационной поддержки, она неспособна в реальном масштабе времени влиять на совершенствование процесса эксплуатации и формирование управленческих решений техническим управлением флота по ТО и Р кораблей и судов.Складывающаяся практика диагностического обеспечения кораблей, использующая возможности традиционно измеряемых параметров рабочего процесса и физические методы и средства диагностирования, реализуемые в переносном (универсальном) варианте (рис. 2) позволяет сформировать возможную структуру системы технического обслуживания энергетического оборудования кораблей по фактическому состоянию [ФТС]. Рис. 2. Комплексная система диагностики энергетической системы корабля Система включает две подсистемы: бортовую и береговую (базовую). Основа первой подсистемы – комплексная система управления техническими средствами корабля (КСУ ТС) и программно-аппаратный комплекс технического диагностирования (ПАК ТД). Этот контур обеспечивает оценку правильности функционирования ГЭУ по прямому назначению, осуществляя классификацию состояний по бинарному признаку и решая задачу поиска причин нарушения работоспособности ГЭУ. По результатам этой оценки вырабатываются рекомендации или управляющие воздействия на изменения режимов работы ГЭУ, в том числе отключение отдельных ее элементов (ПАК ТД – интеллектуальный советчик оператора). Рис 3. Система управления обслуживанием ГЭУСРЗ – судоремонтный завод; БТО – база технического обслуживания; СТО – средства технического обслуживания; ПДК – передвижной диагностический комплекс; ИДЦ – информационно-диагностический центр; ПАК ТД – программно-аппаратный комплекс технического диагностирования; ДД – диагностический датчик; ПСТД – переносные средства технического диагностирования; ДП – диагностические параметры; Вторая подсистема (береговая) разомкнута и включает в качестве информационных устройств универсальные средства технического диагностирования, которые имеют переносные или встроенные в объект диагностические датчики. С помощью переносных средств технического диагностирования (ПСТД) осуществляется диагноз отдельных узлов оборудования путем прямого или косвенного измерения диагностических и механических параметров и анализ соответствующих диагностических моделей.Возможны два режима обработки данных:-       если диагностирование производится в походе, эти данные переписываются в память ПАК ТД, где используются для формирования трех (минимум) без данных. первая база данных участвует в формировании судовой отчетности (часовой, вахтенной, суточной, месячной) и аварийных сообщений. Вторая база данных является статистической выборкой фактических технических состояний оборудования для реализации программ прогнозирования, вводимых с внешнего машинного носителя, и составления плана бортового обслуживания оборудования по ФТС. Третья база данных предназначена для использования в береговой автоматизированной системе. Последняя реализует систему технического обслуживания по ФТС путем выдачи заявок на базу технического обслуживания флота (БТО) или судоремонтный завод (СРЗ);-       если диагностирование производится в базе средствами передвижного диагностического комплекса (ПДК), заявки передаются непосредственно службой ПДК (рис. 4). Рис.4 ПДК «Камаз». Схема функционирования Таким образом, современные информационные технологии, реализуемые ПАК ТД и переносной диагностической аппаратурой, создают необходимые условия для совершенствования ТО и Р кораблей и судов.В то же время необходимым условием решения рассматриваемой проблемы, безусловно, являются организационно-технические мероприятия, направленные на создание нормативной базы и материально-технического обеспечения перевода кораблей флота на эксплуатацию по ФТС. Следует признать, что научный задел здесь более чем скромен.Действующие в ВМФ общие тактико-технические требования к системам диагностирования кораблей затрагивают этот вопрос только в постановочном плане, без деталировки задач, требующих научного обоснования. К этим задачам могут быть отнесены следующие:-       определение места ПДК в существующей системе технического обслуживания кораблей;-       разработка круга задач и положения о базовой и бортовой службах технической диагностики, а также документов, регламентирующих взаимодействие этих служб;-       обоснование предложений по документальному сопровождению процессов перевода флотов на обслуживание по ФТС;-       разработка форм представления диагностической информации и способов ее обмена между взаимодействующими системами.