автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Теоретические основы управления ресурсом ДЭС электротехнических комплексов

На правах рукописи

ШЕВЦОВ ЮРИЙ ДМИТРИЕВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ

РЕСУРСОМ ДЭС ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Краснодар-2011

1 2 МАЙ 2011

4846000

4846000

Работа выполнена в ГОУ БВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Атрощсико Валерий Александрович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Кубанский государственный аграрный

университет (г. Краснодар).

Зашита диссертации состоится 1 июля 2011 г. в 14 00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.04 Кубанского государственного технологического университета по адресу (350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. № Г-251).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2А

Автореферат разослан 24 апреля 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.100.04,

Видовский Леонид Адольфович; доктор технических наук, профессор

Кужеков Станислав Лукьянович; доктор технических наук,

старший научный сотрудник Толмачев Владимир Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Власенко А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В настоящее время основными автономными и резервными источниками электрической энергии СЭС являются дизельные электрические станции (ДЭС). Высокая эффективность применения ДЭС и в ближайшем будущем делает их незаменимыми при обеспечении электроэнергией ответственных потребителей в различных режимах работы. Однако, недостаточное обеспечение запасными частями и принадлежностями, невысокое качество горюче-смазочных материалов, слабая подготовка обслуживающего персонала и множество других причин приводят к внезапным отказам и преждевременному выходу из строя первичного преобразователя энергии - дизеля, что резко снижает техническую готовность системы электроснабжения. К тому же, существующее планово предупредительное техническое обслуживание агрегатов не может предотвратить скрытые, зарождающиеся неисправности, которые зачастую возникают между профилактическими работами.

Анализ показателей эксплуатационной надежности систем резервного и автономного электроснабжения различных объектов показал, что для всех используемых типов ДЭС такой важнейший показатель как ресурс необслуживаемой работы в настоящее время не достаточно высок и составляет только 250 - 300 моточасов. Ограничение ресурса необслуживаемой работы дизельных электростанций обусловлено прежде всего несовершенной работой существующих систем смазки и низким качеством используемого смазочного масла. В связи с этим одним из основных направлений повышения эксплуатационной надежности двигателей ДЭС необходимо рассматривать повышение эффективности работы систем смазки.

Кроме того, существенное влияние на ограничение ресурса необслуживаемой работы оказывают специфические условия эксплуатации автономных и резервных ДЭС, применяемых на различных объектах. Для стационарных ДЭС в заглубленных обвалованных сооружениях при использовании дизелей с замкнутым циклом работы и на передвижных ДЭС в по-

ступающем в дизели воздухе увеличивается содержание продуктов неполного сгорания и пыли. Такие условия эксплуатации приводят к повышенному износу деталей двигателя, значительному увеличению интенсивности поступления продуктов износа в масло, к быстрому засорению масляных фильтров и ухудшению эксплуатационных показателей смазочного масла.

В настоящее время не решен целый ряд вопросов улучшения эксплуатационных показателей смазочных систем и их элементов, от которых зависит надежность работы ДЭС, таких как:

- обеспечение высокого качества очистки масла;

- достижение длительного ресурса необслуживаемой работы дизельных двигателей;

- достижение и поддержание необходимого уровня гидравлических параметров, обеспечивающих эффективную работу системы смазки, в течение всего времени эксплуатации.

Одним из эффективных путей повышения технической надежности электрических станций является внедрение в практику их эксплуатации эффективных способов и средств контроля и диагностирования технического состояния дизелей с оценкой остаточного ресурса. Однако существующие способы и устройства диагностики не обладают достаточной точностью и информативностью и не позволяют перейти к обслуживанию станций по их фактическому техническому состоянию дизеля.

Используемые в настоящее время методы построения и расчета смазочных систем дизелей не учитывают специфические условия и ряд эксплуатационных факторов применения ДЭС на различных объектах, а появившиеся тенденции использования существующих конструкций самоочищающихся фильтров и режимов их работы теоретически не обоснованы и не позволяют существенно повысить требуемые показатели.

Изложенное указывает на актуальность темы диссертации, посвященной разработке теоретических основ управления ресурсом ДЭС, моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих ее ресурс, методики синтеза

систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС, а также разработке способов и средств диагностирования технического состояния двигателей ДЭС по параметрам системы смазки.

Целью работы является разработка теоретических положений, которые включают теоретические основы управления техническим ресурсом и ресурсом необслуживаемой работы ДЭС, моделирование работы систем ДЭС, ограничивающих их ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС и диагностика технического состояния их двигателей, совокупность которых, можно квалифицировать как крупный вклад в развитие методов построения ДЭС систем гарантированного и резервного электроснабжения (СГРЭ) ответственных объектов. Внедрение положений диссертации имеет важное отраслевое и хозяйственное значение и вносит значительный вклад в экономику страны и повышение ее обороноспособности

Задачами исследования являются:

- обоснование возможности увеличения надежности и управления ресурсом необслуживаемой работы и ресурсом дизельных двигателей ДЭС за счет повышения эффективности функционирования систем ограничивающих ее ресурс;

- разработка теоретических основ анализа и синтеза высокоэффективных автоматических самоочищающихся систем смазки ДЭС;

- разработка математических моделей отдельных элементов, основных подсистем и системы смазки в целом, как информационных объектов о техническом состоянии ДЭС;

- разработка способов и средств увеличения и управления ресурсом необслуживаемой работы систем смазки и ресурсом двигателей ДЭС;

- разработка теоретических основ диагностирования технического состояния двигателей ДЭС по частотным характеристикам систем с критичным ресурсом работы.

Методы исследования. В диссертационной работе, исходя из постановок решаемых задач и с учетом особенностей исследуемого объекта при

получении основных результатов работы использовались как теоретические, гак и экспериментальные методы исследований. Методическую основу исследований составили теория автоматического управления и математической статистики, теоретической электротехники, гармонического анализа, матричного исчисления, численные методы математического моделирования, апробированные классические методы гидравлики, прикладной теории пневмогидравлических цепей, а также теории рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания.

О (пакт исследования: Системы управления и диагностики автономных и резервных дизельных электрических станций.

Предмет исследования: Процессы управления ресурсом ДЭС за счет построения высокоэффективных систем смазки с автоматической регенерацией.

Научная новизна результатов работы выражается в следующем:

1) Впервые разработаны теоретические основы анализа и синтеза систем смазки двигателей ДЭС, учитывающие нестационарные явления и колебательный характер потока в масляных магистралях.

2) Разработан метод моделирования и построены математические модели систем смазки, предложены методики построения математических моделей их основных подсистем и отдельных элементов на основе применения электрической аналогии, теории цепей и теории автоматического управления.

3) Разработаны математические модели агрегатов очистки масла различных конструкций.

4) Впервые разработаны теоретические основы исследования самоочищающихся систем смазки для быстроходных двигателей ДЭС, а также методика анализа и синтеза самоочищающихся систем.

5) Развит ряд направлений теории построения систем смазки двигателей ДЭС, как наиболее критичных с точки зрения ресурса их использования.

6) Впервые на основе экспериментальных исследований разработаны теоретические основы процессов автоматической регенерации фильтров, методика выбора режима регенерации и получено уравнение оптимального закона управления процессом регенерации.

7) Впервые разработаны способы контроля и диагностирования технического состояния как отдельных элементов системы смазки так и двигателя ДЭС в целом по результатам мониторинга систем смазки.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) Разработана методика математического моделирования и математические модели элементов систем смазки и системы в целом двигателей ДЭС на основе их электрических аналогов и теории автоматического управления, которые позволяют исследовать нестационарные явления гидравлических процессов систем смазки, а также их элементов, получить закономерности их взаимосвязей и влияний па ресурс работы двигателей ДЭС.

2) Разработана методика синтеза и алгоритм оптимизации самоочищающейся системы смазки, инвариантной к воздействию работы регенерирующего устройства, позволяющая существенно увеличить ресурс необслуживаемой работы двигателей ДЭС, а также повысить надежность их работы при переходных режимах.

3) Разработана методика, оценки технического состояния двигателя по параметрам частотных характеристик элементов систем смазки, учитывающая особенности эксплуатации и режимы работы ДЭС, на основе которой предложен ряд способов и устройств диагностики технического состояния двигателя ДЭС и определения его остаточного ресурса. Полученные результаты использованы при проектировании встроенных автоматизированных систем функционального диагностирования и управления работой двигателей ДЭС, а также управления ресурсом их работы.

