Техническое диагностирование

Техническое состояние объекта оценивается по результатам техниче- ского диагностирования. Под техническим диагностированием понима- ется процесс определения технического состояния объекта с определен- ной точностью.

Любой объект технического диагностирования (механизм, конструк- ция корпуса судна и т.д.) обладает определенной структурой, то есть упо- рядоченной совокупностью комплексов совместно работающих элемен- тов, которые образуют конструкцию объекта, обеспечивающую выполне- ние заданных функций.

Структура объекта определяется макро- и микроструктурой. Макро- структуру характеризуют такие параметры, как количество, взаимное рас- положение, форма и размеры взаимодействующих элементов (деталей); микроструктуру – точность сопряжения деталей и шероховатость сопря- гаемых поверхностей.

 

 

В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура постоянно изменяется. Например, количество и взаимное расположение деталей ДВС (поршни, шатуны, втулки цилиндров и т.д.) остается постоянным (макроструктура), а их взаимосвязь в сопряжениях (микроструктура) постоянно изменяется вследствие изнашивания и других процессов разрушения.

В некоторых случаях возможны изменения и в самих структурных элементах (деталях), например, деформация коленчатого вала ДВС, та- релки клапана и т.д. Если говорить о конструкциях корпуса судна, то здесь прежде всего наблюдается изменение макроструктуры. Так, на на- ружной обшивке корпуса в процессе эксплуатации появляются различные деформации в виде гофр, бухтин и т.д. Изменяется также микроструктура элементов – увеличивается шероховатость поверхностей и, в частности, наиболее интенсивно подводной части корпуса судна.

Учитывая, что в процессе эксплуатации структурные параметры объ- екта постоянно изменяются, можно говорить о техническом состоянии объекта в каждый данный момент времени. Изменение структурных па- раметров влечет за собой и определяет изменение выходных параметров, таких, как скорости хода судна, расхода топлива, изменение мощности и т.д. Взаимосвязь структурных и выходных параметров при определенных условиях позволяет принимать в некотором приближении выходные па- раметры за косвенные диагностические признаки технического состояния контролируемого объекта. Например, по изменению скорости хода при прочих равных условиях можно судить об изменении шероховатости под- водной части корпуса судна, по повышенному расходу топлива – о нару- шении регулировки и об износе деталей ДВС и т.д.

Особого рассмотрения требуют безразборные методы технического диагностирования.

Под техническим диагностированием понимают процессы определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точно- стью. При диагностировании значения параметров технического состояния сравнивают с допустимыми отклонениями от номинального уровня.

Любой объект технического диагностирования имеет вполне опреде- ленную макро- и микроструктуру. Макроструктура характеризует количе- ство, взаимное расположение, форму и размеры взаимодействующих де- талей. Микроструктура – это точность сопряжений деталей и шерохова- тость сопрягаемых поверхностей. В процессе эксплуатации макроструктура механизма остается, как правило, постоянной, а микроструктура, наоборот, постоянно изменяется, при этом изменяется и характер работы механизма.

Своевременное техническое диагностирование позволяет без разбор- ки механизма определить необходимый объем ремонтных работ для со- хранения его работоспособности на должном уровне. Существуют две

 

 

системы диагностирования – локальная и общая. Локальная система включает методы и средства оценки технического состояния отдельных узлов и систем механизма, для чего максимально используют данные штатных приборов. Общая система диагностирования оценивает техниче- ское состояние механизма в целом по группе наиболее существенных па- раметров. Такими параметрами являются – удельный расход топлива, температура отработавших газов по цилиндрам, давление сжатия и сгора- ния, акустические и вибрационные характеристики, зазоры в трущихся парах и т.п. Для определения этих и других параметров, помимо штатных приборов, используют различную измерительную аппаратуру, например, индикаторы, анализаторы вибрации, спектрофотометры, инфракрасные бесконтактные датчики, торсиометры и т.п. Современные методы диагно- стирования основываются на индицировании ДВС, определении мощно- сти и расхода топлива, на виброакустике, на спектральном анализе масла и на применении волокнистой оптики.

Первый метод позволяет своевременно выявить нарушения в системе топливоподачи, которые снижают не только мощностные показатели, но и приводят к возрастанию износов основных деталей ДВС. Характер инди- каторной диаграммы позволяет оценить отклонения рабочего процесса в цилиндрах двигателя и наметить мероприятия по их устранению.

Виброакустические методы применяются для оценки упругих колеба- ний от ударов сопряженных деталей. Если двигатель имеет увеличенные зазоры в сопряженных деталях, то при его работе возрастает интенсив- ность ударов и, соответственно, энергия вибрации. По величине вибрации можно определить зазор, например, между поршнем и втулкой цилиндра, в подшипниках шатуна и коленчатого вала и т.д.

Диагностирование, основанное на спектральном анализе масла, взято- го из картера двигателя, позволяет оценить концентрацию того или иного элемента (железа, хрома, меди, свинца и т.д.) в масле выше допустимого значения, что свидетельствует о наступлении повышенного износа и не- обходимости ремонта.

Метод диагностирования отдельных деталей ДВС, основанный на при- менении волокнистой оптики, позволяет обследовать детали в закрытых по- лостях. Например, с помощью специального устройства с волокнистым све- топроводом через форсуночное отверстие можно оценить техническое со- стояние клапанов, рабочей поверхности втулки цилиндра и днища поршня.

Для приближенной оценки общего технического состояния судовых ДВС используют симплекс Cu, который определяют по формуле

 

Cu =

pe

tв. г. + (ts ¢ - ts)

, (1.1)

где pe – давление сжатия, МПа;

 

 

tв.г. – температура выпускных газов, °С;

ts ¢, ts

– температура продувочного воздуха при эксплуатации и при стендовых испытаниях («номинальная»), °С.

В процессе эксплуатации ДВС величина Cu постепенно снижается. Определив текущее значение симплекса Cu и зная его номинальное зна- чение, подсчитывают коэффициент технического состояния двигателя:

kт. с. = 1 - (D Cud), (1.2)

где D Cu – отклонение от номинального значения;

d – максимально допустимое отклонение Cu; d = 25…30% от Cu

номинального.

 

 

Методы дефектоскопии

 

Совокупность различных методов и средств контроля состояния материа- лов или изделий на отсутствие в них дефектов называется дефектоскопией.

Все методы дефектоскопии делятся на неразрушающие и разрушаю- щие. К неразрушающим методам относят визуальный, с помощью изме- рений, гидравлических и пневматических испытаний, а также ряд мето- дов, получивших наибольшее распространение в судоремонте (рис. 1.4). Разрушающие методы – это микро- и макроанализ и механические испы- тания на специальном оборудовании.

 

Рис 1.4. Классификация методов неразрушающего контроля качества

 

 

Процесс обнаружения дефектов с использованием вышеперечислен- ных методов называется дефектацией. В процессе дефектации выполняет- ся освидетельствование технического состояния объекта, устанавливают- ся объемы и методы ремонта, необходимые инструменты, приспособле- ния и исполнители.

Рассмотрим краткие характеристики применяемых в судоремонте ме- тодов обнаружения дефектов.