WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

«Aquamaster» - 18 шт., «Schottel» - 22 шт. Результаты оценки состояния ВРК различных типов («Aquamaster» US205; «Schottel» SRP 1010, SRP 2020, SRP 1012) систематизировались по СКЗ виброскорости в третьоктавных полосах частот и легли в основу разработок методик статистической обработки результатов и рекомендаций по нормированию вибрации.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям и прогнозированию оценок вибрации ВРК морских судов, которые позволили внедрить и использовать на морских судах с ВРК систему КС ВРК и провести классификационные освидетельствования ВРК с предъявлением РС без разборки.

Измерения уровней вибрации ВРК проводились на установившихся переменных режимах работы двигателя с фиксированной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения от 55% до 100% по однотипному классу судов в Азово-Черноморском, Средиземноморском, Балтийском районах плавания и позволили в течение семи лет наблюдений создать массив данных вибрационного контроля ВРК различного типа.

Модуль оценки виброскорости, измеренный в трёх ортогональных плоскостях (вектор наблюдения) определялся с учетом того, что корпус судна является подвижной механической системой с неопределённым числом степеней свободы:

2 2 v = vx +vy +vz, (2) где – усреднённая оценка виброскорости, v vx, vy, vz – оценки виброскорости (СКЗ) измеренные на верхнем редукторе ВРК (рис. 2).

По полученным векторам наблюдений была произведена оценка виброскорости по всем точкам контроля ВРК (рис. 2).

Для решения этой задачи были составлены таблицы измерений виброскорости (в табл. 1 приведен пример полученных значений виброскорости для пяти буксиров с ВРК «Aquamaster»), построены вариационные ряды по каждому ВРК для всех судов, произведен расчет доверительного интервала, определена математическая модель и разработана методика исследования распределения СКЗ в зависимости от функции нагрузки, которая последовательно задавалась в предельно допустимой области работы двигателя для оценки состояния ВРК.

Таблица Значения виброскорости по точкам контроля на ВРК типа US205 «Aquamaster» В качестве примера на рис. 3 представлены сгруппированные измерения виброскорости (вариационные ряды) по табл. 1 для однотипных ВРК типа US«Aquamaster» левого и правого бортов для пяти буксиров при 1600 об/мин.

Для данного распределения разница СКЗ виброскорости при 1600 об/мин составила 0,13 мм/с, что показало хорошее приближение по двум ВРК (правый и левый борт), хотя и размещенных на разных судах. Полученные результаты базируются на статистике измерений и отличаются друг от друга на величину:

при частоте вращения двигателя 1000 об/мин – 1 %; 1300 об/мин – 4,34 %; об/мин – 2,9 %. Доверительный интервал СКЗ виброскорости с вероятностью 95% в зависимости от режима работы двигателя составил ± 0,43 мм/с.

Рис. 3. Вариационные ряды измерений виброскорости ВРК типа US«Aquamaster» при 1600 об/мин По результатам экспериментальных исследований были построены зависимости распределения СКЗ виброскорости от частоты вращения двигателя.

Из примера рис. 4 видно, что полученная зависимость говорит о экспоненциальной форме кривой с приближением к некоторой предельной величине, которая принимает вид линейной зависимости и является основой при построении прогностических оценок.

Рис. 4. Зависимость уровня СКЗ виброскорости от частоты вращения для ВРК «Aquamaster» Наличие карданной передач на линии вала ВРК «Schottel», в отличие от линии вала ВРК «Aquamaster» (рис. 1) не позволяют строить анализ оценок виброскорости в допущении близкой к линейной зависимости уровня вибрации от нагрузки ВРК. Для определения СКЗ виброскорости ВРК «Schottel» был построен исходный тренд вибрационных характеристик в зависимости от частоты вращения двигателя (рис. 5).

Сравнение величин СКЗ виброскорости для ВРК типа «Aquamaster» (рис. 4) и ВРК типа «Schottel» (рис. 5) определило следующее:

– уровни вибрации ВРК, примерно одинаковых по мощности и техническим характеристикам, но с разными типами и конструкциями валолиний, отличаются в зависимости от нагрузки в 2 – 5 раз;

– уровни вибрации ВРК «Aquamaster» изменяются незначительно, в пределах 1 мм/с;

– уровни вибрации ВРК «Schottel» при увеличении частоты вращения от 1000 до 1800 об/мин возрастает примерно в 5 раз (от 56 мм/с при нагрузке 1000 об/мин и до 17 мм/с при нагрузке 1800 об/мин).

Рис. 5. Зависимость уровня СКЗ виброскорости от частоты вращения для ВРК «Schottel»:

а) распределение СКЗ с учетом второй «карданной» гармоники;

б) распределение СКЗ без второй «карданной» гармоники (исключено из спектра) Экспериментальные исследования показали, что элементом, вносящим существенный вклад в вибрацию на ВРК типа «Schottel» служит карданная передача валолинии. Для проверки этого предположения было исключено влияние второй («карданной») гармоники (рис. 5), соответствующей частоте вибрации, вносимой карданной передачей.