4) Разработаны экспериментальный стенд и экспериментальная установка, позволяющие исследовать характеристики самоочищающихся сис-

тем, а также определять амплитудные и фазовые частотные характеристики (АФЧХ) отдельных элементов, их отдельных подсистем и системы смазки в целом, на основе которых получены эталонные характеристики рассматриваемой системы,

5) Предложены практические рекомендации по модернизации систем смазки резервных ДЭС на основе разработанных теоретических положений, реализующих принципы инвариантности и оптимальной регенерации фильтров. Предложенные рекомендации позволят существенно повысить надежность работы двигателей ДЭС за счет совершенствования системы смазки и увеличить в 4-5 раз ресурс ее непрерывной работы.

Основные результаты, выносимые па защиту:

1) Метод синтеза и оптимизации структур систем двигателей ДЭС ограничивающих ресурс их необслуживаемой работы и учитывающие нестационарные явления в них.

2) Метод построения модели и математические модели системы смазки, ее основных подсистем и отдельных элементов на основе применения электрической аналогии, теории цепей и теории автоматического управления.

3) Теоретическое обоснование анализа и синтеза самоочищающихся систем смазки двигателей ДЭС инвариантных к воздействию работы регенерирующего устройства при управлении двигателем во всех режимах работы электростанции.

4) Теоретическое обоснование режима регенерации и уравнение закона управления процессом регенерации оптимального по поддержанию максимальной эффективности работы фильтра.

5) Алгоритм оценки технического состояния и прогнозирования остаточного ресурса работы двигателя ДЭС по параметрам АЧХ и ФЧХ масло-очистителей.

Достоверность и обоснованность полученных результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается, корректностью поставленных

задач, обоснованностью принятых допущений, адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, строгостью выполненных математических преобразований, высокой сходимостью результатов математического моделирования и экспериментальных исследований, признанием результатов исследований научным сообществом, апробированием математического аппарата, методик, способов и средств диагностирования технического состояния двигателей на практике и результатами внедрения в промышленном производстве..

Апробация работы.

Основные научные результаты докладывались на семинаре по целевой комплексной программе "Энергетика-2005", Краснодар, 1990, на научно-технической конференции РВ (г. Краснодар, Краснодарское ВВКИУ РВ, 1992), на семинаре по целевой комплексной программе "Энергетика. 2005" (г. Краснодар, КВВКИУ РВ, 1993), на Ш научно-технической конференции РВ (г. Краснодар. Краснодарское ВВКИУ РВ 1995), на IV научно-технической конференции РВ (г. Пермь, 1996), на научно-технической конференции НГМД (г. Новороссийск, 1997), на V научно-технической конференции РВ (г. Краснодар, 1997), на второй научно-практической конференции молодых ученых, (КГАУ г. Краснодар, 2001), на 1-й межвузовской научно-методической конференции ЭМПЭ-02 (КВАИ г. Краснодар 2002), на второй межвузовской научно-методической конференции, (г. Краснодар КВАИ, 2003), на третей межвузовской научной конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Краснодар КВАИ,

2004), на четвертой южнороссийской научной конференции «Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки» (г. Краснодар КВВАУЛ,

2005), на IX Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные технологии в образовательном процессе» (г. Краснодар КВВАУЛ, 2007), на X Юбилейной международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в образовательном процессе» (г. Краснодар КВВАУЛ, 2008), на международной конференции «Научные

исследования и их практическое применение. Состояние и пути развития 2009». Технические науки (г. Одесса: Черноморье, 2009), на 1 Межвузовской конференции Минестерства образования и науки РФ, ГОУ ВПО Куб-ГТУ «Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы» (г. Новороссийск 2010), на IX научно-практической конференция в рамках выставки «Энергетика и электротехника-2010» (г. Екатирино-бург: ЗАО «Уральские выставки», 2010).

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 98 печатных работах, в том числе в 1 научной монографии, в 62 научных работах, 12 авторских свидетельствах и патентах на изобретение, 23 отчетах о НИР, а также 7 статьях в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискаиие ученой степени доктора наук.

Реализация паучпо-техиических результатов работы

Основные научные и практические положения диссертации внедрены в НИОКР и использованы при разработке конструкторской документации на блочио-комплектные автоматизированные электростанции типа БКАЭ-0,4-630-3-УХЛ 1 производства ДОАО «Элекгрогаз» ОАО «Газпром». Внедренные положения позволили повысить надежность работы двигателей ДЭС за счет повышения качества очистки масла, увеличить ресурс их непрерывной работы за счет внедрения самоочищающихся систем, перейти на обслуживание ДЭС по фактическому техническому состоянию за счет использования по разработанным в диссертации способам диагностики встроенных автоматизированных систем функционального диагностирования двигателей ДЭС.

В ОАО «ГОКБ «ПРОЖЕКТОР» г. Москва использованы научные и практические результаты докторской диссертации, которые позволили разработать системы автономного электроснабжения с оптимальным со-

ставом оборудования систем двигателей ДЭС электротехнических комплексов, ограничивающих ресурс их необслуживаемой работы, что обеспечит минимально допустимые материальные и людские затраты на создание и эксплуатацию САЭ.

Методика моделирования и расчета системы смазки, ее основных подсистем и отдельных элементов на основе применения электрической аналогии и теории цепей, методика синтеза и алгоритм оптимизации самоочищающейся системы смазки, инвариантной к воздействию работы регенерирующего устройства, методика, оценки технического состояния двигателя по параметрам частотных характеристик элементов систем смазки, учитывающая особенности эксплуатации и режимы работы ДЭС позволили получить математические модели элементов систем смазки и системы в целом как объектов управления режимами работы систем двигателей ДЭС при разработке новых и совершенствовании существующих систем управления работой автономных ДЭС.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения восьми разделов, заключения, списка литературы из 161 наименований, 9 приложений. Работа изложена на 304 страницах машинописного текста, содержит 95 рисунков и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Во введении приведена оценка состояния исследуемого вопроса, обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, изложена общая характеристика и краткое содержание диссертации, даны основные результаты, характеризующие научную новизну исследований, выносимых на защиту.

В первом разделе проведен анализ причин, влияющих на надежность работы. Проведенный анализ существующих тенденций и путей увеличения ресурса непрерывной двигателей ДЭС показал, что они связаны с необходимостью совершенствования смазочных систем дизелей и увеличением ресурса работы ее элементов

Показана специфика использования дизельных двигателей в стационарных и передвижных ДЭС, которая обусловлена повышенным содержа-

нием пыли и продуктов неполного сгорания при эксплуатации. Это приводит к повышенному износу трущихся деталей, более быстрому засорению фильтров, ухудшению эксплуатационных свойств масла и, как следствие, к уменьшению ресурса двигателя и ресурса его непрерывной работы.

В настоящее время существующие методы и средства увеличения ресурса работы смазочных систем направлены на улучшение физико-химических свойств масла, за счет использования многочисленных присадок, на оптимизацию величин давления р и расхода С на элементах системы смазки, на определение оптимальной схемы соединения очистителей и оптимальной тонкости их очистки, а также их использование в качестве полнопоточных фильтров самоочищающихся систем фильтрования.

Показано, что, на современном этапе отсутствуют теоретически обоснованные методы расчета гидравлических параметров и оптимизации этих величин для различных элементов системы смазки, учитывающие изменение их гидравлических сопротивлений в процессе работы и колебательный характер течения жидкости в главной масляной магистрали.

Отмечено так же, что используемые методы оценки эффективности системы очистки, основанные на показаниях кривой закономерности накоплений загрязняющих примесей, имеют большие погрешности и до-пушения и не оценивают динамику изменений эффективности работы очистителей.

Предлагаемые в различных литературных источниках образцы самоочищающихся систем очистки имеют ряд существенных недостатков, затрудняющих их функционирование, таких как:

- большие потери расхода, затрачиваемого на процесс регенерации и идущего на слив П{%):

- наличие пульсаций давления р и расхода <7 , возникающих при

коммутационных переключениях и пульсирующем режиме работы регенерирующего устройства.

- влияние режимов работы регенерирующего устройства на гидравлические параметры основной масляной магистрали;

Кроме того, показано, что на современном этапе отсутствуют теоретические основы моделирования и расчетов самоочищающихся фильтров и самоочищающихся систем, на которых бы основывались конструкторские разработки их элементов, режимы и алгоритмы работы процесса регенерации. Не разработаны эффективные методы и средства контроля и оценки степени загрязненности и регенерации фильтрующих элементов, а также способы и устройства диагностики технического состояния двигателей ДЭС.

