Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1 Системы ТО и ремонтов дорожно-строительных машин 11
1.2 Критерии эффективности и надежности технического диагностирования ДСМ 14
1.3 Оценки надежности оператора по показателям скорости переработки информации и производительности 28
1.4 Методы и технические средства диагностирования двигателей силовых установок и гидроприводов дорожно-строительных машин 35
1.5 Выводы, цель и задачи исследования 62
ГЛАВА 2. Вероятностная модель и методики оценки систем технического диагностирования дсм по показателям точности и критерию достоверности
2.1 Выбор критерия достоверности технического диагностирования по условиям ограничения диагностических параметров 65
2.2 Описание процесса технического диагностирования условными вероятностными функциями распределения измеряемого диагностического параметра 72
2.3 Методика оценки достоверности измерения диагностических параметров при назначенном уровне надежности системы технического диагностирования 75
2.4 Учет совокупности условий диагностирования через относительную энтропию состояния системы технического диагностирования 78
2.5 Методика оценки достоверности измерения диагностических параметров с учетом относительной энтропии системы технического диагностирования 84
2.6 Выводы по главе 87
ГЛАВА 3. Статистические исследования достоверности и точности измерения диагностических параметров двигателя силовой установки и подачи насоса гидропривода ДСМ
3.1 Цель и основные этапы экспериментально-статистических исследований 89
3.2 Экспериментально-статистические исследования производительности операторов при настройке и измерениях диагностических параметров измерителем мощности двигателя 95
3.3 Оценка влияния ошибок настройки измерителя мощности двигателя на точность измерения частоты вращения коленчатого вала и ускорения разгона 98
3.4 Оценка точности и достоверности измерений частоты вращения коленчатого вала двигателя измерителем мощности 101
3.5 Оценка точности и достоверности измерений эффективной мощности двигателя 104
3.6 Экспериментально-статистические исследования измерений расхода картерных газов прибором КИ-13 671 106
3.7 Сравнительная оценка точности и достоверности измерения расхода картерных газов прибором КИ-13671 и модернизированным прибором (RU 2347195) 109
3.8 Экспериментально-статистические исследования измерения подачи шестеренного насоса НШ-32Л гидравлическим тестером 4220 «ОТС» 113
3.9 Выводы по главе 115
ГЛАВА 4. Разработка технических решений. оценка экономической эффективности использования технических средств диагностирования двигателей силовых установок дсм по ресурсному параметру
4.1 Совершенствование приборов измерения расхода картерных газов и воздуха с целью повышения достоверности оценки технического состояния двигателей силовых установок ДСМ 117
4.2 Совершенствование конструкции дроссель-расходомеров с целью повышения достоверности диагностирования гидроагрегатов ДСМ по параметрам давление и расход рабочей жидкости 126
4.3 Экономическая эффективность использования технических средств диагностирования двигателей силовых установок ДСМ по их ресурсному параметру 132
4.4 Выводы по главе 137
Основные результаты и выводы 138
Список использованных источников 140
Приложения
- Оценки надежности оператора по показателям скорости переработки информации и производительности
- Описание процесса технического диагностирования условными вероятностными функциями распределения измеряемого диагностического параметра
- Оценка точности и достоверности измерений частоты вращения коленчатого вала двигателя измерителем мощности
- Экономическая эффективность использования технических средств диагностирования двигателей силовых установок ДСМ по их ресурсному параметру
Введение к работе
Актуальность работы. Большой объем строительных работ в России обусловливает интенсивную эксплуатацию дорожно-строительных машин (ДСМ), что повышает требования к их надежности, в том числе к безотказности, долговечности и ремонтопригодности с учетом снижения затрат на эксплуатационные расходы. Разработка и внедрение технических средств диагностирования (ТСД) ДСМ позволяет сократить трудоемкость технических обслуживании (ТО) и ремонтов, расходы на их проведение, повысить показатели качества технической эксплуатации.