Анализ распределений СКЗ виброскорости с исключённой второй гармоникой (рис. 5) существенно не изменил вид распределения, с той лишь разницей, что исключение второй гармоники («карданной») привело к снижению общего уровня вибрации. Предложенный подход позволил сделать вывод о том, что источник повышенной вибрации для ВРК «Schottel» определяется работой со стороны карданной муфты линии вала.

Полученные результаты подтвердили целесообразность в дальнейших проведениях исследований и разработках рекомендаций по нормированию вибрации ВРК «Aquamaster» и «Schottel» для совершенствования их технической эксплуатации.

Для определения уровня СКЗ виброскорости на выбранных частотах вращения двигателя и оценки состояния ВРК («хорошо») применили методику исследования распределения СКЗ в зависимости от функции нагрузки, которая последовательно задавалась в допустимой по частоте вращения области работы двигателя. В соответствии с Правилами РС состояние «хорошо» – состояние механизмов и оборудования после изготовления (постройки судна) или ремонта при вводе в эксплуатацию.

По этим причинам исходное уравнение тренда вибрационной характеристики исследовалось в известной функции нагрузки ВРК – назначением испытания увеличением числа оборотов двигателя с запасом по обеспеченности механической нагрузки до допустимых значений для данного типоразмера двигателя.

Моделирование осуществлялось средствами пакета Maple 9.5 с использованием сплайн-интерполяции экспериментальных данных. Для построения математической модели, нагрузка задавалась с превышением номинальной частоты вращения двигателя в 1,25 раза, при этом распределения принимали линейный вид (рис. 6).

Предельное значение СКЗ виброскорости соответствующее предельно допустимому режиму работы для ВРК типа US205 «Aquamaster» соответствовало величине 6,5 мм/с.

Рис. 6. Прогностическая кривая распределения параметра СКЗ в пределах превышения полезной нагрузки В качестве параметра прогнозирования состояния ВРК примем отношение:

vi µ =, (3) ~ v vi где – оценка виброскорости вида (2), полученная в ходе измерений при ~ v контроле ВРК в эксплуатации, – медиана распределения вариационного ряда оценок виброскорости, совпадающая с полученной предельной оценкой (для ВРК типа US205 «Aquamaster» – 6,5 мм/с).

Изменение параметра СКЗ виброскорости вследствие износа элементов ВРК можно считать соответствующим кривой Вейбулла, в связи, с чем критеµ рием оценки параметра будет также, соответствие тренда распределения параметра кривой Вейбулла.

Функцию регрессионной оценки запишем в виде:

vi+W =, (4) ~ ~ v + vi ~ ~ vi+ v +vi где 1 – оценка виброскорости в каждом следующем измерении;

– медиана вариационного ряда оценок, уточняемая при каждом следующем измерении.

Нелинейные процессы, как следствие аварийного режима работы, являются критерием недопустимого режима эксплуатации. Алгоритм (3–4) примем параметром в организации регрессионного анализа определения изменения состояния системы в ходе эксплуатации с увеличением износа. С учетом того, что ПК судна является сложной системой, в состав которой входит ВРК, техническое состояние каждого из элементов определяется вероятностями P0 (t), P (t), P2 (t) 1 в зависимости от наработки в период эксплуатации. Очевидно также, что распределение закона вероятностей соответствует Пуассоновскому, и переход ВРК из одного состояние в другое возможно вследствие износа, аварии или ремонта.

Вероятность вибрационного состояния ВРК соответствующая оценке «Хорошее», «Удовлетворительное», определится:

n P(t) = P0 (t) P1(t) P2 (t)... = (t), (5) Pi i=P0 (t) где – вероятность состояния ВРК «Хорошее», соответствующее состояP (t), P2 (t)...Pn (t) нию ввода в эксплуатацию, 1 – вероятность состояния элементов ВРК, определяющих его параметрический тип.

С учётом (3), состояние ВРК в каждый следующий период эксплуатации можно определить решением дифференциального уравнения:

dP(t) = µeµ-, (6) dt при этом закон распределения вероятностей принимаем Пуассоновским.

Для состояния «Приемлемо» используем алгоритм (6), для прогнозирования ухудшения состояния ВРК в ходе эксплуатационного износа «Износ» на основании формулы полной вероятности (обратная функциональная зависимость):

P-1 (t) =1-P(t). (7) µ Последовательно вычисляем значения параметра (часть расчета представлена в качестве примера в табл. 2) для оценки виброскорости 6,5 мм/с (предельная оценка, соответствующая «хорошему» состоянию, рис. 6). Аргументом функции (6) определим изменение оценки 6,5 мм/с с шагом 0,1 до уровня вероятности 0,3 – 0,4, аналогично вычисляем функцию обратную (6) – (7).

