Konspekt_lekcii_EHSEHU

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СУДОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

(СИИС)

СИИС – это совокупность технических средств, логических устройств, которые решают задачу сбора и переработки информации и выдачи еѐ потребителю.

Основная задача СИИС – это измерение и контроль. В процессе измерения мы получаем количественную информацию: численное значение, отношение величины к еѐ значению, принятому за единицу измерения.

Контроль – это сравнение измеряемой величины с нормативной.

Кроме того СИИС решает задачи:

1.Регистрация параметров в различных режимах работы через установленное время.

2.Регистрация параметров при нарушении работы СЭУ.

3.Измерение режимов работы и переключение режимов для предотвращения аварийной ситуации.

4.Определение диагностических параметров элементов СЭУ.

5.Учѐт (наработка) часов механизмов.

СИИС обеспечивает:

*Уменьшение затрат труда на осуществление операции измерения, контроля и регистрации.

*Оперативность управления СЭУ и еѐ ТС, путѐм автоматической выдачи оператору информации о режимах работы.

*Возможное диагностирование состояния ТС с целью прогнозирования и устранения появления отказов.

*Улучшение условий труда.

Свойства информации

1.Информация – это философская категория и представляется в форме материальных носителей – сигналов. Сигнал – это изменение или состояние определѐнной величины, отображающей ту или иную информацию, необходимую потребителю в соответствии с принятыми условиями.

2.Информация может передаваться о форме, структуре, расположении предметов, о различных происходящих процессах. О всѐм, что существует в природе может идти передача информации.

3.Знаки и сигналы несут сведения для потребителя информации, способного их распознавать.

Точнее – это сведения о характеристиках и состояниях процессов и объектов. Такое значение имеет получаемая информация в судовых системах централизованного контроля.

11

Производственная деятельность связана с обработкой материалов, с получением и преобразованием энергии и информации, естественно поэтому и развивалось инженерное дело отражающее технологию, энергетику, информацию.

Информатика – это новое направление науки и техники, которое появилось в связи с необходимостью управления сложными системами, на базе электронной техники измерения и вычислительной техники.

В техническом плане под информацией понимают не сами предметы и процессы, а их существенные представительные характеристики и их отражение и отображение в виде: чисел, формул, символов, знаков и образов.

СУДОВЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ (САСЦК)

Национальное развитие в большей степени обеспечивается ростом производительности труда. За прошедшее столетие производительность физического труда увеличилась на 2-3 порядка, а умственного в 2-3 раза.

Рост производительности труда на морском транспорте обеспечивается за счѐт роста грузоподъѐмности и скорости судов, а следовательно за счѐт увеличения мощности СЭУ и внедрения специализированных судов.

В связи с этим шло возрастание скорости различных процессов и количество контролируемых параметров, увеличилось и время на контроль и ТО СТС, а количество контролируемых точек составило от 600 до 1000.

Контроль - это получение информации путѐм сравнения измеряемой величины с нормативной или установленной.

Следует отметить, что все системы СЦК подвергаются жѐстким требованиям со стороны классификационных обществ, относительно выполняемых функций и надѐжности элементов системы в целом.

СЦК предназначаются для сбора, обработки и предоставления оператору СЭУ информации о функционировании установки.

Функции СЦК определяются на стадии проектирования. К ним можно отнести следующие:

1.Обнаружение отклонения контролируемых параметров с выдачей световой или звуковой сигнализации.

2.Регистрация факта отклонения параметров и их возврат в норму.

3.Переключение режимов работы механизмов СЭУ для предотвращения аварии.

4.Регистрация значений параметров, т.е. вахтенного журнала.

5.Учѐт часов работы механизмов.

6.Самоконтроль функционирования, диагностирования и локализации неисправностей.

Кроме того СЦК повышают эффективность эксплуатации СЭУ и судна, увеличивает КПД СЭУ на 2-3% и срок службы механизмов.