Современное состояние и перспективы в оснащении ДСМ микропроцессорными системами управления режимными параметрами двигателя силовой установки и рабочим оборудованием, системами бортовой диагностики не исключает потребности в разработках эффективных внешних (переносных) средств технического диагностирования. При этом, как показывает практика, основное место отводится комплектам приборов и приборам, предназначенным для диагностирования двигателей и гидроагрегатов гидрофицированных машин.
В практике технического диагностирования (ТД) двигателей силовых установок и гидроагрегатов ДСМ используются технические средства, которые могут иметь достаточно высокие метрологические характеристики. Но методы измерения диагностических параметров (ДП), низкий уровень квалификации оператора-диагноста и недостаточная приспособленность машин и агрегатов к диагностированию снижают точность измерений и достоверность получаемых результатов. Разработка новых и модернизация существующих технических средств диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов должны осуществляться в направлении повышения надежности технического диагностирования, достоверности оценок их технического состояния и автоматизации измерений диагностических параметров.
Наиболее перспективными методами оценок и прогнозирования надежности систем технического диагностирования (СТД) является методы, основанные на математическом аппарате теории надежности, которые получили в настоящее время широкое развитие. Методы, основанные на экспериментальных и статистических исследованиях, представлении полученных результатов в виде вероятностных функций распределения случайных значений измеряемого ДП, позволяют оценивать надежность систем диагностирования с использованием критерия достоверности и показателей точности измерения ДП.
Осуществление многократных измерений диагностического параметра операторами с различными уровнями их профессиональной подготовленности в совокупности изменяющихся условий требует большого объема экспериментально-статистических исследований. Соответственно, постановка решения большого числа практических задач диагностирования ДСМ, в том числе диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов, связана с эффективными методами сбора и обработки данных, а также с разработкой соответствующих математических моделей. В математической модели и в оценках достоверности измеряемого диагностического параметра процесс получения информации целесообразно рассматривать как процесс уменьшения энтропии СТД.
Таким образом, совершенствование методик оценки технических средств диагностирования, таких составных частей ДСМ, как двигатель ее силовой установки и гидроагрегаты, на основе исследований систем и процессов диагностирования является актуальной научной и технической проблемой.
Цель диссертационной работы заключается в повышении достоверности оценок технического состояния двигателей силовых установок и гидроагрегатов ДСМ за счет совершенствования технических средств диагностирования.
Поставленная цель определила следующие задачи:
Разработать вероятностную математическую модель оценки технических средств диагностирования по показателям точности и критерию достоверности с учетом относительной энтропии системы диагностирования.
Разработать методики оценок технических средств диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов дорожно-строительных машин по критерию достоверности и показателям точности измеряемых диагностических параметров.
Выполнить экспериментально-статистические исследования и оценки технических средств диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов: измерителя мощности двигателя, приборов измерения расхода картерных газов и воздуха, гидротестера 4220 «ОТС» по критерию достоверности измеряемых диагностических параметров и показателям точности.
Обосновать и разработать технические решения, направленные на совершенствование технических средств диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов дорожно-строительных машин.
Объектом исследования являются технологические процессы и средства диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов дорожностроительных машин.
Предметом исследования являются закономерности, устанавливающие связи критерия достоверности с метрологическими характеристиками технических средств и методами диагностирования двигателей силовых установок и гидроагрегатов дорожно-строительных машин.
Методы исследований. Анализ и обобщение существующего опыта функционального и тестового технического диагностирования ДСМ, методы математической статистики, прикладной статистики, математического анализа, теории информации и инженерной психологии, методы физических экспериментов и экономической оценки. В расчетах и оценках использовалось прикладное программное обеспечение: Microsoft Office Excel, STATISTICA, Компас-ЗБ.
Научная новизна определяется следующим:
Разработана вероятностная математическая модель оценки технических средств диагностирования по показателям точности и критерию достоверности с учетом относительной энтропии системы диагностирования.
Экспериментально получены и исследованы статистические оценки процессов диагностирования двигателя силовой установки и насоса шестеренного типа с использованием различных ТСД: измерителя мощности двигателя, приборов для измерения расхода картерных газов и воздуха, гидротестера 4220 «ОТС».
Разработаны методики оценки ТСД с использованием условных вероятностных функций распределения измеряемого ДП и относительной энтропии СТД по показателям точности и критерию достоверности.