Таблица Распределения вероятности для оценки состояния ВРК типа USµ «Aquamaster» в зависимости от параметра Полученные расчётные данные позволяют построить распределение вероятностей для оценки состояния ВРК «Aquamaster», соответствующего состоянию ВРК «Хорошо» и обратное распределение, соответствующее состоянию «Недопустимо» (рис. 7).

Оценку виброскорости границы «Приемлемо» определим на основе критерия выхода вероятности в область невозможного однозначного определения величины. Для нашей оценки эта граница определяется пересечением кривых «Приемлемо» и «Износ», очевидно, что область левее этой точки относится к уровню вибрации, допустимому при эксплуатации ВРК, правее – недопустимому (рис. 7).

Рис. 7. Прогноз состояния вероятности «Приемлемо» (для дальнейшей эксплуатации ВРК) и «Износ» (в ходе эксплуатации ВРК) Для предельной хорошей оценки 6,5 мм/с, оценка допустимой вибрации определяется расчетной величиной 9,60 мм/с (табл. 2).

µ В случае изменения состояния ВРК, значение параметра определяет кривую «Приемлемо» ниже величин кривой «Износ» (рис. 7).

Оценку состояния ВРК необходимо строить на основании анализа формулы полной вероятности (7). Если уровень вибрации ВРК окажется больше прогнозируемой величины, то общее состояние будет определяться вибрацией элементов ВРК с большими величинами износа.

Оценка состояния ВРК «Schottel» рассчитана и определена аналогично рассмотренной модели для ВРК «Aquamaster».

В четвертой главе выполнен анализ экспериментальных исследований вибрации ВРК «Aquamaster» и «Schottel» и предложены разработанные рекомендации по нормированию вибрации.

Задачей исследования являлось определение состояния ВРК на основе статистических данных применительно к категориям состояния (Правила классификации и постройки морских судов РС. Т.2. Часть VII, Механические установки.).

Проведенные исследования вибрационных характеристик ВРК позволили определить границы уровней СКЗ виброскорости соответствующие различным техническим состояниям и подтвердили, что прогностические оценки СКЗ виброскорости базируются на допущении соответствия эксплуатационного износа кривой Вейбулла.

По результатам вышеизложенных решений были определены трендовые эксплуатационные характеристики, что позволило оценить состояние винторулевого комплекса без вывода его из эксплуатации, а также разработать рекомендации по нормированию вибрации ВРК.

Для определения предельных значений вибрационного состояния ВРК (рис. 8–9) было сделано следующее:

1) на основании экспериментально полученных данных были построены распределения оценок виброскорости в зависимости от частоты вращения для ВРК «Aquamaster» и «Schottel» (рис. 4–5), соответствующие состоянию «хорошо»;

2) построены трендовые характеристики для оценки состояния ВРК «предельно допустимо» (переход от состояния "хорошо" к состоянию "удовлетворительно") с использованием модели изменения состояния ВРК в ходе эксплуатации (3–7).

Расчетные значения вероятности предельно допустимого («неудовлетворительно») состояния ВРК «Aquamaster» и «Schottel» по начальным параметрам виброскорости (рис. 4–5) на эксплуатационных частотах вращения двигателя приведены в табл. 3.

Таблица Предельно допустимые величины виброскорости для оценки состояния ВРК «Aquamaster» и «Schottel» Примененный подход позволил получить набор характеристик для контроля вибрационного состояния ВРК в функции нагрузки, для состояния «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».

Полученные в работе диагностические данные по вибрации ВРК сопоставлялись с Правилами РС. Согласно категорий (зон) принадлежности (Правила РС) было определено состояние ВРК, как "хорошо" (Зона «А» - состояние механизмов и оборудования после изготовления (постройки судна) или ремонта при вводе в эксплуатацию), "удовлетворительно" (Зона «В» - состояние механизмов и оборудования во время нормальной эксплуатации) и "неудовлетворительно" (Зона «С» - состояние механизмов и оборудования, при котором оно требует проведения технического обслуживания или ремонта).

Рекомендованные в нормативных документах допустимые величины СКЗ виброскорости были применены к условиям эксплуатации ВРК.

Определённые на основе модели (3–7) допустимые величины СКЗ виброскорости, применённые к условиям эксплуатации ВРК, позволяют:

– рассчитывать эксплуатационный износ по измеренным трендам СКЗ виброскорости;

– прогнозировать развитие вибрационной динамики ВРК на основе периодических измерений;

– применять полученные оценки в безразборной диагностике состояния ВРК.

Для удобства и визуального обзора категорий состояния ВРК «Aquamaster» и «Schottel», статистически обработанные уровни допустимых значений вибрации ВРК по СКЗ виброскорости (табл. 3) сведены в графическую зависимость (рис. 8 – 9), которая может быть рекомендована для оценки состояния ВРК в эксплуатации.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»