В связи с изложенным, особо значимой и актуальной представляется задача по разработке теоретических основ управления ресурсом ДЭС, моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих ее ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС, а также разработке способов и средств диагностирования технического состояния двигателей ДЭС по параметрам системы смазки.

В результате чего, поставлена цель и задачи дальнейших исследований.

Второй раздел посвящен разработке и исследованию моделей отдельных элементов систем смазки, учитывающих колебательный характер течения жидкости в их гидравлических магистралях.

В основу методического аппарата, предложенного для построения систем смазки дизелей и исследования их гидравлических параметров, положены методы, применяемые в прикладной теории пневмошдравличе-ских цепей, использующих электрическую аналогию элементов. Применительно к пневмогидравлическим системам (по аналогии с электротехникой), простейшими идеализированными звеньями с сосредоточенными параметрами являются сопротивления, емкость, инерционность (пассивные элементы), источники напора (давления) и расхода (активные элементы).

При переходе от системы к цепи необходимо сформировать эквивалентную схему замещения этого устройства, которая должна учитывать все основные явления, процессы, происходящие в системе при заданных условиях работы.

Предложено для исследования пиевмогидравлических цепей систем смазки использовать частотный метод. В этом случае представляет интерес не только величины расходов и давлений для элементов цепи, но и отношение между этими величинами на входе и выходе цепи, т.е. передаточные функции рассматриваемого устройства.

Построение модели системы смазки осуществлялось по разработанной методике, при этом предполагалось сначала построение моделей отдельных элементов, затем более крупных подсистем и всей системы в целом. Предложенная методика позволила получить математические модели отдельных элементов систем смазки, учитывающие конструктивные особенности этих элементов, изменение гидравлических сопротивлений и некоторые эксплуатационные факторы, зависящие от режимов работы двигателя и технического состояния системы. При разработке моделей были приня ты следующие допущения:

-описываемые устройства были представлены в виде элементов с сосредоточенными параметрами:

-для описания моделируемых устройств использовались обычные дифференциальные линейные и линеаризованные уравнения.

Методика построения моделей отдельных элементов заключается в следующем:

1) Определение экспериментальных амплитудных и фазовых частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ) отдельных элементов.

2) Построение по экспериментальным АЧХ и ФЧХ в логарифмической сетке координат логарифмических амплитудных и фазовых характеристик (ЛАЧХ и ЛФЧХ) отдельных элементов.

3) Получение вида передаточной функции по ЛАЧХ и ЛФЧХ.

4) Синтез схемы замещения в электрических аналогах рассматриваемого элемента по виду передаточной функции с учётом его конструктивных особенностей.

5) Получение передаточной функции по синтезированной схеме.

6) Проверка адекватности полученной по схеме замещения и экспериментальной моделей и исследование ее параметров в необходимом диапазоне эксплуатационных характеристик.

Таким образом, полученная модель отдельного элемента (например, фильтра) состоит из гидравлической схемы замещения, схемы замещения в электрических аналогах и аналитических выражений, записанных в виде передаточных функций:

"/Л ФМ л/Л Хв(Б) (1)

где IVн(.5') - передаточная функция по давлению; \У7ф(5) - передаточное сопротивление.

Например, полученная модель сетчатого масляного фильтра дизеля К-770 включает:

1. Схемы замещения (рис. 1).

-р гтгтгтгт

■Ую I Ч/\/Ч/\/

I

а)

О)

а Л

в)

а) конструктивная схема; б) гидравлическая схема замещения; в) схема замещения в электрических аналогах Рисунок 1 - Схемы замещения полнопоточного масляного фильтра с сетчатым фильтроэлементом

2. Аналитические выражения в виде системных передаточных функций:

0 _ + 2£,7> + 1)(Г,У + 2г,7',.у + 1)_

1У. (ч)-'* ' 8С.Н(«) г;,«' + Г;гг + Гф,.V + 1

¡у ЗДУ + 2^ + 1)

(2)

где /с = ^ /С2 =—— _ коэффициенты усиления, определяга-

' Г,;+Г,л ' ^ I + Д2

щие перепад давления на фильтре;

2 + Г,,,

'= '=^'=-у V

у, ,г.Д у, = 1(Л, + г.,+г,уг ,г ,

У г,+г, ' Г,+Гг,

Г = — ------ -------—- —-.- постоянные времени;

г., -1' Г,

Л = ]а> - комплексная величина, введенная вместо оператора дифференцирования;

го - круговая частота;

А', _ е _ 1..:' г., Ь, - г— ~,Ь2 ~ - /---- г=--- коэффи-

2. Л/ «2 <-з 2-

V л, + /?2 г,.2 + г,.,

циенты демпфирования;

¿>р„ - <$5.

й = —'--!-± - активная составляющая гидравлического сопротивле-

/>

ния фильтра в безразмерной форме;

Зр11,ф1 - амплитуды вариаций давления масла на входе и выходе фильтра;

р - масштабная величина давления;

г„, - постоянная времени гидравлического сопротивления фильтрующей перегородки, учитывающая инерционность столба жидкости выходной трубки корпуса фильтра и при дросселировании ее через поры фильт-роэлемента;

г(],г(1- постоянные времени гидравлического сопротивления объема жидкости, находящегося в корпусе и выходной трубке фильтра, определяющие упругие свойства жидкости и фильтрующей перегородки.

Остальные параметры, входящие в выражение АЧХ и ФЧХ фильтра /г2,/г,,/г4)г„2,гс2 определяют местные сопротивления в конструкции фильтра, инерционные и упругие свойства жидкости, которые в процессе фильтрования масла остаются постоянными.

Таким образом, предложенная методика позволила получить модели таких элементов системы смазки как масляного щелевого фильтра, сетчатого фильтра, масляной реактивной и приводной центрифуги для различных схем их подключения - на полный или частичный поток, в напорную или сливную магистраль. Параметры этих элементов однозначно зависят от изменяющихся в процессе эксплуатации их гидравлических сопротивлений

(«) = /(Л,. , г,,, г,,);] ^(®)=/(Я,.г„1,г,1.гг,).]- (3)

Исследование законов фильтрования жидкости через пористую поверхность показало, что при изменении дисперсного состава загрязняющих примесей, поступающих в масло и оседающих на фильтрующей поверхности, будет изменять характер зависимости между активной Л, и инерционной ги, составляющими гидравлического сопротивления фильтра. Поступление в масло воды из системы охлаждения, топлива из системы топли-воподачи и воздуха, вследствие нарушения герметичности системы смазки, влияют на емкостные составляющие г,,, г,, фильтра, зависящие от свойств жидкости, характеризующихся скоростью звука в ней аж.

Для реактивной центрифуги определяющим параметром гидравлического сопротивления является емкостная составляющая г,,,, которая изменяется пропорционально уменьшению объема жидкости по мере загрязнения ротора центрифуги.

Перечисленные составляющие гидравлических сопротивлений очистителей влияют на параметры передаточных функций /с, £ и Т, которые, в свою очередь, определяют характер изменения кривых АЧХ и ФЧХ.

Математические модели отдельных устройств систем смазки различных типов разрабатывались с учетом особенностей конструкции и на основании полученных экспериментальным путем амплитудных и фазовых частотных характеристик. Значения параметров аналогичных характеристик для существующих в реальных условиях диапазонов изменения гидравлических сопротивлений очистителей по мере их загрязнения получены согласно разработанных схем замещения с помощью ЭВМ. Сравнение экспериментальных и теоретических характеристик подтвердило адекватность разработанных моделей в интересующем нас диапазоне частот.

В третьем разделе разработана методика исследования самоочищающихся систем фильтрования как отдельных гидравлических систем. Основной подсистемой, требующей отдельного исследования, является подсистема очистки, содержащая самоочищающиеся фильтры или системы. Существующие конструкции самоочищающихся фильтров систем топли-воподачи тихоходных дизелей, применяемых в морском флоте, неприемлемы для быстроходных дизелей малой мощности. Наиболее целесообразным является применение систем фильтрования, представляющих собой параллельно соединенные ветви с фильтрами, которые поочередно участвуют в процессах очистки масла и регенерации фильтрующих элементов. В таких системах процесс рег енерации реализуется при помощи внешнего регенерирующего устройства путем создания обратного потока через очищаемый фильтр.