Принципиально важным остается вопрос диагностической подготовки инженера-механика. В настоящее время в системе морского образования инженера-механика осуществляется подготовка по курсу «Основы теории надежности и диагностики корабельных технических средств». Нельзя сказать, что это принципиально новый курс: специальные кафедры в той или иной мере касаются этих вопросов. Принципиальным отличием новой дисциплины является систематизированное построение курса проектного обеспечения надежности судовых энергетических комплексов и вооружение будущих инженеров-механиков наукой активного поддержания надежности технических средств на требуемом уровне в процессе всего срока их службы до предельного состояния.Инженерные методы прогнозирования остаточного ресурса оборудования КЭУЭффективность диагностической программы возрастает на несколько порядков, когда при том же содержании контрольных операций решается задача прогнозирования изменения технического состояния оборудования в будущие моменты времени. По существу, программа прогнозирования обеспечивает реализацию системы ТО корабля по фактическому техническому состоянию (ФТС).Физическая картина изменения технического состояния оборудования КЭУ характеризуется тем, что в нем протекают необратимые процессы изнашивания и нарушения структурной устойчивости в конструкционном материале деталей и узлов. Количественные изменения этих процессов на определенном этапе неизбежно переводят оборудование сначала в зону неисправных, а потом и неработоспособных состояний (рис.1.3).Уверенное определение времени наступления этого момента  является главной задачей прогнозирования, решение которой позволяет не только предупредить возможные отказы, но и обеспечить технические условия перевода флота на эксплуатацию по ФТС.Реализация программы прогнозирования создает условия поддержания вероятности безотказной работы на требуемом уровне (рис.5, кривая 2), обеспечивая, таким образом, приемлемую безопасность мореплавания и выполнение международных конвенций по экологической безопасности среды обитания. Рис.5  Алфавит состояния объекта: S – механический параметр, ДТ – теплотехнический параметр, Ф (t) – параметр физического поля, сопутствующего работе объекта Бурное развитие прогностики как науки привело к созданию множества методов, процедур и приемов прогнозирования. Выбор метода прогнозирования зависит от класса задач диагностирования, которые решаются ПАК ТА и передвижным диагностическим комплексом.Регулярность изменения механических параметров во времени, а именно они характеризуют техническое состояние узлов оборудования, позволяет отдать предпочтение градиентному методу прогнозирования, суть которого заключается в том, что экстраполируется единый числовой критерий W[S(t)] градиентном направлении (рис.6). Рис. 6. Алгоритм диагностирования ФСЭ (алгоритм «Диагноз»)Этот метод является оптимальным, так как оценивает исправность оборудования в направлении более быстрого достижения допустимых значений механического параметра «узла оборудования», то есть в опасном направлении.С учетом вышеизложенного, порядок разработки диагностического обеспечения корабельной энергетической установки представлен в табл. 1.Табл.1. Порядок разработки диагностического обеспечения ЗаключениеМировая тенденция в совершенствовании эксплуатации технических средств базируется на переводе процедур обслуживания и ремонта оборудования кораблей и судов по фактическому техническому  состоянию. Эта прогрессивная технология позволяет (по зарубежным данным) на 30-40% снизить эксплуатационные расходы, в том числе, расход топлива на 4-5%.Жесткая конкуренция на современном фрахтовом рынке предъявляет высркие требования к обеспечению рентабельности судов, которая прямо зависит от энергоэкономического и конструктивного совершенствования КЭУ, и в большой степени, от уровня их технической эксплуатации.Литература1.Ю.Н.Мясников, Нужен не подвиг, а советчик оператора, ж. «Атомная стратегия» 03 (29), 2007 г.2. Ю.Н.Мясников, Надежность и техническая диагностика судовых энергомеханических систем, изд. ФГУП «ЦНИИ им. ак. А.Н.Крылова», СПб, 2008 г.

Ю.Н.Мясников, д.т.н., проф., засл. деятель науки РФ, ЦНИИ им. ак. А.Н.КрыловаРазвитие корабельной энергетики в последние три десятилетия привело к резкому возрастанию стоимости создания боевых ко­раблей, и, как следствие, увеличению эксплуатационных расходов, росту материальных, временных и трудовых затрат на техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р). Известно, что стоимость ТО и Р за весь период службы корабля в несколько раз превышает стои­мость постройки. Совершенствование сложившейся системы управ­ления техническим обслуживанием и ремонтом кораблей в связи с этим является актуаль­ной задачей.

Дата: 19/07/2010Тема: Атомный флот

Диагностика кораблей не роскошь, а эколого-экономическая необходимость

PRoAtom - Диагностика кораблей не роскошь, а эколого-экономическая необходимость

Комментариев нет:

Отправить комментарий