Обоснованы рациональные пути совершенствования приборов измерения расхода картерных газов и воздуха, а также дроссель-расходомеров и гидротестеров.
Практическая ценность работы.
- предложены методики оценки ТСД двигателей силовых установок и гидроагрегатов ДСМ по критерию достоверности и показателям точности измеряемых ДП с учетом относительной энтропии СТД, которые могут быть использованы на эксплуатационных и ремонтных предприятиях, конструкторскими бюро и НИИ при разработке и модернизации средств диагностирования, а также учебными заведениями при подготовке и повышении квалификации операторов-диагностов;
-разработаны технические решения, направленные на совершенствование приборов измерения расхода картерных газов и воздуха, а также дроссель-расходомеров для измерения диагностических параметров гидроагрегатов ДСМ (Патент на полезную модель № 91759. Дроссель-расходомер. Опубликован 27.02.2010. Бюл. №6).
Апробация. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 62-ой научно-технической конференции СибАДИ 2008 г, на заседаниях кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) от 16.09.2010 и 29.12.2010, на научно-технических семинарах факультета «Нефтегазовая и строительная техника» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) от 08.11.2010 и 30.03.2011.
Реализация результатов работы. Результаты исследований приняты к внедрению ООО НПО Мостовик (г.Омск), ООО «Сибуниверсал» (г.Омск) и используются в учебном процессе по дисциплине «Техническая эксплуатация СДКМ» на кафедре «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, из них 1 статья в изданиях, входящих в перечень ВАК, 1 патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников, включающего 126 наименований, 16 приложений. Работа изложена на 173 страницах, включает 33 таблицы и 42 рисунка.
Оценки надежности оператора по показателям скорости переработки информации и производительности
К основным нормативным документам, которые регламентируют требования к организации технической эксплуатации ДСМ, относятся национальные (государственные) стандарты и правила ЕЭК ООН, касающиеся безопасности использования машин и экологической безопасности, а также технические регламенты, устанавливающие нормы периодичности, трудоемкости, содержания и объемы ТО и ремонтов машин.
Техническую эксплуатацию ДСМ осуществляют в соответствии с рекомендациями ГОСТ 25646-95 «Эксплуатация строительных машин, Общие требования». В дорожном строительстве и системе эксплуатации автомобильных дорог разработаны и рекомендованы к использованию ведомственные строительные нормы ВСН 36-90 «Указания по эксплуатации дорожно-строительных машин». Перечисленные нормативные документы определяют основные правила эксплуатации машины, начиная с ее приемки и заканчивая списанием, разбраковкой и утилизацией непригодных к дальнейшему использованию составных частей [11, 22].
Техническое обслуживание и ремонт дорожно-строительных машин на предприятиях, осуществляющих их эксплуатацию, сопровождаются выбором и принятием управленческих решений. В системе управления качеством технической эксплуатации (УКТЭ) процесс принятия и реализации решений включает [3, 95, 98]: — обоснование решений с учетом предупреждения предельных состояний машины и ее составных частей, в том числе из-за отсутствия нужного количества запасных частей и материалов, при условии оценки ее эффективности с использованием показателя технической готовности; — оценку условий принятия решения на основе постоянной, достоверной и полной диагностической информации о техническом состоянии парка машин предприятия; — последовательный порядок принятия решения с указанием цели и задач, выявлением ограничений и альтернатив в сопоставляемых моделях возможных вариантов, выбором критерия эффективности УКТЭ, а также реализацией принятого по критерию эффективности решения на практике в заданных условиях; — обеспечение реализации решения с документальным его оформлением, использованием средств технического диагностирования, технических средств УКТЭ ДСМ и персонала. Эффективность работы служб технической эксплуатации предприятия оценивается двумя основными показателями: коэффициентом готовности Кг и коэффициентом технического использования парка машин Кип. Эффективность технической эксплуатации машин оценивается коэффициентами, характеризующими техническую готовность машин: коэффициентом готовности Кг; коэффициентом технического использования Кти; коэффициентом технической готовности От [2, 3, 36, 63, ПО, 111]. Перечисленные показатели эффективности технической эксплуатации машин