Однако в настоящее время отсутствуют теоретические разработки, позволяющие обоснованно осуществлять построение, расчет, сравнительный анализ существующих схем самоочищающихся систем фильтрования и алгоритмов их работы. В работе было рассмотрено множество схем, которые могли бы быть использованы в системах смазки дизелей. Для проведения сравнительной оценки различных самоочищающихся систем была разработана методика их исследования и проведен сравнительный анализ и исследование различных самоочищающихся систем. Данная методика включила в себя составление схем замещения, определение статических и динамических характеристик, определение потерь потока на регенерацию П(%) и степени влияния этого процесса на гидравлические параметры в анализируемых схемах. Сравнительная оценка различных схем проводилась по предложенному показателю относительного влияния процесса регенерации на гидравлические параметры основной магистрали Р(%), а исследование и дальнейшая оптимизация осуществлялись по полученным согласно схемам замещения соотношениям параметров в статических и динамических характеристиках.

Результаты исследования одной из систем представлены в таблице 1. Сравнительный анализ различных вариантов схем позволил определить предпочтительные конструктивные признаки и предложить принципы построения наиболее эффективных самоочищающихся систем, не ухудшающих в процессе регенерации гидравлические параметры всей схемы и имеющих минимальные потери на слив в процессе регенерации.

На основе предложенных критериев, предпочтительных конструктивных признаков и принципов построения был осуществлен синтез схемы системы очистки, обладающей перечисленными свойствами.

В четвертом разделе решается задача построения и исследования математической модели предлагаемой самоочищающейся системы. Гидравлическая схема и схема замещения предложенной системы изображена на рисунке 2.

Таблица 1 Самоочищающиеся системы фильтрования и показатели технического совершенства их схем

^ 8Лр0( 2,„ + 2,,+2,

дСг о = ----,

50

_ 8лр02,~50Р[2,(2о1+2а,)^2н(2,+2^2с,

А,

за.

г,- (2,(2+2 , + г ,» . " 5йр0 ".......

Л

бво

(2^2^ +2, +2:)Л, ~ 2,2,

л;

7.^+2^ + 2,-2,

60 и

Г/Л- =-^-.

4

где 4 = (201 + - г, )22 - + г+ г. + г; л лг = (г, + г„ ^ г, + г, + г„, + ) - .

о

а)

и /¡к г,

ла,

<ю,

<>"6»

24

-5С..

й"0,

лс.'о

71П *

б)

Рисунок 2 - Схемы самоочищающейся системы: а) гидравлическая; б) замещения в электрических аналогах Она представляет собой систему, состоящую из двух параллельных ветвей, содержащих по два последовательно соединенных фильтра Ф;, Ф2 и (]>4, либо фильтра и любого другого гидравлического элемента (например, дросселя, т.е. ФиДр3 и Фг,Др4)■ Вход и выход системы соединены с главной масляной магистралью. Между последовательно соединенными фильтрами подключено регенерирующее устройство РУ, в качестве которого может быть применено любое устройство (масляный насос, поршень, гидромотор и т.д.), создающее заданный перепад давления.

Система может работать как в режиме очистке масла всеми элементами, так и в режиме одновременной очистки масла и регенерации фильтров. Реге-

нерация фильтров происходит до достижения заданной величины перепада давлений в системе р1 - р4 = Лд,„:, после чего регенерирующее устройство отключается, а система снова работает по первоначальному варианту.

Построение и исследование модели предложенной самоочищающейся системы проводилось согласно разработанной методике, которая включила:

- построение схемы замещения с представлением всех её элементов в виде комплексных гидравлических сопротивлений;

- получение основных соотношений и исходных уравнений гидравлических параметров матрично-топологическим методом;

- получение и исследование статических характеристик;

- исследование динамических характеристик.

Полученные соотношения (например, для случая использования в качестве регенератора поршневого устройства, которое будет являться источником расхода 50р), записанные в матричной форме (4) позволили определить величины потоков для всей схемы и для отдельных её элементов.

2,+г2+2,+24 ~(2:+24) ~(г,+г4) -(г2+г4+21()

Например, для потока через всю систему выражение будет иметь вид:

М/>„(2, + 2: + 2, + + ¿Щгд - 2,2,)

80„ да/2,+2,;

аз22

(4)

<56 = = -

- {г,+ 2^ + 2,)+2,^2,+2^2,+г,)

Для потока через фильтр Ф2 запишется следующее соотношение: [2,(2,+2, )+2„(2, +2., )}-М,,и( 7. , + ■/,)

оь, ~

(5)

(6)

(2, +2,)(2г +2 4)+2„(21 +2, +2, +2 где 8(^)р- амплитуда вариации потока создаваемая регенерирующим устройством;

<Щ>„- амплитуда вариации перепада давлений на входе схемы;

2г.24- комплексные гидравлические сопротивления фильтров и дросселей Ф/, Ф2 и Дрз, Др4-

Соотношения (5) и (6) показывают, что существуют:

а) условие «инвариантности» 2,2, = 2,24 (7) при котором параметры гидравлического потока в основной магистрали <5С„ не зависимы (инвариантны) от потока, создаваемого регенерирующим устройством

б) условие существование противотока:

Щг4(г})+ги(2}+7и )]><щп(2, +г3) (в)

при выполнении которого поток, протекающий через фильтр Ф2 будет иметь направление обратное основному, т.е. при этом будет осуществляться процесс промывки (регенерации) его фильтроэлементов.

В результате проведенных исследований получены статические характеристики, представленные в виде графических зависимостей, определяющих условие существования противотока в гидравлических элементах при различных соотношениях их гидравлических сопротивлений и параметров основных источников потоков:

/(Л)-

¿С,,, мнг, 8Ы^

ёС>и 8Ар„ 8Ы„

(9)

где я

¿Ю ^дЫ - амплитуды вариаций потоков, перепадов давлений и мощностей, создаваемые регенерирующим устройством;

дЫц - амплитуда вариации мощности основного масляного насоса.

На рисунке 3 представлена одна из этих характеристик.

Статические характеристики позволили определить оптимальные соотношения гидравлических сопротивлений элементов рассматриваемой самоочищающейся системы при обеспечении противотока в фильтрах и выполнения условия инвариантности и предложить оптимальный вариант конструктивной реализации системы, состоящей из двух фильтров и двух дросселей.

1 - зона наличия противотока в Ф2 и Др?;

2 - зона наличия противотока в Ф2 и отсутствия в Др,;

3 - зона отсутствия противотока в Ф2 и Др3;

4 - зона наличия противотока в Др? и отсутствия в Фг.

Рисунок 3 - Статические характеристики, определяющие зоны существования противотока в гидравлических элементах схемы

Определены динамические характеристики, представленные в виде аналитических соотношений, записанных для передаточных функций системы.

Рассмотрены два варианта регенерирующего устройства: источника набора SAH р и источника расхода SQr -

Реакция по давлению на выходе схемы с учетом воздействия двух источников основного и регенерирующего устройства представляют следующие зависимости:

¿p„=W,{S)84pe+W,{S)SaH,; (|())

ö-p^W^SAp^W^SW,,.

Исходя из этого, передаточные функции системы в двух рассматриваемых случаях были определены как:

IV,(5)= \+?»{?=?Г2.!?А

4 4

..v / .л / 4

(П)

где 4=, (г,+г,)+г}г4 (г,+гг)+г „ (г,+гг ),■

4=(г,+г, +г, )+г„ (г,+г,+г,+г, ),■

Z;, 2, - комплексные сопротивления фильтров =

- 2,1р - сопротивление дросселя.

В результате исследования на ПЭВМ модели самоочищающейся системы были получены следующие результаты:

- определены условия инвариантности, учитывающие динамические составляющие сопротивления фильтров Ф; и Ф2\

- исследованы АЧХ и ФЧХ системы для случаев:

а) выполнения условий инвариантности;

б) различия динамических составляющих гидравлических сопротивлений фильтров Ф/ и Ф2 , т.е. когда условия (12) не выполняются. При этом были определены допустимые значения отклонений от условий инвариантности при изменении активных Я и инерционных грГи, составляющих сопротивлений фильтра;

- рассмотрено влияние характера комплексной нагрузки Z// на АЧХ и ФЧХ систем;

- определена устойчивость системы при различных нагрузках.

На основе полученных закономерностей изменения в зависимости от степени загрязнения фильтров параметров их частотных характеристик обосновано использование в качестве диагностического параметра инер-

ционной г„ и активной Кф составляющих гидравлического сопротивления фильтра.

