4.3 Экономическая оценка систем технического диагностирования

Повышение надежности при улучшении эффективности — актуальная задача. Ее решение в современных условиях возможно различными способами, в том числе применением технического диагностирования. Однако бессистемное насыщение объекта средствами для получения информации о состоянии его подразделений может привести к необоснованным решениям. Обоснованием может служить экономическая оценка суммарного эффекта, определяемого снижением затрат на эксплуатацию и дополнительными затратами на систему объективной инструментальной оценки состояния в любой момент эксплуатации.

Необходимая количественная оценка может быть дана на основе анализа структуры затрат на эксплуатацию. Основные затраты на эксплуатацию дизеля составляют затраты на топливо и смазочные материалы, обслуживание и ремонт, заработную плату и затраты, связанные с простоем из-за отказов.

Применение диагностирования позволяет улучшить экономичность дизеля вследствие поддержания состояния агрегатов и систем на высоком техническом уровне. Экономия топлива может быть оценена по формуле

где с_т — стоимость топлива;

С_т._р — расход топлива за полный ресурс дизеля;

G_т._р.—приращение эксплуатационного КПД вследствие применения диагностирования.

Аналогично для масла

где с_м и G_м — стоимость и расход масла за полный ресурс;

Δ_мд — доля относительного уменьшения расхода масла в связи с диагностированием.

Профилактические работы регламентируются техническими условиями на эксплуатацию. Узлы, агрегаты и системы, охватываемые диагностированием, подвергаются воздействиям для восстановления функций только при достижении предельно допустимого состояния. С учетом указанного эффект будет определяться разницей этой части затрат для недиагностируемого и диагностируемого дизеля:

где q — число диагностируемых подразделений дизеля;

с_iпд и с_iп — стоимость профилактических работ однотипных диагностируемых и недиагностируемых подразделений при их количестве соответственно К_iпд и К_iп

Затраты на ремонт складываются из затрат, определенных регламентом и связанных с внезапными отказами. При проведении расчетов считают, что внезапные отказы диагностируемых подразделений исключаются. Эффект от снижения затрат на ремонт

где и — стоимость среднего ремонта для диагностируемого и и недиагностируемого дизеля;

—стоимость капитального ремонта для диагностируемого и недиагностируемого дизеля;

m— общее количество подразделений дизеля;

—стоимость восстановления дизеля после внезапного отказа p- подразделения при параметре потока отказов

—полный ресурс дизеля.

Изменение заработной платы можно оценить, используя зависимость:

где —среднегодовой фонд заработной платы одного работника из персонала, обслуживающего соответственно двигатель и СТД;

n_б и n_д — количество персонала, обслуживающего дизель при отсутствии СТД и при ее наличии;

n_стд — количество персонала, обслуживающего систему, при охвате одной системой M дизелей;

T_год — время работы в году.

Затраты, связанные с простоем дизеля, делятся на затраты, обусловленные регламентными, ремонтными работами, а также внезапными отказами, поиском и устранением причин. Снижение этой части затрат определяет дополнительную работу, произведенную дизелем. Можно считать, что в диагностируемых подразделениях нет внезапных отказов.

Эффект от дополнительно произведенной работы

где - время профилактических работ при диагностировании дизеля и без него;

—время соответственно среднего и капитального ремонтов дизеля при диагностировании и без него;

Т_вр — время восстановления дизеля после внезапного отказа р-го подразделения.

Необходимо учесть дополнительные затраты на изготовление и эксплуатацию СТД:

где с_п, с_и и с_р — затраты соответственно на проектирование и эксплуатацию, изготовление и ремонт СТД.

Суммарный экономический эффект эксплуатации дизеля и СТД складывается из снижения абсолютных затрат на эксплуатацию дизеля и затрат, определяемых применением СТД:

Рисунок 4.1 – Зависимость суммарного эффекта применения СТД

Принципы, положенные в основу приведенной выше методики, позволили провести ориентировочный расчет рациональной системы диагностирования. Результаты расчета сведены в таблице 4.1 и представлены на графиках рисунок 4.1. Для возможности некоторых последующих обобщений все численные значения затрат на эксплуатацию отнесены к первоначальной стоимости дизеля.

Таблица 4.1 – Относительные затраты

Конструктивные подразделения дизеля	Относительные затраты
	плановые на регламентные рабоыт	на восстановление после отказа	на запасные части		на простои
			плановые	неплановые	плановые	неплановые
Коленчатый вал	0,006	0,006…0,025	0,007	0,01	0,003		0,005
Шатунно-поршневая группа	0,0036	0,025…0,075	0,007	0,003	0,001		0,0015
Подшипники коленчатого вала	0,006	0,02…0,08	0,007	0,02	0,006		0,01

Таблица 4.2 – Относительная эффективность диагностирования

Конструктивные подразделения дизеля	Относительная эффективность диагностирования
	с учетом экономии топлива	суммарная	суммарная с учетом увеличения работ вследствие уменьшения простоя
Коленчатый вал	0,0186…0,0376	0,0186…0,0376	0.17…0,19
Шатунно-поршневая группа	0,083..0,133	0,101…0,17	0,40…0,47
Подшипники коленчатого вала	0,083..0,143	0,184...0,313	0,634…0,763

Учитывая широкие пределы изменения затрат на восстановление после отказа для дизелей различного класса и назначения, в таблице 4.1 для расчетов использованы крайние пределы величины с_вр.

Установлено, что применение СТД позволит снизить эксплуатационный расход топлива на 2...3%- Эти данные относятся к судовым дизелям большой мощности, техническое состояние которых меняется менее существенно (за равный промежуток времени), чем двигателей других классов и назначения. Кроме того, в силу специфики эксплуатации рассматриваемых энергетических установок предусмотренные регламентом регулировочные и ремонтные работы проводят с соблюдением сроков и объемов.

По мере снижения агрегатной мощности и, следовательно, первоначальной стоимости, а также роста быстроходности уменьшается полный ресурс двигателя. Именно он определяет время, за которое происходит ухудшение состояния конструкции, приводящее к нецелесообразности дальнейшей эксплуатации в результате невосполнимых потерь, в том числе снижения экономичности.

Значительное снижение полного ресурса объясняется не только ростом механической напряженности, но и несвоевременным проведением регулировочных и ремонтных воздействий на техническое состояние. Не будет ошибкой утверждение, что улучшение экономичности быстроходных автомобильных и тракторных двигателей может достигать при применении СТД 8... 10 %

При проведении исследования было принято, что применение СТД улучшает эксплуатационную экономичность на = 0,05. Такое же значение имеет и .

Согласно прогнозам одним из результатов применения СТД должно стать увеличение полного ресурса дизеля на 20...50 %.

Однако для этого необходима длительная совместная эксплуатация двигателя с СТД. Поэтому принято