рекомендованы ГОСТ 13377-75. С целью обеспечения планирования и контроля качества эксплуатации на предприятиях, осуществляющих использование машин, система управления качеством эксплуатации строительных машин (УКЭСМ) разрабатывается и внедряется в соответствии с рекомендациями ГОСТ 25646-95 «Эксплуатация строительных машин. Общие требования», МДС 12-8.2007 «Рекомендации по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин». Рекомендации нормируют виды ТО и ремонтов машин, их периодичность, продолжительность и трудоемкость, перечень диагностических работ, выполняемых одновременно с объемом работ номерных видов ТО, трудоемкость диагностических работ, выполняемых при номерных видах ТО (ТО-1, ТО-2, ТО-3) и ремонтах [22, 59, 95, 98]. Реализуемые в настоящее время системы технического обслуживания и ремонта машин предусматривают проведение ТО и ремонтов профилактически или после отказа. Профилактическая система ТО и ремонта машин по плановой наработке предусматривает виды ТО, которые отличаются по периодичности, перечню и трудоемкости выполняемых работ. В настоящее время все большее распространение получает профилактическая система ТО и ремонта машин по их фактическому техническому состоянию. При этом объем, периодичность выполняемых работ определяется фактическим техническим состоянием агрегатов, систем, узлов и машины в целом [ПО, 111]. Периодический контроль технического состояния машины по основным диагностическим параметрам позволяет обеспечить своевременное выполнение назначенных работ и, благодаря этому, повысить уровень надежности машины. Система управления качеством технической эксплуатации машин предусматривает выполнение технического диагностирования в составе ТО и ремонтов, обеспечивая их проведение по фактическому техническому состоянию машины. Диагностирование организуется в соответствии с ГОСТ 27518-87 «Диагностирование изделий. Общие требования», ГОСТ 25044-81 «Диагностирование автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин», СП 12-105-2003 «Механизация строительства. Организация диагностирования строительных и дорожных машин», МДС 12-20.2004 «Механизация строительства. Организация диагностирования строительных и дорожных машин. Диагностирование гидроприводов» [20,23,60,86]. В результате технического диагностирования оценивается и прогнозируется техническое состояние машины, остаточный ресурс ее агрегатов, осуществляется поиск и локализация неисправностей и отказов. Система технического диагностирования представляет собой совокупность средств, методов и объекта диагностирования, а также исполнителей, осуществляющих диагностические операции [95]. Основными задачами технического диагностирования являются: контроль технического состояния, поиск (локализация) места отказа (неисправности), определение причины отказа (неисправности), прогнозирование технического состояния [19].
Результаты технического диагностирования являются основанием для решения вопроса о дальнейшем характере и режиме использования машины [98], времени постановки ее в ремонт, номенклатуре и объеме ремонтно-профилактических работ, включая замену составных частей.
В национальном стандарте ГОСТ Р 27.001-2009 «Надежность в технике. Система управления надежностью. Основные положения» под системой управления надежностью (СУН) понимается совокупность всех средств предприятия по управлению надежностью. При этом объектом СУН является не только изделие, но система, комплекс, комплект, программные средства, персонал или их сочетание. Концепция и структура системы национальных стандартов включает в себя рекомендации по проектированию надежности систем и диагностическим проверкам с учетом человеческого фактора [24, 25, 26, 27, 28].
Описание процесса технического диагностирования условными вероятностными функциями распределения измеряемого диагностического параметра
В исследованиях обычно используются лишь такие тесты, которые как диагностические методы оценки состояний отдельных психических функций человека-оператора прошли проверку, а надежность их доказана в предшествовавших исследованиях. Такими тестами могут являться красно-черные таблицы, позволяющие изучать устойчивость внимания человека при различных состояниях центральной нервной системы (например, в процессе развития утомления или восстановления), таблицы со случайным расположением чисел для изучения продуктивности зрительного поиска, корректурная проба (вычеркивание заданных букв или цифр из числа случайно расположенных знаков) (см. рис. П.2), позволяющая оценивать скорость приема и переработки информации [18, 30, 55, 56].