Оценка влияния различных факторов на выполнение условий инвариантности осуществлена при испытании макетного образца разработанной самоочищающейся системы для различных степеней загрязнения фильтро-элементов.

В питом разделе предложена методика выбора наиболее эффективного режима процесса регенерации.

Поскольку создание самоочищающихся фильтров и систем было обусловлено необходимостью повышения качества очистки масла при неизменном или увеличенном ресурсе непрерывной работы, то выбор режима процесса регенерации был обусловлен достижением и поддержанием определенного уровня загрязненности (регенерации) фильтрующей поверхности, обеспечивающего максимальную эффективность (производительность) работы системы очистки.

О нарушениях в функционировании тех или иных систем и узлов двигателя будет сигнализировать повышенная концентрация продукта загрязнения характерного возникновению неисправности в определенной системе или узле и его дисперсный состав. Проведенная математическая обработка, обобщение и анализ разнообразных данных показали, что максимальный размер частиц естественных загрязняющих примесей моторных масел не превышает 30-200 мкм, а размер остальных частиц колеблется в пределах 5-20 мкм. При работе масляного фильтра его фильтрующие элементы постепенно загрязняются. В результате изменяется полнота отсева фильтра, его гидравлическое сопротивление и пропускная способность. Для определения характера изменения этих показателей, в частности, гидравлического сопротивления фильтра, рассмотрены законы фильтрования жидкости при прохождении ее через сетчатое препятствие (фильтроэле-мент): а) с образованием осадка; б) полным закупориванием пор; в) с по-

степенным закупориванием каждой поры (стандартный); г) промежуточный. Исследование процессов загрязнения масла в дизелях различной конструкции позволяет сделать вывод о том, что с учетом тонкости очистки (¿> = 20+250 мкм) для сетчатых фильтров процесс загрязнения их фильтрующих элементов при нормальном функционировании двигателя идет по промежуточному закону фильтрования. Повышенный износ деталей ци-линдро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма сопровождается поступлением в масло мелкодисперсных частиц износа трущихся деталей. При этом имеет место фильтрование масла с постепенным закупориванием пор мелкодисперсными частицами. В случае ухудшения рабочего процесса двигателя появляются частицы органического происхождения, которые по своим размерам совпадают с размерами пор и процесс фильтрования масла идет по закону полного закупоривания пор частицами соизмеримыми с их размером. Появление повышенной концентрации в масле продуктов усталостного разрушения сопровождаются очисткой масла по закону фильтрования с образованием осадка на фильтрующей перегородке.

Рассматривая модель фильтра с учетом колебательного характера потока жидкости (масла) в масляной магистрали было определено, что по мере загрязнения фильтра изменяется не только активная составляющая

его гидравлического сопротивления (') - , которая пропорциональна перепаду давления на нем ДРф, по и динамические составляющие, зависящие от изменения размера фильтрующей ячейки и упругих свойств объема жидкости в корпусе фильтра. Такими составляющими являются: ,, /+2ЬЖ

Ч (О -" • - - постоянная времени гидравлического сопротивления

п

фильтра учитывающая инерционность столба жидкости при дросселирова-

V р

нии ее через одну ячейку (пору); г (!) = —*--постоянная времени гидрав-

' а'„X!

лического сопротивления фильтра, определяемая упругими свойствами объема жидкости в корпусе фильтра. В этих выражениях I - толщина фильтрующей перегородки; /;„с - высота осадка загрязнений на поре;

Р„ -площадь отверстия ячейки (поры) фильтроэлемента; аж - скорость звука в жидкости; Уш - объем жидкости в корпусе.

Активная составляющая И изменяется пропорционально перепаду давления на фильтре в соответствии с законом фильтрования. Упругая (емкостная) составляющая остается неизменной, если не изменяются свойства жидкости. Изменение инерционной составляющей гидравлического сопротивления фильтра происходит вследствие увеличения размеров отложений на фильтрующей перегородке фильтроэлемента Ь„с и уменьшения сечения ячейки (поры) фильтроэлемента . Толщина слоя отложений на фильтрующей перегородке (рис. 4.), определяется по формуле:

Кс = О4)

рп

где Х - концентрация примесей в масле;

объем жидкости пропущенный через единицу площади,

Рисунок 4 - Ячейка фильтроэлемента в период отсева загрязнений из масла Площадь сечения пор сетчатого фильтра можно найти из выражения:

где й„ - диаметр пор, изменяющийся в соответствии с законом фильтрования.

Установлено, что диаметр фильтрующих ячеек полнопоточного фильтра, загрязняющегося по промежуточному закону изменяется по следующей закономерности = (¡пе~",25к'';

С учетом того, что процесс фильтрования масла в дизеле при его исправном состоянии проходит по промежуточному закону, а также с учетом характера изменения концентрации примесей в масле X получено выражение для инерционной составляющей гидравлического сопротивления фильтра:

12 ж!2

/ +

Хп-а

100а

у(0-ч> + 0у)

<?•?>+СЛ.

т!2

(15)

В результате проведенной серии экспериментов на испытательном стенде с использованием фильтроэлементов, проработавших в системе смазки различное количество времени, были получены амплитудные и фазовые частотные характеристики фильтра при нормальном функционировании двигателя и с учетом возникновения в нем возможных неисправностей, которые отразились на законах фильтрования. Обработка результатов эксперимента показала, что характер изменения параметров АЧХ и ФЧХ фильтра для различных законов фильтрования отличаются между собой в широком диапазоне (рис. 5).

Для рассматриваемых типов фильтров наибольшая эффективность их работы приходится на период времени при котором достигается его максимальная производительность и соответствующее ему гидрав-

лическое сопротивление 2,/1тю(/?(/,т1Х,г1ПШХ)(рис. б). Этот период характеризуется тем, что фильтр начинает работать по закону фильтрования с образованием осадка. В связи с этим алгоритм процесса регенерации разрабатывался из условия обеспечения минимального отклонения гидравлического сопротивления фильтра от величины Кф,пах, соответствующей максимальной производительности фильтра в процессе очистки

A(ro),a.e.

Л, («О

<р((о),г pad

2.7, 2.4 2.1 1.8 >.,' 1.2 0.9 0.6 0.3 0

1 177 1 240 1 1 1

- -

"х-***** :/! * ,;/ ; . ;/ ■ ^•«х. i ; • ч ^V....................... \, х'

1 i i ■ 2 * % X ТХ X . 1 | I

v*1 X X. • х -.............4 i 1 1 ' t68(

t<77 ?40 ------------

i \ 1 ___LX- К*2: ^ : * х > Х--5- ................... -.....X \х; 'Х.....V ........... ------------------

- -4 X

- : 1 : 1 1 1

О 70 140 210 280 35(1 420 490 560 630 700

С0Р2 ®р,

(О,с

1 - загрязненного по закону постепенного закупоривания пор;

2 - загрязненного по закону полного закупоривания пор Рисунок 5 - АЧХ и ФЧХ масляного фильтра при t = 35 часов С этой целью разработана методика определения максимальной производительности фильтра экспериментальным путем и по параметрам его математической модели, а также методика определения параметров алгоритма минимального диапазона процесса регенерации.

Исследования динамики изменения парамегров модели масляного фильтра по мере его загрязнения показали, что максимальную производитель-

ность фильтра можно с большой точностью определить путем отсле-

живания динамики изменения амплитуд и фаз его частотных характеристик.

Рисунок б - Изменение характеристик фильтра от времени эксплуатации На рисунке 7 представлены графики изменения амплитудных частотных характеристик фильтра, работающего в начальный момент эффективного отсева загрязнений (кривые 1,2,3) и при достижении максимальной производительности (кривые 4,5,6) фильтра. Свойство неизменности амплитуды АЧХ на выбранной резонансной частоте предлагается использовать для определения величины сопротивления фильтрасоответствующего его максимальной производительности Щ/)11ШХ, с целью использования ее в управлении работой регенерирующим устройством самоочищающейся системы фильтрования.

На основе найденных ранее статических характеристик (рис. 3) выведен закон управления величиной потока регенератора 80,р по которому

можно осуществлять, оптимальный с точки зрения энергозатрат, закон управления процессом регенерации и поддержание противотока на минимальном уровне (рис. 8), с целью обеспечения минимального отклонения гидравлического сопротивления фильтра при его регенерации от величины Кфтах' соответствующей его максимальной производительности .

А(со), о.е.

