Введение к работе
Актуальность темы. Основным фактором, определяющим рентабельность работы судов различного функционального назначения, является научно -обоснованная система технической эксплуатации (ТЭ) их дизельных энергетических установок(ДЭУ), в значительной степени зависящая от эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и уровня работоспособности элементов комплекса главный двигатель-обслуживающие системы (ГД-ОС). Это подтверждается следующими данными: доля повреждений относительно судна в целом составляет ~ 90%; затраты, связанные с ТЭ - ~ 70%; объем работ по техническому обслуживанию (ТО) - ~ 40%; стоимость расходуемого топлива от себестоимости перевозимого груза — 50%. Опыт ТЭ показывает, что более 80% аварийных ситуаций (в частности, на море) обусловлены субъективными причинами, связанными с человеческим фактором, а одной из основных является отказ в работе ГД и элементов обслуживающих систем. Соотношение отказов в количественном выражении примерно равное. В сложившейся ситуации с позиций повышения эффективности ТЭ ДЭУ и рентабельности работы судна в целом первостепенное значение приобретают вопросы оценивания и прогнозирования ФН элементов комплекса ГД -ОС. Для решения задачи в такой постановке необходим механизм управления ФН (МУФН), основывающийся на использовании информационных технологий.
Диссертационная работа посвящена решению важной научно - технической задачи, связанной с повышением эффективности ТЭ комплекса (ГД - ОС) судовой ДЭУ, путем разработки информационного и алгоритмического обеспечения управления ФН элементов топливной, воздушной и системы охлаждения.
Объект исследования - элементы главного судового двигателя и его систем.
Предмет исследования - функциональная надежность элементов комплекса ГД-ОС и механизм по ее управлению при ТЭ.
Цель диссертационной работы - повышение эффективности ТЭ комплекса ГД-ОС на основе оценивания, прогнозирования ФН его элементов и перевода на систему ТО по фактическому техническому состоянию (ТС).
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
Анализ сложившихся проблем в области ТЭ главного двигателя судовой ДЭУ и возможные пути повышения его эффективности.
Обобщение существующих проблем в области ФН и анализ основных направлений по ее исследованию на основе системного подхода.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ()
Систематизация методов обеспечения ФН на различных этапах "жизненного" цикла.
Обоснование выбора объектов исследования, разработка методики обработки статистической информации и оценивания их ФН.
Проведение статистических исследований ФН элементов комплекса ГД - ОС с использованием метода экспертных оценок и фактологической информации.
Разработка математических моделей прогнозирования безотказной работы элементов комплекса ГД - ОС в основном эксплуатационном периоде и оценивания расходования их ресурсного потенциала(РП) на основе энтропийного подхода.
Создание нормативной базы диагностических показателей для оценивания текущего ТС элементов систем ГД в эксплуатационных условиях.
8. Анализ стратегий ТО и ремонта элементов систем ГД на основе суще
ствующих моделей и обоснование перевода их на обслуживание по фактиче
скому ТС.
9. Разработка комплекса мероприятий по обеспечению ФН элементов сис
тем ГД в процессе их ТЭ на основе контроля ТС, концепции его восстановления
и определения оптимального объема сменно - запасных частей (СЗЧ).
10. Разработка структуры механизма по управлению ФН элементов сис
тем ГД и его формирование на основе информационно - статистического банка
данных.
Методы исследования основываются на: экспертной оценке ФН элементов систем ГД с использованием информации в виде аргументированных мнений специалистов различного квалификационного уровня, ее формализацией, обработкой, анализом и интерпретацией; использование общего закона надежности технического изделия, принципов системного анализа, математической статистики, моделирования, РП, регрессионных функций и корреляционного анализа.
Научная новизна полученных результатов состоит:
Во-первых, обоснована постановка и решение задачи перевода элементов комплекса ГД-ОС на менее затратную систему ТО и ремонта по фактическому состоянию на основе созданной информационной базы.
Во-вторых, получены закономерности изменения показателей безотказности от наработки, определены зоны приработочного и стабилизированного режимов, выявлены узлы и детали с минимальным уровнем работоспособности.
Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ()
В-третьих, разработаны критерии сравнительного оценивания расходования РП в процессе ТЭ и математические модели прогнозирования безотказной работы, основанные на аппроксимации статистических данных с применением нелинейного МНК и интерполирования сплайнами.
Теоретическое значение результатов состоит в получении обобщенных показателей, критериев и математических моделей, позволяющих производить оценивание и прогнозирование ФН элементов комплекса ГД - ОС в пределах межремонтного эксплуатационного периода (МРП).
Практическая значимость исследований заключается в создании механизма по управлению ФН элементов комплекса ГД-ОС, позволяющего перевести их на систему ТО по фактическому состоянию.
Основные положения, выносимые на защиту:
Информационное и алгоритмическое обеспечение по управлению ФН элементов топливной, воздушной и системы охлаждения ГД ДЭУ в процессе их ТЭ.
Информационно-статистический банк данных по оцениванию ТС и прогнозированию безотказной работы.
3. Нормативная база ДП, комплекс мероприятий по контролю и учету ТС .
Апробация и внедрение результатов исследований.
Материалы диссертации обсуждались в Санкт-Петербурском государственном университете водных коммуникаций, Морской государственной академии имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, опубликованы в виде докладов, тезисов в материалах Международных научно - технических конференций, проводимых в Пензенском государственном университете (г. Пенза, 2007г.), Санкт-Петербурском государственном политехническом университете (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова(2007,2009, 20Юг) и научных статей в трудах Института системного анализа Российской академии наук (ИСА РАН) "Динамика неоднородных систем", используются при разработке учебных программ эксплуатационной направленности в МГА имени адмирала Ф.Ф. Ушакова и ее филиалах, нашли отражение в изданном (в соавторстве) учебном пособии, в эксплуатационной практике судоходных компаний ОАО "Ново-шип" (г. Новороссийск), ООО "Кристал Марин" (г. Ростов - на - Дону).
Структура диссертации: оглавление; перечень условных сокращений; введение; четыре главы (132 страницы); заключение; списки использованных источников (112 наименований) и опубликованных научных работ (18); содержит 49 таблиц и иллюстраций; приложение на 69-ти страницах, акты использования и внедрения результатов исследования.
6 Print to PDF without this message by purchasing novaPDF ()