Многочисленными экспериментальными исследованиями установлена связь между успешным выполнением операций, решением логических задач с учетом эмоционального напряжения. Установлено правило, согласно которому, каждому типу деятельности соответствует свой оптимум эмоционального напряжения, при котором эта деятельность выполняется наиболее успешно. Это правило подтверждается как для человека-оператора технических систем, так и для любой трудовой деятельности человека. Продуктивность работы оператора зависит от его информационной загрузки и уровня психического напряжения. Недостаток прагматической информации ведет к возникновению отрицательных эмоций, к эмоциональному перенапряжению, которое неблагоприятно сказывается на эффективности труда и состоянии здоровья. С другой стороны, чрезмерный автоматизм, привычность, монотонность деятельности устраняют эмоции вообще, в результате чего появляется состояние безразличия, деятельность становится утомительной, а его продуктивность снижается [84].
Наиболее ярко психическая напряженность проявляется в сложных, особенно опасных для жизни ситуациях. Большинство исследований этого состояния проводилось на людях, поэтому результаты могут быть использованы в инженерной практике. В частности, было установлено, что при запредельных формах психического напряжения у человека ухудшается один из наиболее важных для операторской деятельности показателей — скорость переработки информации [35, 88, 101].
Скорость переработки информации человеком-оператором в зависимости от степени напряженности его работы может изменяться в пределах от 4 до 60 бит/с. При этом надежность переработки всей поступившей информации зависит от напряженности предшествовавшей работы. В условиях кратковременного напряжения за счет компенсаторных возможностей организма, оператор может увеличить скорость переработки информации до максимального значения, обеспечивая при этом 95%-ную надежность безошибочного выполнения операций. В экспериментальных исследованиях высокую надежность в переработке информации операторы показывают при скорости переработки информации от 8 до 16 бит/с [55]. В то же самое время выполненные вероятностные оценки с использованием исходных данных [55] позволили определить уровни надежности для значений оптимальной скорости переработки информации от 8 до 12 бит/с (рис. 1.5).
Улучшить показатели надежности оператора можно путем обучения и тренировок. Эти меры приводят к сокращению времени ответной реакции и уменьшению числа ошибок [55, 65, 100].
В технической диагностике ДСМ, с использованием различных ТСД, учет психофизиологического состояния и продуктивности психических функций оператора-диагноста позволит обоснованно оценивать системы диагностирования по критерию достоверности и показателям точности измерения ДП.
В соответствии с требованиями МДС 12-8.2007 «Рекомендации по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин» техническое диагностирование составных частей ДСМ осуществляется по их составным частям при различных технических воздействиях (табл. П.З) [59].
Из всех составных частей ДСМ можно выделить двигатель как сложный по конструктивному исполнению агрегат силовой установки машины, ответственный по своему назначению и требующий в процессе эксплуатации значительного объема диагностирования. Ресурс двигателя в значительной степени определяет ресурс машины в целом.
Комплексное функциональное диагностирование двигателя выполняется по его обобщенным показателям (мощностному — мощность эффективная; экономическому показателю - часовой расход топлива; экологическим показателям — дымность выпуска отработавших газов, содержание CnHm, содержание NOx), интегральным показателям (угар картерного масла, расход картерных газов), а также другим ДП.
Мощностные показатели, в том числе эффективная мощность двигателя, определяется тормозными и бестормозными методами.
Бестормозной метод определения мощности двигателя в неустановившемся режиме (динамический метод) основан на измерении углового ускорения коленчатого вала в режиме свободного разгона. При этом частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивается в пределах от минимального значения до максимального значения. При резком увеличении подачи топлива дизельный двигатель в определенный промежуток времени работает с полной нагрузкой, преодолевая момент инерции вращающихся частей кривошипно-шатунного механизма (КШМ).
Для реализации данного метода разработан ряд приборов, например: измерители мощности ИМД-Ц, ИМД-ЦМ, ИМ-1, МК-8-007, ИК-1, мотор-тестер М-3-2 (табл. 1.4) [33, 53, 58, 97, 98, 110, 111].