Рисунок 7 - Амплитудные частотные характеристики масляного фильтра Ж

15

0,5

\

<м Щ

ТЕ 1

1 1 1 1

0.5

Котя»

Рисунок 8 - Кривая рабочей характеристики наиболее эффективного закона регулирования процессов регенерации

¿^-—¡(Ю^Ю^Х, (16) ___

где Я=—,/?, = /?_,,./?, = /?,,-амплитуда вариации потока, создаваемого регенерирующим устройством;дС0 - амплитуда вариации величины потока, проходящего через систему;¿С? - амплитуда вариации величины противотока; Хт ¡п- амплитуда вариации величины минимального возможного противотока.

В соответствии с этим выражением, можно синтезировать регулятор, поддерживающий минимальную величину §0,р.

Выбранный синусоидальный характер режима процесса регенерации позволил достичь минимального отклонения как активной (/?,—/?,—>0), так и инерционной (ги/ — ги, —>0) составляющих гидравлических сопротивлений фильтров, обеспечивающих заданную точность выполнения условий инвариантности.

В шестом разделе проводятся экспериментальные и теоретические исследования частотных характеристик очистителей масла с целью уточнения достоверности информации по диагностическим параметрам в реальных условиях эксплуатации и получения эталонных значений указанных параметров, а также для исследования характеристик и проверки адекватности модели предложенной самоочищающейся системы. Для проведения экспериментальных исследований разработан испытательный стенд (рис. 9) с целью определения АЧХ и ФЧХ элементов очистки с различной степенью загрязнения при использовании фильтроэлементов проработавших в системе смазки различное количество времени, и искусственных загрязнителей масла, а также исследования самоочищающейся системы.

Стенд включает в себя гидравлическую систему, систему управления и систему контроля и регистрации.

Рисунок 9 - Принципиальная гидравлическая схема испытательного стенда

Для получения частотных характеристик фильтроэлементов в реальных условиях эксплуатации и с учетом влияния параметров внутренних магистралей системы смазки была создана экспериментальная установка на базе двигателя К-770.

Исследования проводились согласно программам экспериментальных исследований в три этапа.

1 этап. Определение АЧХ и ФЧХ элементов очистки на испытательном стенде для различных законов фильтрования:

- построение модели очистителя в виде схемы замещения и передаточной системной функции 1У,(.5)=/(й,г„,г);

- экспериментальное получение частотных характеристик испытуемого элемента при моделировании процесса фильтрования по различным четырем законам К/, /Л, К4 с использованием искусственного загрязнителя и формирование для них эталонных частотных характеристик;

- проверка сходимости теоретических и экспериментальных частотных характеристик по критерию Фишера.

2 этап. Получение эталонных АЧХ и ФЧХ на экспериментальной установке при работающем двигателе. Определение экспериментальных час-

готных характеристик исследуемой системы осуществлялось путем обработки осциллограмм пульсаций давления. Проведение сравнительной оценки эталонных частотных характеристик очистителя полученных на стенде и экспериментальной установке при работающем двигателе.

Особенностью получения АЧХ и ФЧХ фильтра является то, что их необходимо выделить из получаемых в результате разложения пульсаций давления масла, частотных характеристик системы "фильтр + масляные магистрали". Параметры внутренних масляных магистралей двигателя в процессе его работы остаются постоянными.

Получение и исследование модели всей системы смазки проводилось по следующей методике:

1) Определение экспериментальных частотных характеристик исследуемой системы путем обработки осциллограмм пульсаций давления.

2) Представление модели системы (рис. 10) в виде передаточной системной функции последовательно соединенных групп динамических звеньев Ж1.(л) = И/|(д^-И/Г2(5)-№',(л)-И/,((.5)-И/5(.5) и синтезированной схемы замещения.

3) Представление исследуемой системы в виде каскадно соединенных четырехполюсников: фильтра и магистрали системы смазки (рис. 11).

Передаточную функцию такой схемы замещения можно записать в виде выражения:

(и)

где IV,¡/я) - передаточная функция фильтра;

1У„(х) - передаточная функция магистрали системы смазки.

Ф - фильтр; Н - нагрузка

Рисунок 11 - Схема замещения в виде электрического четырехполюсника 4) Определение передаточной функции нагрузки, т.е. внутренней магистрали системы смазки по соотношению:

(15)

СО

5) Синтез схемы замещения фильтра и нагрузки по передаточной функции (рис. 12).

Рисунок 12 - Схема замещения фильтра и магистралей системы смазки Исследование законов фильтрования жидкости через пористую поверхность показало, что при изменении дисперсного состава загрязняющих примесей поступающих в масло и оседающих на фильтрующей поверхности будет изменять характер зависимости между активной Л| и инерционной г„, составляющих гидравлического сопротивления фильтра. Попадание в масло посторонних жидкостей влияет на емкостные составляющие гг|,г„, фильтра, зависящие от плотности жидкости, которые в свою очередь влияют на характер изменения кривых АЧХ и ФЧХ.

С учетом этого, проводилось исследование на ПЭВМ моделей очистителей в периоде их работы от чистого состояния до предельного загрязненного.

Амплитудные частотные характеристики фильтра, изменяющиеся в процессе его эксплуатации при нормальном функционировании и возникновении аварийных ситуаций представлены на рис. 13.

3 этап. Исследование характеристик самоочищающейся системы на экспериментальном стенде и на созданном макетном образце в заводских условиях.

Проведенные на этом этапе экспериментальные исследования на испытательном стенде позволили подтвердить полученные при исследовании модели самоочищающейся системы теоретические положения при определении статических и динамических характеристик.

о ..................ТГГ^У о*...............................•

О 100 200 .100 400 500 600 700 » "00 200 300 400 500 600 700

ГО, С* (О, с

а) при нормальной работе двигателя; б) при повышенном износе

Рисунок 13 - Частотные характеристики фильтра Результаты испытания макетного образца самоочищающейся системы в заводских условиях позволили разработать новые положения теории фильтрования и регенерации, подтвердить эффективность выбранного оптимального закона регенерации, инвариантность параметров потока основной масляной магистрали к работе регенератора. Исследования проходили как при ручном управлении, так и в автоматическом режиме, при включении и отключении регенерирующего устройства под воздействием сигнала, получаемого от диагностического устройства, определяющего степень загрязнения (регенерации) фильтра по параметрам его частотных характеристик.

Седьмой раздел посвящен управлению техническим состоянием двигателя ДЭС за счет перехода на техническое обслуживание по фактическому техническому состоянию элементов системы смазки и двигателя в целом. Такое управление может быть осуществлено за счет применения самоочищающейся системы предназначенной увеличить время необслуживаемой работы при улучшенном качестве очистки масла. При этом разработанные способы и средства диагностирования технического состояния двигателя по параметрам АФЧХ очистителей масла позволяют управлять работой регенерирующего устройства самоочищающейся системы, оценивать техническое состояние двигателя и определять его остаточный ресурс.

На основе анализа разработанных ранее способов, основанных на оценке параметров частотных характеристик, в диссертационной работе разработан и запатентован способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания. В нем в качестве параметров пульсаций давления используются амплитудные и фазовые частотные характеристики, получаемые в заданном диапазоне частот в результате разложения в гармонический ряд несинусоидальных периодических сигналов на входе и выходе очистителя масла.

В качестве результата определяется величина и скорость отклонения по амплитуде и фазе данных характеристик, от эталонных АЧХ и ФЧХ, полученных в результате экспериментальных исследований для нормальной работы двигателя и при возникновении неисправностей в его узлах и системах. В эталонных АЧХ и ФЧХ неисправного состояния дизеля каждому закону фильтрования соответствуют определенные значения отклонений этих параметров дл,дг„,дг.. Установление этого соответствия даже для одной модели дизеля представляет сложную задачу. Для дополнительного определения ряда физико-химических свойств масла предложен способ определения наличия магнитных и немагнитных примесей, путем определения степени изменения электрических характеристик датчиков в масляной магистрали перед фильтром.

Разработана методика определения технического состояния двигателя по параметрам очистителей масла, которая заключается в следующем:

1) Определение предварительной информации: получение эталонной модели исследуемого очистителя и его эталонных характеристик.

2) Предварительная обработка текущей информации:

- гармонический анализ пульсаций и получение амплитудных и фазовых частотных характеристик системы;

- определение и уточнение АЧХ и ФЧХ фильтра и скорости их изменения в соответствии с временем наработки очистителя и особенностями нагрузки.

