§ 6.3. Применение средств безразборной диагностики для обеспечения надежности дизелей в условиях эксплуатации

На флоте явно наметилась тенденция к переходу от применения автоматизированных механизмов к комплексной автоматизации судов, решающей следующие задачи: управления технологическими процессами СЭУ, контроля за работой, защиты агрегатов и д и а г н о с т и к и . Последняя задача определяется наличием большого количества параметров, определяющих качество работы всех механизмов, а используемая для комплексной автоматизации микропроцессорная техника позволяет полезно реализовать информацию, получаемую по всем каналам (так называемый информационный микроскоп). Наряду с решением диагностических задач возможно на компьютерном уровне планирование технических обслуживаний, прогноз необходимости ЗИПа, определение остаточного ресурса, определение изменения показателей и расчет количественных характеристик надежности. В памяти компьютера могут быть заложены модели процессов и отклонения от нормального функционирования системы, что позволяет вовремя их обнаружить и принять соответствующие меры. Функции традиционной системы аварийно-предупредительной сигнализации и защиты также могут быть возложены на микропроцессорную технику. Это качественно новый уровень эксплуатации флота, когда функции диагностики расширяются до уровня управления, контроля и защиты.

В связи с наметившимся переходом от плановой системы технического обслуживания и ремонта к системе технического обслуживания по фактическому состоянию (СТОФС) сроки и объемы профилактических работ устанавливаются на основе оценки действительного состояния отдельных деталей и узлов двигателя и данных прогнозирования их состояния в будущем. Поэтому в последнее десятилетие увеличивается интерес к проблемам диагностики СТС, и в первую очередь, к методам безразборной функциональной и параметрической диагностики. Техническое состояние двигателя определяется в процессе его функционирования, и основные операции (математические вычисления) по измеренным диагностическим параметрам выполняются автоматически, что освобождает персонал от рутинных операций и повышает достоверность информации. Этот же принцип выполняется в системах централизованного контроля (СЦК). Только при этом на новом уровне используются многочисленные результаты сбора данных, что обеспечивает функциональную и параметрическую диагностику.

По приборам – максиметру, пиметру и термоэлектрическому комплекту дизеля (ТКД) – имеется реальная и практическая возможность оценить правильность установки угла опережения впрыскивания по каждому из цилиндров. Так, например, после выравнивания мощности по цилиндрам с помощью пиметра снижение величины максимального давления газов ( ) в каком-либо из цилиндров дизеля при одновременном возрастании температуры отработавших газов дизеля ( ) в сравнении с другими цилиндрами свидетельствует об уменьшении угла впрыскивания, и, наоборот. Снижение величин и в каком-либо цилиндре (по показаниям пиметра) свидетельствует об уменьшении цикловой подачи в этом цилиндре, и, наоборот, при повышении и – о повышении цикловой подачи. Однако при высокой информативности этого способа безразборной диагностики следует отметить, что известные подобные приборы имеют низкую точность, требуют значительного времени на проведение измерений и последующий анализ, не могут быть использованы для целей текущего автоматического контроля технического состояния дизеля.

Известны также способы оценки равномерности распределения мощности и качества настройки дизеля с использованием механических индикаторов типа «Майгак», электрических и пневматических индикаторов. Однако применение механических индикаторов практически нецелесообразно из-за пониженной точности и низкой информативности, а электрических и пневматических индикаторов – из-за трудоемкости снятия и обработки индикаторных диаграмм, по этой причине они нашли применение лишь для исследовательских целей.

Для определения равномерности распределения мощности по цилиндрам и оценки оптимальной регулировки дизеля применяют различные датчики давления в комбинации с электронными блоками и датчиками угла поворота коленчатого вала и фазовых отметок, например, пьезоэлектрические датчики давления типа ЦНИДИ, индуктивные и фотоэлектрические датчики угла поворота и фазовых положений.

В настоящее время широкое применение получили диагностические электронные приборы на базе использования перечисленных выше датчиков. Например, малогабаритный диагностический прибор ЭМПД-2, прибор для измерения мощности двигателя ИМД-2, диагностические системы, измерительные комплексы типа К-748 и т. п.