Измерители мощности ИМ-1, МК-8-007, ИК-1 имеют аналоговую индикацию результатов измерений ускорений разгонов (частоты вращения коленчатого вала). Для повышения достоверности результатов измерений в приборе ИМ-1 осуществляется усреднение трех последовательных циклов измерений (принцип измерения углового ускорения в приборе основан на реализации соотношения приращения скорости или частоты вращения коленчатого вала к приращению времени). Причем, для исключения ошибки показаний от работы ускорительного насоса при первом цикле разгона коленчатого вала измерение не производится. Прибор МК-8-007 (Чехия) имеет аналоговую индикацию результатов измерений на ленте самописца. Прибор ИК-1 в отличие от МК-8-007 имеет дополнительное запоминающее устройство.
Оценка точности и достоверности измерений частоты вращения коленчатого вала двигателя измерителем мощности
При комплексном диагностировании двигателя и систем силовой установки используются комплекты приборов, например, КИ-13924 или ПДК. В состав комплекта ПДК входят также механотестер топливной аппаратуры (МТА-2), анализатор герметичности цилиндров (АГЦ-2), устройство для проверки системы топливоподачи низкого давления (ПНД), стетоскоп (СФСК), электрический тестер (ЭТ) [123].
Счетчик газа РГ-40-1 и приборы КИ-4887-11, КИ-13671 не в полной мере отвечают потребностям диагностирования двигателей ДСМ по параметру расхода картерных газов с целью оценки технического состояния ЦПГ и прогнозирования их ресурса. Для измерения малых и больших расходов картерных газов в пределах 0,67 - 100 л/мин могут использоваться счетчики газа камерные СГК-4 [98].
Совершенствование приборов для измерения расхода картерных газов обеспечивается путем расширения диапазона измеряемых значений ДП и устранением их конструктивных недостатков, которые оказывают существенное влияние на точность и достоверность измеряемого параметра.
Следует отметить, что в технологическом руководстве [98] не оговорено число измерений в серии, а также количество серий измерений (общее число измерений) для обеспечения необходимой точности и получения достоверных оценок по параметру расхода картерных газов.
Полезная модель RU 2347195 может обеспечить большую надежность диагностирования по указанному выше параметру при повышении точности и расширении диапазона измерений, снижении трудоемкости диагностирования [71]. В настоящее время объемный гидравлический привод является основным типом привода строительных, дорожных и других машин, используемых в строительстве. Уменьшение затрат на техническое обслуживание и поддержание гидроприводов машин в исправном состоянии возможно за счет применения различных технических средств и методов диагностирования. Техническая диагностика гидроприводов позволяет устанавливать и корректировать сроки и объем работ по обслуживанию и ремонту гидрофицированных машин, исключать ненужные разборочно-сборочные работы, определять действительную потребность в регулировках, прогнозировать остаточный ресурс и наработку гидроагрегатов. Согласно МДС 12-20.2004 «Механизация строительства. Организация диагностирования строительных и дорожных машин. Диагностирование гидроприводов» при диагностировании гидроприводов ДСМ могут использоваться различные методы (рис. П.7). Назначение, измеряемые диагностические параметры, степень их применения, основные достоинства и недостатки приведены в таблице П.8 [60]. Методы диагностирования гидравлических приводов ДСМ по их трудоемкости условно разделяют на пять групп [7, 60, 93, 111]: — параметрический метод - наиболее трудоемкий, требует отвода из гидравлической системы потока рабочей жидкости; — методы амплитудно-фазовых, переходных характеристик и термодинамический требуют установки в гидравлическую систему датчиков, имеющих контакт с рабочей жидкостью; — методы спектрального анализа и индикации продуктов износа и инородных примесей требуют отбора проб рабочей жидкости; — акустический, виброакустический, силовой и метод измерения скорости нарастания усилия на исполнительном элементе требуют установки датчиков, не имеющих контакта с рабочей жидкостью; — кинематический метод, наименее трудоемкий, не требует установки специальных датчиков. Параметры диагностирования гидроприводов ДСМ представлены на рисунке П.9. При диагностировании гидроприводов обязательному контролю подлежат как общие, так и индивидуальные для каждого типа гидромашин и гидрооборудования параметры [60]. За последние годы разрабатывались и постоянно совершенствовались различные ТСД гидроприводов ДСМ, в том числе комплексные микропроцессорные приборы и системы диагностирования гидроприводов.