12

ПОНЯТИЕ О ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ СЭУ

Предпосылки применения технической диагностики

Снаучно-техническим прогрессом неразрывно связаны как рост сложности

иразнообразия технических объектов, так и повышение требований к эффективности их функционирования. Эти требования удовлетворяются в той или иной мере на всех этапах существования объекта диагностирования (ОД) (проектирование, производство, использование по назначению). Одним из определяющих показателей эффективности работы ОД считается его надежность. Это свойство обеспечивается на этапах проектирования и производства и поддерживается в период его эксплуатации. Наряду с усовершенствованием структурных схем отдельных устройств и систем в целом, применением высоконадежных элементов и структурного резервирования, снижением нагрузки

истабилизацией условий эксплуатации ОД мощным средством поддержания необходимого уровня надежности является научная организация процесса эксплуатации ОД. В ней особая роль принадлежит диагностированию, по результатам которого определяется действительное техническое состояние ОД и характер его изменения с течением времени.

В самом общем случае процесс технического диагностирования технического объекта предусматривает решение задач:

1) определения его действительного технического состояния;

2) поиска дефектов;

3) прогнозирования изменения технического состояния.

В частных случаях в процессе диагностирования могут решаться отдельные из этих задач или их сочетания, поскольку каждая из них относительно самостоятельна.

На рис. 1 приведен один из возможных вариантов схемы, иллюстрирующей место задачи поиска дефектов в теории технического диагностирования и место последней в решении общей проблемы обеспечения надежности технических объектов.

Несмотря на наличие большого числа теоретических работ, эффективность методов технического диагностирования в повышении качества эксплуатации изделий еще остается крайне низкой, особенно при поиске дефектов. Известно, что ежегодные затраты на ремонт машин и оборудования в России и странах СНГ достигают очень больших значений, до 30% всех эксплуатируемых машин находится в неработоспособном состоянии в связи с их ремонтом, а число рабочих; занятых ремонтными работами, в 3—10 раз превышает число рабочих, занятых производством новых изделий.

Эффективность восстановления технического состояния тем выше, чем меньше время восстановления при удовлетворении заданным показателям его качества. Опыт эксплуатации сложных технических систем показывает, что при отсутствии специальных средств диагностирования основную долю времени

13

восстановления составляет время, затрачиваемое на поиск дефекта(ов). Эта доля часто составляет 70-80% от общего времени восстановления.

Рисунок 1. – Схема, обуславливающая появление ТД и ее задачи

Задача поиска дефектов или некоторые вопросы, связанные с ней, возникают на всех этапах жизненного цикла ОД, а именно:

•разработка и изготовление ОД с элементами приспособленности к решению задачи поиска дефектов;

•сборка и обкатка (испытания) ОД в целях оценки их качества и

в том числе надежности;

•приемочные испытания ОД;

•техническое обслуживание, определение объема планируемых профилактических операций по фактическому техническому состоянию;

•предремонтное диагностирование с целью поиска дефектов;

•приемочные испытания и контроль отремонтированных объектов;

•своевременное переключение на резерв, т.е. оперативное управление техническим состоянием.

Эволюционность информационных технологий их новый этап развития, начавшийся в конце XX века, позволяет осуществить разработку и исследование целого ряда автоматизированных методов поиска дефектов из заданного их множества в объектах диагностирования непрерывного типа с разработкой алгоритмического и программного обеспечения на основе динамических моделей ОД.

14

Диагностика состояния того или иного объекта служит целям контроля, управления, включая регулировочные и наладочные процедуры. В широком плане эти вопросы позволяет решать прогнозирование, которое в данном контексте выступает составной частью диагностики.

Применение средств технической диагностики для судовых дизелей

Использование средств технической диагностики (СТД) дизелей направлено на увеличение ресурсных характеристик дизелей и продление межремонтного периода их эксплуатации, вплоть до перехода от системы плановых обслуживаний и ремонта к системе обслуживания по фактическому техническому состоянию.

Технико-экономическая эффективность СТД дизелей обуславливается:

-снижением затрат на техническое обслуживание благодаря уменьшению числа разборок и вскрытий дизелей при переходе от планово-технических норм обслуживания и ремонта к обслуживанию и ремонту их по фактическому состоянию;

-снижением затрат на ремонт за счет выявления потенциальных отказов на ранней стадии их возникновения;

-сокращением расхода топлива путем своевременного обнаружения разрегулировки топливной аппаратуры.

Анализ эксплуатационных качеств элементов судовых энергетических установок судов показывает, что наибольшие эксплуатационные потери связаны с отказами дизель-редукторных агрегатов и дизелей. При этом 70-90% всех отказов приходится на главные дизели и 3-18% – на вспомогательные дизели. Отказы главных редукторов и разобщительных муфт составляют до 5% полного числа отказов элементов СЭУ.