3) Контроль и диагностирование технического состояния:

- определение величины и скорости отклонения по амплитуде и фазе текущих характеристик, от эталонных АЧХ и ФЧХ;

- сравнение скорости изменения параметров частотных характеристик: АУл.рлт >для нормальной работы, Д<Ь.УА (р- при возникновении неисправностей;

- уточнение закона фильтрования, соответствующего конкретной неисправности или аварийной ситуации и определение остаточного ресурса.

По разработанной методике создан алгоритм и разработано устройство (рис. 14) определения технического состояния двигателя по параметрам очистителей масла.

Основные элементы устройства выполняют следующие функции:

- измерение и преобразование пульсаций давления масла в электрический сигнал, преобразуемый в цифровой код (6) для передачи в ПЭВМ (элементы 3, 4);

- ПЭВМ (7) осуществляет обработку и анализ поступающей информации, делает заключение о техническом состоянии двигателя;

- по запросу ПЭВМ информации передается на устройство вывода

- для уточнения места и вида неисправности ПЭВМ использует информацию устройства оценки физико-химических свойств масла, состоящего из датчиков контроля магнитных металлических, немагнитных металлических и неметаллических примесей (элементы 9, 10, 11).

Восьмой раздел посвящен оценке эффективности применения разработанных средств диагностирования, принципам построения систем смазки с автоматической регенерацией фильтров и оценке эффективности ее работы

Применение разработанных диагностических устройств позволяет перейти к техническому обслуживанию дизель-электрических станций по их фактическому состоянию и, как следствие, увеличить время гарантированной наработки. Проведение технического обслуживания и ремонта в момент выявления неисправности или по достижению диагностического параметра своего предельно-допустимого значения позволяет резко сократить затраты на поддержание постоянной работоспособности системы при ее эксплуатации, а также добиться максимально возможных значений показателей качества функционирования ДЭС. В качестве основных показателей качества функционирования системы выбраны два основных показателя надежности:

1) Коэффициент готовности

(16)

Т +Та к '

где Т - средняя наработка системы до отказа;

'/'„ - средняя продолжительность восстановления системы.

2) Коэффициент оперативной готовности

'о

Г-}г(1)(Л

Л, (',,)=------"-. (17)

1 " т+г„

где !ц - оперативное время работы системы;

- функция распределения времени работы системы до отказа.

Сравнение выбранных коэффициентов готовности для рассматриваемых систем, которые эксплуатируются по плановой системе обслуживания и по фактическому состоянию за счет применения разработанных средств диагностики показали, что они могут увеличиться до 19%. Кроме того, при обслуживании дизель-генераторов по их фактическому техническому состоянию при гарантийной наработке в 1000 часов исключается 3-4 плановых обслуживания и, тем самым, достигается экономия временных и материальных затрат.

Для построения систем смазки с автоматической регенерации фильтров предложены принципы на основании которых была модернизированна система смазки дизеля М-612 с минимальными конструктивными изменениями. Проведена оценка эффективности использования разработанной самоочищающейся системы при помощи показателя эффективности применяемых очистителей

л',,(18) а

и коэффициента эффективности выбранного режима регенерации

IV

К , - . (19)

' IV......

где И^^ - средняя условная производительность фильтра за контролируемый промежуток времени его работы, кг/ч;

а - скорость поступления загрязнений, кг/ч;

IV,тх - максимальная производительность фильтра кг/ч.

Она показала, что использование разработанной самоочищающейся системы и предложенных алгоритма и режима регенерации позволит существенно повысить надежность работы двигателей и увеличить ресурс его непрерывной работы в 4-5 раз.

В заключении приводится обобщение основных результатов диссертационной работы.

В приложении приведены программы математических моделей элементов очистки и самоочищающейся системы, а также результаты экспериментальных исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Обоснована возможность управления ресурсом и ресурсом непрерывной работы дизельных электрических станций за счет моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих ее ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС, а также разработке способов и средств диагностирования технического состояния двигателей ДЭС по параметрам системы смазки;

2. Разработана методика расчета, построения и исследования математических моделей системы смазки и ее элементов;

3. Получены математические модели отдельных элементов системы смазки, учитывающие их конструктивные и эксплуатационные особенности, а также колебательный характер течения жидкости в гидравлических магистралях системы смазки;

4. Разработана методика исследования самоочищающихся систем фильтрования, определены наиболее предпочтительные конструктивные признаки и принципы построения эффективных самоочищающихся систем;

5. Разработана обобщенная модель инвариантной самоочищающейся системы, для которой определены условия инвариантности и условия существования противотока в фильтрах. Исследованы динамические характеристики системы и даны рекомендации по режимам ее работы;

6. Развиты основы теории фильтрования и регенерации в системах смазки дизелей, которые заключаются в разработке методики определения максимальной производительности фильтра, в выборе режима и алгоритма минимального диапазона процесса регенерации и получении оптимального, сточки зрения энергозатрат, закона управления этим процессом;

7. Разработан испытательный стенд, позволяющий определять АЧХ и ФЧХ отдельных элементов систем смазки и исследовать режимы работы самоочищающейся системы

8. Создана экспериментальная установка на базе двигателя К-770, позволяющая определять АЧХ и ФЧХ полнопоточного масляного фильтра с моделированием реальных условий эксплуатации;

9. Разработана методика и предложен алгоритм определения технического состояния двигателя и определения его остаточного ресурса по параметрам очистителей масла, на основе которых разработаны устройства диагностирования технического состояния элементов системы смазки и двигателя в целом и сделана оценка их эффективности, что позволит управлять техническим состоянием двигателя ДЭС за счет перехода на техническое обслуживание по фактическому техническому состоянию;

10.Разработаны принципы построения эффективных самоочищающихся систем смазки и предложены практические рекомендации по модернизации систем смазки эксплуатируемых ДЭС, проведена оценка эффективности внедрения самоочищающейся системы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. A.c. № 966525 СССР. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания [Текст] / Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Опубликовано БИ № 38, 1982.

2. A.c. № 1003875 СССР. Способ очистки жидкости в системах с избыточным давлением [Текст] / Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Опубликовано БИ № 10, 1983.

3. A.c. № 1260712 СССР. Способ оценки технического состояния системы смазки двигателя внутреннего сгорания [Текст] / Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Опубликовано БИ № 36, 1986.

4. A.c. № 1463331 СССР. Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Система непрерывного фильтрования рабочей жидкости [Текст]. Опубликовано БИ №25, 1990.

5. A.c. № 1576183 СССР. Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д., Козицкий В.М. Система непрерывного фильтрования рабочей жидкости [Текст]. Опубликовано БИ №25, 1990.

6. A.c. № 1761211 РФ. Шевцов Ю.Д., Козицкий В.М., Середа Л.И. Система непрерывного фильтрования рабочей жидкости с противоточной регенерацией [Текст]. Опубликовано БИ № 34, 1992.

7. A.c. № 1814049 РФ. Шевцов Ю.Д., Козицкий В.М., Лысенко МЛ. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания [Текст]. Опубликовано БИ № 17 , 1993.

8. Шевцов Ю.Д. Контроль и диагностика технического состояния двигателей ДЭС как способ повышения надежности СЭС [Текст] / Ю.Д. Шевцов // Сб. тезисов докладов на IV НТК. - Пермь, 1996. - С. 21-23.

9. Шевцов Ю.Д. Увеличение межремонтного ресурса дизельных энергетических установок путем совершенствования системы смазки [Текст] / Ю.Д. Шевцов // Сб. тезисов докладов НТК НГМА. - Новороссийск, 1997. -С. 19-21.

Ю.Шевцов Ю.Д., Стрелков Ю.И., Лысенко М.П, Проблемы информационного обеспечения систем управления и контроля дизель-генераторов [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Ю.И. Стрелков, М.П. Лысенко, В.В. Богданов // Труды КГАУ, 1998, вып. 368(396). - Краснодар: КГАУ. - 1998. - С. 33-43.

11.Шевцов Ю.Д., Стрелков Ю.И., Лысенко М.П. Определение рабочих зон регенерации самоочищающихся систем смазки [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Ю.И. Стрелков, М.П. Лысенко, В.В. Богданов // Известия вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки. - 1999. - № 3. - С. 57-61.

12.Шевцов Ю.Д., Богданов В.В., Яцынин П.В. Оценка эффективности применения средств диагностирования двигателей резервных дизельных электростанций [Текст] / Ю.Д. Шевцов, В.В. Богданов, П.В. Яцынин // Труды КГАУ "Экономический и финансовый механизм функционирования АПК". Вып. 385(413). - Краснодар: КГАУ. - 2000. - С. 23-29.