Так, например, комплект оборудования для диагностирования и настройки СДМ-6-450 внедрен в 20-ти регионах РФ. По оценкам предприятий, эксплуатирующих ДСМ, использование этой системы на 80 % сокращает трудозатраты поиска неисправностей, настройки гидроприводов машин, устраняет потери рабочей жидкости при подключении гидротестеров, исключает отказы, связанные с разрушением рукавов высокого давления. Оборудование, входящее в комплект, позволяет измерять подачу насосов и расход рабочей жидкости в элементах гидроприводов в пределах 10-400 л/мин, внутренние утечки и температуру рабочей жидкости в пределах 0-100 С, давление в гидролиниях в пределах 0,5-40 МПа, частоту вращения коленчатого вала двигателя в пределах 100-6000 мин"1. Оборудование также позволяет настраивать индивидуально первичные и вторичные предохранительные клапаны, находить места внутренних утечек в гидролиниях и оценивать их величину. Возможности комплекта по оценкам состояния и прогнозированию безотказной работы гидроприводов, - не менее 250 ДСМ в год. В систему СДМ-6-450 входят гидротестеры универсальные ГТП-6(3,4) МП, измерители расхода и к.п.д. гидролиний БРК-01-МП, блок-измерителей малых утечек рабочей жидкости в гидрораспределителях и гидроцилиндрах, измерители внутренних утечек рабочей жидкости ИВУ-002/5-МП, измерители параметров «стучащих соединений» ИПФ-01/1, анализатор загрязнения жидкости АЖЗ-02/5 [115, 118].
Лабораторией диагностики ДСМ ЗАО «ВНИИСтройдормаш» изготавливаются под заказ, а также предлагаются для реализации гидротестеры универсальные ГТП-6(3,4) МП, которые предназначены для контроля и диагностирования гидрофицированных ДСМ с открытым типом гидроприводов. В комплектацию приборов входит гидротестер, присоединительная головка, блок датчиков расхода рабочей жидкости, давления, температуры, датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, нагрузочное устройство, малопроточная гидролиния с манометром и БРС, микропроцессорный преобразователь, кабель передачи данных, адаптер, программное обеспечение. Микропроцессорный преобразователь этого гидротестера позволяет хранить первичную информацию результатов диагностирования шести ДСМ в течении 6 месяцев, с возможностью ее передачи в персональный компьютер по каналу RS-232. Программное обеспечение позволяет сводить результаты измерений в таблицы, просматривать их на мониторе, строить необходимые графические зависимости [115, 118].
Экономическая эффективность использования технических средств диагностирования двигателей силовых установок ДСМ по их ресурсному параметру
Для уменьшения случайной составляющей погрешности измерений увеличивают их число. Оценку среднеквадратического отклонения результата измерения, которая определяет собой случайную погрешность, теоретически можно сделать как угодно малой, увеличив число измерений. Однако на практике в большинстве случаев трудно обеспечить постоянство условий и самого объекта измерений в течение длительного времени, а это может при увеличении числа измерений привести к увеличению погрешности, а не к ее уменьшению.
Методом повышения точности измерений за счет уменьшения случайной составляющей погрешности является использование параллельных одновременных измерений одной и той же физической величины. Для этого необходимо использовать одновременно несколько средств измерений ДП. Результаты наблюдений, полученных при этих измерениях, обрабатывают совместно.
Кроме этих известных методов, применяют методы, позволяющие определять и исключать систематическую погрешность в процессе измерений. Последние основываются на такой организации процесса диагностирования и обработки получаемой диагностической информации, которые обеспечивают исключение погрешности или ее определение. Применение таких методов возможно и целесообразно в тех случаях, когда известна природа исключаемой систематической погрешности.