Наиболее частые отказы дизелей связаны с:

1) системой топливоподачи (форсунки и ТНВД);

2) клапанами газораспределения;

3) рамовыми и мотылевыми подшипниками;

4) нарушением уплотнений цилиндровой втулки с блоком и крышкой цилиндра;

5) кавитационно-коррозионными разрушениями и трещинами опорных буртов втулок.

Основные определения технической диагностики (по ГОСТу 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения)

Объект технического диагностирования (контроля технического состояния или ОД) – изделие и (или) его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).

В качестве ОД понимаются судовые технические средства и конструкции, состояние которых подлежит определению. В понятие судовые технические средства включаются главные и вспомогательные двигатели, вспомогательные

15

механизмы, части главных и вспомогательных систем, общесудовых системы и устройства, их части и т.д.

Техническое состояние объекта – состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект.

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Контроль функционирования – контроль выполнения объектом частивсех свойственных ему функций.

Контроль технического состояния – проверка соответствия значений параметра объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени.

Техническое диагностирование – определение технического состояния объекта.

Задачами технического диагностирования являются:

-контроль технического состояния;

-поиск места и определение причин отказа (неисправности);

-прогнозирование технического состояния.

Термин «Техническое диагностирование» применяют в наименованиях и определениях понятий, когда решаемые основной задачей является поиск места и определение причин отказа (неисправности).

Термин «Контроль технического состояния» применяется, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.

Техническое диагностирование ОД представляет собой процесс определения его технического состояния, включающего в себя совокупность свойств ОД, подверженных изменению при производстве или эксплуатации и характеризуемых в определенный момент времени признаками (параметрами), установленными технической документацией на ОД.

Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причин дефекта. Характерными примерами результатов диагностирования являются исправность или неисправность, работоспособность или неработоспособность, правильное или неправильное функционирование отдельных элементов, каскадов или всего ОД в целом.

Виды результатов диагностирования

Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Если хотя бы одно из требований нормативно-технической документации на объект не выполняется – объект неисправен. Диагностирование при контроле исправности объекта – есть проверка исправности объекта.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в

16

пределах установленных нормативно-технической документации. Понятие «работоспособность» уже, чем понятие «исправность». Работоспособный объект может быть неисправным, однако его повреждения при этом не настолько существенны, чтобы препятствовать нормальному его функционированию. Например, резервированный объект может быть работоспособным, несмотря на наличие неисправности в резервных компонентах или связях. Диагностирование при контроле работоспособности объекта — есть проверка работоспособности.

К основным заданным функциям, характеризующим работоспособность, дизелей, относятся: мощность, ресурс и расход топлива.

Судовое техническое средство может быть неисправным, но работоспособным. Например, дизель может развивать мощность и обеспечивать ресурс при плохой приемистости или повышенном уровне шума и дымности. С другой стороны, отдельные параметры, характеризующие работоспособность, могут иметь отклонения в пределах, определяющих, что судовое техническое средство неисправно, но частично работоспособно (например, дизель развивает только частичную мощность).

Правильное функционирование – состояние объекта, при котором он способен выполнять в текущий момент времени предписанные ему алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям. В правильно функционирующем объекте могут быть неисправности, которые не позволят ему правильно работать в других режимах. Так, неисправность в регуляторе частоты вращения дизеля не изменит правильность функционирования дизеля на номинальном режиме, но вызовет его неисправность на частичном режиме. Диагностирование при контроле правильного функционирования объекта – есть проверка функционирования.

Примеры неправильного функционирования дизелей – необеспечение заданных динамических характеристик: пусковых и реверсивных качеств.

Неисправность, неработоспособность и неправильное функционирование вызваны появлением каких-либо дефектов в техническом объекте. Диагностирование, целью которого является определение места и при необходимости причины и вида дефекта объекта – есть поиск дефекта.

Поиск дефекта осуществляется при помощи тех или иных средств технического диагностирования путем различного рода экспериментов над объектом диагностирования.