Как показали исследования в данной области, только непосредственное измерение мощности или давлений по цилиндрам при наличии дополнительных параметров, характеризующих работу дизеля, позволяет оценить текущее состояние, обеспечить его оптимальную настройку и контролировать ее в процессе эксплуатации.

Для планирования ремонтно-профилактических работ необходимо выявлять неисправности на ранней стадии их возникновения. И эти задачи решает система технической диагностики (СТД). При этом измерительная техника и методы обработки должны быть «более чувствительными», чем в системах СЦК.

Первые СТД появились на флоте в конце семидесятых годов двадцатого века. Они структурно делятся на два вида:

1. Диагностические комплексы на базе микропроцессорных комплектов (МПК) единой системы, например, СС-10 (фирма «СТЛ - Бурмейстер и Вайн»), ДАТА – Trend (фирма «Норконтрол»), СEDC (фирма «Зульцер»);

2. Диагностические комплексы из отдельных самостоятельно функционирующих каналов фирмы «АСЕА» («Аутроника», Норвегия).

П о л о ж и т е л ь н ы е с т о р о н ы п р и м е н е н и я СТД:

1 – уменьшается число неоправданных вскрытий ЦПГ и узлов, при этом возрастает продолжительность межремонтной эксплуатации; 2 – позволяет обнаруживать на ранней стадии нарушения в работе; 3 – позволяет оптимизировать работу отдельных систем и двигателя в целом.

Рассмотрим примеры использования СТД в рядовой эксплуатации судовых дизелей большой мощности.

Система «DETS» (Норвегия). Регистрация параметров работы топливной аппаратуры и рабочего процесса дизеля выполняется с целью обеспечения оптимальной настройки и диагностики отклонений ряда параметров от их нормальных заданных значений. В процессе диагностирования переносной комплект датчиков позволяет определить такие параметры, как: среднее индикаторное давление, давление конца сжатия, максимальное давление цикла, давление в характерной точке (40 градусов после ВМТ), угол начала воспламенения, угол достижения максимального давления в цилиндре, отклонение от среднего индикаторного давления за пять циклов, скорость изменения давления и давление в момент начала подъема иглы форсунки, максимальное давление впрыскивания, действительный угол опережения впрыскивания и его продолжительность, изменение давления впрыскивания топлива за пять циклов.

Порядок работы системы:

1. Нажимается кнопка «возврат», происходит сброс результатов предыдущего обследования;

2. Выбирается номер цилиндра и для него выполняются операции «регистрация параметров», «удельный расход топлива», «таблица уставки эталонных значений».

3. Для получения копий записи результатов индикации нажимается кнопка «регистрация».

Перед индикацией производится юстировка угла поворота коленчатого вала и точное определение ВМТ косвенным методом с помощью двух индуктивных датчиков у маховика с зубчатым венцом. Первый дает импульс на каждый зубец, второй – при ВМТ. Так как первый датчик дает грубое значение, то электроника производит умножение до 720 на оборот (т. е. цена метки 0,5 ). Второй дает абсолютное значение ВМТ по первому цилиндру. При этом погрешность из-за установки штифта и скручивания вала на разных режимах нагружения до 0,2…0,4 . При нажатии кнопки «юстировка угла» для каждого цилиндра индивидуально происходит автоматическая коррекция. Юстировка имеет две составляющие: постоянную, учитывающую неточность монтажа датчиков, и переменную, учитывающую скручивание вала.

Чтобы оператор мог судить о правильности юстировки угла, «DETS» печатает количество 0,5 интервалов («счетчик импульсов») для пяти ходов поршня, «градусы», «единичные значения» и их «средние значения». Дополнительно вычерчивается последний ход поршня, скорректированный по ближайшей 0,5 - метке. При большом разбросе (более 0,1 ) следует повторить юстировку.

Для определения удельного расхода топлива оператором дополнительно вводятся с пульта значения мощности и часового расхода топлива.

Д и а г н о с т и р о в а н и е о с у щ е с т в л я е т с я н а

б а з е э т а л о н о в , для чего необходимо знать, какие параметры соответствуют неизменившемуся состоянию узла, агрегата и двигателя при данных условиях эксплуатации. В табл. 6.1 представлена так называемая диагностическая карта, по которой система определяет текущее состояние двигателя и делает диагноз состояния.

Таблица 6.1