Одним из наиболее радикальных путей повышения точности измерений ДП при прочих равных условиях является использование более точных ТСД. Появление и развитие техники и микропроцессоров, обеспечивающих возможность практически полной автоматизации самых сложных измерительных процессов, позволяет использовать для увеличения точности ТСД рассмотренные выше методы повышения точности измерений.
Современное состояние и перспективы разработки и использования ТСД двигателей силовых установок и гидроприводов ДСМ отражают этапы и тенденции развития технической диагностики машин [126]. Начало первого этапа развития технической диагностики относится ко времени создания первых ДСМ, когда обслуживающий их персонал пользовался в основном органолептическими методами и методами определения параметров общей оценки технического состояния. Качество диагноза на этом этапе практически всегда определялось опытом и навыками оператора-диагноста, а для локализации неисправностей использовались достаточно простые приборы и приспособления.
Второй этап развития технической диагностики ДСМ (1960-1990 гг.) характеризуется созданием измерительных приборов, основанных на преобразовании ДП в электрические сигналы, с последующим их представлением в виде числа измеряемой физической величины или формы процесса непрерывного по значению времени аналогового вида [61]. На втором этапе развития технической диагностики ДСМ можно выделить две составляющие. Первая включает в себя измерение и характеризуется возможностью датчиков и в целом средств измерений при минимальных требованиях к оператору-диагносту. Вторая составляющая, которая характеризует интерпретацию выполненных измерений, в полной мере зависит от оператора-диагноста. Возможности и квалификация оператора-диагноста могут определять эффективность диагностического процесса.
90-е годы прошлого столетия можно считать началом третьего этапа развития технической диагностики, который характеризуется активным внедрением математического и программного обеспечения в диагностический процесс, что в ряде случаев обеспечивает замену оператора-диагноста в интерпретации результатов, получаемых такими техническими средствами, как встроенные бортовые системы технического диагностирования или комплексные микропроцессорные приборы и системы диагностирования.
В настоящее время ДСМ отечественного и импортного изготовления оснащаются приборами и устройствами контроля (электронной системой) предельного состояния рабочих параметров, системами аварийного контроля и сигнализации с электронными устройствами отображения информации, системами контроля за расходом топлива (СКРТ-10, СКРТ-20, СКРТ-30, СКРТ-45). При этом в бортовых системах контроля за расходом топлива и диагностики (БСКД Т-60) обеспечивается одновременно контроль за расходом дизельного топлива и контроль таких диагностических параметров, как частота вращения коленчатого вала двигателя, давление масла в системе смазки, температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения, скорость транспортирования (перебазировки), пройденный путь, расход топлива, температура окружающего воздуха, температура в кабине машины, нагрузки на оси и другие параметры.
Бортовая диагностика (табл. П. 11) способствует увеличению срока эксплуатации ДСМ, снижению эксплуатационных расходов. Возможность накопления данных об активных и дискретных событиях, происходящих в системах машины, упрощает техническую диагностику, снижает затраты времени на ремонт. В систему, например «Product Link», дистанционного контроля за работой машины входят приемопередающий блок, программное обеспечение для установленного на стационарной базе предприятия персонального компьютера и сеть спутниковой связи для учета наработки машины в часах, определение ее местонахождения. Система «Product Link» выполняет функции слежения и диагностики [7, 8, 106, 108].
Эффективность использования ДСМ в значительной мере зависит от их эксплуатационных свойств. Правильно организованные и выполняемые технические обслуживания и ремонты по фактическому техническому состоянию с учетом технического диагностирования машин обеспечивают поддержание на соответствующем уровне их эксплуатационных показателей, оперативное обнаружение и устранение отказов и неисправностей, а также причин, которые их вызывают. Внедряемая в отрасль система управления качеством и ресурсами предприятий, осуществляющих эксплуатацию ДСМ, предусматривает планирование и контроль качества эксплуатации машин, в том числе с использованием методов и средств технического диагностирования. Внедрение технического диагностирования машин в технологический процесс технического обслуживания и эксплуатационного ремонта обеспечивает сочетание плановых работ с работами по потребности, необходимость в которых определяется по результатам оценки их технического состояния.