Некоторый минимальный (не подлежащий расчленению в данных конкретных условиях) эксперимент над объектом диагностирования, характеризующийся определенным рабочим (пассивный эксперимент) или тестовым (активный эксперимент) воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие, представляет собой элементарную проверку. Конкретные значения признаков (параметров), получаемые при диагностировании, являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.

17

Совокупность элементарных проверок, последовательность (или последовательности) их реализации и правила анализа полученных результатов реализуемых элементарных проверок представляют собой алгоритм диагностирования.

Таблица 1. – Характеристика ТС

Основные определения, связанные со средствами и системами технической диагностики (по ГОСТу 20911-89)

Контролепригодность (диагностируемость) – приспособленность объекта диагностирования к измерению диагностических признаков (параметров) средствами диагностирования.

Технический диагноз (результат контроля) – результат диагностирова-

ния.

В зависимости от типа воздействий на ОД различают:

Рабочее техническое диагностирование – диагностирование, при котором на объект подаются рабочие воздействия (в процессе обычного функционирования.)

Тестовое техническое диагностирование – диагностирование, при котором на объект подаются тестовые (специальные) воздействия.

Экспресс-диагностирование – диагностирование по ограниченному числу параметров за заранее установленное время.

Приспособленность объекта к диагностированию

(контролепригодность) – свойство ОД, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (контроля) заданными средствами диагностирования (контроля.)

18

Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния) – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля.)

Диагностическое обеспечение – комплекс взаимоувязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта.

Диагностическая модель – формализованное описание ОД, необходимое для решения задач диагностирования.

Диагностический (контролируемый) параметр – параметр ОД,

используемый при его диагностировании (контроле.)

Системы и средства технического диагностирования (контроля технического состояния, по ГОСТу 20911-89)

Средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).

Система технического диагностирования (контроля технического состояния) – совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации.

Автоматизированная система технического диагностирования

(контроля технического состояния) – система диагностирования (контроля), обеспечивающая проведение диагностирования (контроля) с применением средств автоматизации и участием человека.

Автоматическая система технического диагностирования (контроля технического состояния) – система диагностирования (контроля), обеспечивающая проведение диагностирования (контроля) без участия человека.

Встроенное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью ОД.

Внешнее средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от ОД.

Специализированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – средство, предназначенное для диагностирования (контроля) одного ОД или группы однотипных ОД.

Универсальное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – средство, предназначенное для диагностирования (контроля) ОД различных типов.

19

Показатели и характеристики технического диагностирования (контроля технического состояния, по ГОСТу 20911-89)

Продолжительность технического диагностирования (контроля технического состояния) – интервал времени, необходимый для проведения диагностирования (контроля) ОД.

Достоверность технического диагностирования (контроля технического состояния) – степень объективного соответствия результатов диагностирования (контроля) действительному техническому достоянию объекта.

Полнота технического диагностирования (контроля технического состояния) – характеристика, определяющая возможность выявления отказов (неисправностей) в ОД при выбранном методе его диагностирования (контроля.)

Глубина поиска места отказа (неисправности) – характеристика,

задаваемая указанием составной части ОД с точностью, до которой определяется место отказа (неисправности.)

Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – вероятность того, что неисправный (неработоспособный) ОД в результате диагностирования (контроля) признается исправным (работоспособным.)

Условная вероятность ложного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – вероятность того, что исправный (работоспособный) ОД в результате диагностирования (контроля) признается неисправным (неработоспособным.)

Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) в

данном элементе (группе) – вероятность того, что при наличии отказа (неисправности) в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности) в данном элементе (группе.)

Условная вероятность ложного отказа (неисправности) в данном элементе (группе) – вероятность того, что при отсутствии отказа (неисправности) в результате диагностирование принимается решение о наличии отказа (неисправности) в данном, элементе (группе.)

Основные задачи диагностирования ТС ОД

Диагностирование ОД как процесс определения его ТС включает решение трех задач:

1)изучение ОД и его рабочего процесса (либо его узлов, элементов, подпроцессов и т.д.);

2)построение алгоритмов диагностирования;

3)разработка средств диагностирования.

Задача изучения, например, судового дизеля как ОД связана с исследованием функционирования исправного состояния дизеля, выделением основных его элементов и связей между ними, анализом возможных их ТС, определением параметров, характеризующих ТС дизеля и (или) его элементов, пределов, характера изменения и технической возможности их контроля, оценкой

20