4.2 Принципы структурного построения систем технического диагностирования

Различают следующие типы систем: бортовые, стационарные, комбинированные. Основным принципом бортовой системы является максимальное приближение двигателя и СТД, их неразрывная конструктивная связь, функционирование как единого целого в любой момент эксплуатации.

Стационарная система предусматривает ее закрепление на предприятиях со значительным количеством подвижных средств с энергетическими установками, для которых применение бортовых систем экономически нецелесообразно. Сюда можно отнести железнодорожные депо, предприятия автомобильного транспорта, речного флота, морского флота, имеющие в наличии малогабаритный состав двигателей сравнительно небольшой мощности.

Комбинированная СТД занимает промежуточное положение. В ней могут быть предусмотрены сбор и первичная обработка информации на борту подвижного средства. Установление диагноза и прогноз осуществляются в результате передачи информации на базисное подразделение СТД.

Решение о типе СТД для судовых дизелей зависит от ряда факторов: габаритов, необходимых для СТД, и возможности высвобождения пространства для нее; наличия в других системах судна ЭВМ и ее резервов; типа дизеля, оборудуемого системой диагностирования (главный, вспомогательный и др.); количеством энергетических установок, обслуживаемых данной СТД; соотношением затрат постройки и эксплуатации СТД и ожидаемого экономического эффекта эксплуатации данного дизеля.

Система технического диагностирования включает следующую аппаратуру:

• приема диагностических сигналов от соответствующих структурных подразделений дизеля (первичные преобразователи);

• усиления и преобразования сигналов в унифицированный сигнал (вторичные преобразователи);

• ввода сигнала в вычислительное устройство (устройство связи с объектом);

• собственно вычислительное устройство, обеспечивающее расчеты по заранее разработанным алгоритмам и позволяющее обрабатывать информацию с целью установления диагноза, получения прогностических данных, хранения информации;

• представления информации (печатающее устройство, дисплей);

• пульт управления СТД, обеспечивающий ее включение и выключение, вызов необходимой информации;

• ручного ввода информации;

• питания СТД электроэнергией (от сети 220 В, 50 Гц или автономных источников энергии и т. д.);

• преобразования электроэнергии в соответствии с потребностями отдельных контуров СТД;

• защиты информации при прекращении питания;

• аварийных источников электроэнергии;

• контроля функционирования самой СТД.

Согласно ГОСТ 20417—75 устанавливаются следующие виды системы диагностирования по используемым средствам: с универсальными и специализированными средствами. В системах с универсальными средствами диагностирования значения сигналов в каналах связи должны быть стандартизованы или унифицированы. В дальнейшем будем пользоваться термином первичная аппаратура, имея в виду первичные и вторичные преобразователи.

В соответствии с информацией, предусмотренной создаваемым алгоритмом, необходимо осуществлять измерение следующих величин: температуры среды (воздуха, продуктов сгорания, картерных газов, масла, воды); давления среды (воздуха, продуктов сгорания, картерных газов, масла, воды); состава среды (продуктов сгорания, газов в картере, воздуха на впуске дизеля); расхода среды (воздуха, продуктов сгорания, картерных газов, топлива, масла, воды); частоты вращения (коленчатого вала, ротора турбокомпрессора); виброакустических характеристик (перемещения, скорости, ускорения, уровня шума); содержания элементов металла в продуктах износа в масле и отложениях. В зависимости от задач, решаемых локальными алгоритмами, требуется измерение мгновенных или осредненных значений перечисленных величин. Последнее формирует определенные характерные требования к создаваемой аппаратуре приема и преобразования сигнала, например, быстродействие и др.

Первичная аппаратура может быть стационарной, т. е. устанавливаемой на конкретный объект на весь период эксплуатации (с учетом ресурса). При этом должно быть предусмотрено исполнение, обеспечивающее демонтаж первичной аппаратуры на работающем двигателе. При невозможности выполнить это условие допускается применение встроенной аппаратуры, демонтируемой только при разборке диагностируемого узла, агрегата, системы (допустимо в исключительных случаях); переносной, предназначенной для демонтажа и установки на другой объект в процессе диагностирования; смешанной, в которой предусмотрено применение встроенной и переносной первичной аппаратуры.

Математическое обеспечение представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, реализующих алгоритмы диагноза, приведения, сравнения, комментариев (рекомендаций), накопления, прогноза. В технической документации каждого дизеля, подвергаемого диагностированию, должен быть полный объем диагностических параметров, соответствующих его (дизеля) исходному состоянию, приведенных к стандартным условиям окружающей среды (т. е. эталонные параметры).

Математическое обеспечение должно предусматривать наличие данных о предельных значениях диагностических параметров. Должно быть обеспечено определение мгновенных значений диагностических параметров и оценка технического состояния диагностируемых элементов в любой момент эксплуатации. Алгоритмы и программы оценки остаточного ресурса узла, агрегата и т. д. или выхода технического состояния за допустимые пределы должны иметь вывод на регистрацию (печать или индикацию). Должно быть предусмотрено накопление и хранение 5...15 последовательно замеряемых значений каждого из диагностических параметров с указанием времени наработки в моменты их замеров.

Обработка данных для оценки остаточного ресурса (прогноз) ведется не менее чем по пяти последним замерам. Однако программа может обеспечивать поиск оптимального полинома с сокращением количества используемых точек. При автоматической регистрации измеряемых параметров используемая в. СТД ЭВМ должна иметь устройства связи с объектом.

Ввод исходных данных осуществляется автоматически. Для некоторых информативных параметров допускается ручной ввод.

Информационно-вычислительное устройство СТД должно строиться по модульному принципу с максимальной унификацией однотипных узлов для обеспечения компактности, легкости замены, возможности наращивания или сокращения связанных с выходом из строя или изменения объема и содержания диагностической информации.

В конструкции СТД должно быть предусмотрено: представление результатов диагноза и прогноза через цифровую печать, а также в буквенно-цифровой видеозаписи; устройство защиты накопленных данных в случае перерыва в питании; автоматическое устройство перевода СТД на автономное питание от индивидуального источника электроэнергии; устройство ручного ввода определяемых отдельно диагностических и других необходимых параметров; устройство замера времени работы СТД.

В конструкции дизеля должны быть предусмотрены места под установку и крепление первичных преобразователей сигналов в соответствии с алгоритмом и программой диагностирования. Выбор мест для установки первичных преобразователей должен осуществляться с учетом сохранения неизменными (при их установке) процессов в сопряженных средах и состояния конструкции. Места под установку преобразователей должны обеспечивать легкий доступ к последним. Они определяются таким образом, чтобы первичные преобразователи, будучи установленными, не представляли помех для обслуживания и регулировок других узлов и агрегатов.

Конструкция узлов крепления первичных преобразователей должна обеспечивать легкий монтаж — демонтаж без остановки дизеля. При наличии встроенных первичных преобразователей, демонтаж которых не может быть осуществлен без разборки узлов дизеля, в конструкции последнего необходимо предусматривать решения, обеспечивающие надежную работу устройств измерения.

Конструктивные решения узлов и систем дизеля должны обеспечивать защиту устройств измерения от помех, искажающих результаты измерений.