1 З.Шевцов Ю.Д., Богданов В.В., Яцынин П.В. Методика построения модели масляного фильтра систем смазки двигателей дизельных электростанций [Текст] / Ю.Д. Шевцов, В.В. Богданов, П.В. Яцынин // Сборник тезисов на НТК. - Серпухов: СВИ РВ, 2000. - С. 37-41.

14.Лысенко М.П., Шевцов Ю.Д. Исследование модели масляного фильтра для различных режимов фильтрования [Текст] / М.П. Лысенко, Ю.Д. Шевцов, В.В. Кокорев//Сб. матер. 1-й межвуз. научно-методической конференции ЭМПЭ-02. - Краснодар: КВАИ, 2002. - С. 8-10.

15.Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Чигликова Н.Д. Методы и средства диагностирования двигателей внутреннего сгорания по параметрам элементов системы смазки [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Н.В. Василенко, Н.Д. Чигликова // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы третей межвузовской научной конференции. Сборник материалов, том II. -Краснодар: КВАИ, 2004. - С. 47-52.

16.Патент на изобретение № 2259549. Атрощенко В.А., Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Лысенко М.П., Кокорев В.В., Дьяченко P.A. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания [Текст]. Опубликовано 27.08.05. Бюллетень № 24.

17.Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Богданов В.В. Математическая модель масляной центрифуги двигателя дизельной электростанции [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Н.В. Василенко, В.В. Богданов // Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки. Материалы четвертой южнороссийской научной конференции. - Краснодар: КВВАУЛ, 2005. - С. 236-242.

18.Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Богданов В.В. Оценка технического состояния дизельных двигателей по параметрам гидравлического сопротивления масляного фильтра [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Н.В. Василенко, В.В. Богданов // Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион. Приложение № 4. 2005. Технические науки. - С. 75-77.

19.Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Богданов В.В. Способ оценки технического состояния системы смазки ДВС по засоренности реактивной масляной центрифуги [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Н.В. Василенко, В.В. Богданов // Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион. Приложение № 4.2005. Технические науки. - С. 78-79.

20.Шевцов ЮД., Богданов В.В., Василенко Н.В. Способ оценки технического состояния ДВС по гармоническим составляющим пульсации давления масла [Текст] / Ю.Д. Шевцов, В.В. Богданов, Н.В. Василенко // Известия высших учебных заведений. Северо-кавказский регион. Приложение №4. 2006. Технические науки.-С. 61-62.

21.Шевцов Ю.Д. Применение электрической аналогии при построении математических моделей элементов систем смазки резервных источников электропитания [Текст] / Ю.Д. Шевцов, Н.В. Василенко // Сборник научных трудов по материалам международной конференции «Научные исследования и их практическое применение. Состояние и пути развития, 2009». Том 3. Технические науки. - Одесса: Черноморье, 2009. - С. 87-96.

22.Атрощенко В.А., Шевцов Ю.Д., Дьяченко P.A. К вопросу о факторах, снижающих ресурс необслуживаемой работы дизельных электростанций [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, P.A. Дьяченко, Ю.И. Литвинов // I Межвузовская конференция Министерства образования и науки

РФ, ГОУ ВПО КубГТУ «Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы». - Новороссийск: КубГТУ, 2010. -С. 12-13.

23.Атрощенко В.А., Шевцов Ю.Д., Дьяченко P.A. Применение методики исследования линейных электрических цепей для моделирования элементов системы смазки [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, P.A. Дьяченко // IX научно-практическая конференция в рамках выставки «Энергетика и электротехника-2010». - Екатеринбург: ЗАО «Уральские выставки», 2010. - С. 26-27.

24.Атрощенко В.А. и др. Технические возможности повышения ресурса автономных электростанций энергетических систем: Монография [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, П.В. Яцынин, P.A. Дьяченко, М.Н. Педько - Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2010. - 192 с.

25.Шевцов Ю.Д. К вопросу моделирования элементов систем смазки двигателей ДЭС как линейных электрических цепей [Текст] / Ю.Д. Шевцов // Научно-технические ведомости СПб., ГПУ. СЕРИЯ «ИНФОРМАТИКА, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, УПРАВЛЕНИЕ». 2010, №5(108)-СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.

26.Лиштаев О.Б., Шевцов Ю.Д. Моделирование гидравлических процессов в самоочищающихся системах смазки двигателей дизельных электростанций [Текст] / О.Б. Лиштаев, Ю.Д. Шевцов // Актуальные проблемы и перспективы высшего военного образования. Научно-технический сборник. ВА РВСН имени Петра Великого. - М., 2010. - 654 с.

27.Атрощенко В.А., Шевцов Ю.Д., Дьяченко P.A., Брагин H.A. К вопросу диагностики двигателя по параметрам частотных характеристик масляного очистителя [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, P.A. Дьяченко, H.A. Брагин // Научно-технические ведомости СПб. ГПУ. СЕРИЯ «ИНФОРМАТИКА, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, УПРАВЛЕНИЕ». 2010, №6(113). - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.

Подписано в печать 12.04.2011. Печать трафаретная. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 2,7. Тираж 100 экз. Заказ № 472. ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120 тел. 8-918-41-50-571

e-mail: olfomenko@yandex.ru Сайг: http://id-yug.narod2.ru

Введение.

1 Оценка возможности повышения ресурса необслуживаемой работы дизельных электрических станций электротехнических комплексов.

1.1 Анализ факторов, снижающих ресурс необслуживаемой работы, дизельных электростанций автономных систем электроснабжения электротехнических комплексов.

1.2 Обзор способов увеличения эффективности функционирования смазочных систем двигателей ДЭС.

1.3 Анализ известных (возможных) способов и средств увеличения ресурса необслуживаемой работы ДЭС.

1.4 Проблема построения эффективных систем смазки с автоматической очисткой фильтрующих элементов.

1.5 Выводы.

2 Система смазки как объект математического моделирования.

2.1 Обоснование подхода к математическому описанию смазочных систем ДВС.

2.2 Разработка и исследование математических моделей отдельных элементов систем смазки.

2.3 Методика обработки частотных характеристик очистителей полученных экспериментальным путем.

2.3 Выводы.

3 Разработка принципов построения самоочищающихся систем смазки.

3.1 Математическое моделирование самоочищающихся систем смазки и методика их исследования.

3.3 Выбор критериев оценки и сравнительный анализ самоочищающихся систем.

3.3 Разработка принципов построения эффективных самоочищающихся систем фильтрования жидкости.

3.3 Выводы.

4 Разработка математической модели и алгоритма работы автоматической самоочищающейся системы смазки.

4.1 Математическая модель инвариантной самоочищающейся системы.

4.2 Оценка влияния различных факторов на инвариантность потока и условие существования противотока.

4.3 Исследование статических характеристик самоочищающейся системы.

4.4. Исследование динамических характеристик самоочищающейся системы.

4.4 Выводы.

5 Обоснование управлением режимами и параметрами процесса регенерации в автоматических самоочищающейся системе фильтрования.

5.1 Исследование закономерностей фильтрования при различных условиях эксплуатации.

5.2 Определение наиболее эффективного режима работы масляного фильтра по параметрам частотных характеристик.

5.3 Обоснование режимов и параметров процесса регенерации в самоочищающейся системе фильтрования на основе экспериментальных исследований.

5.4 Выводы.

6 Экспериментальные и теоретические исследования частотных характеристик очистителей масла дизель-электрических станций электротехнических систем.

6.1 Исследование частотных характеристик очистителей на испытательном стенде.

6.2 Исследование частотных характеристик фильтров на экспериментальной установке.

6.3 Построение математической модели всей системы смазки.

6.4 Экспериментальные исследования самоочищающейся системы.

7 Управление техническим состоянием двигателей дэс по параметрам, элементов систем смазки.

7.1 Основные аспекты технической диагностики двигателей, дизель-электрических станций электротехнических' систем.186;

7.2 Способы и.средства диагностирования технического состояния-; двигателя.„

7.3 Методика оценки технического состояния двигателя ДЭС.

7.4 Выводы.

8 Эффективность применения разработанных средств диагностирования и внедрения самоочищающихся,систем.

8.1 Эффективность применения разработанных средств диагностирования двигателей ДЭС.

8.2 Принцип построения систем смазки с автоматической регенерации фильтров и; способы их контроля технического состояния.

8.2 Оценка эффективности систем очистки с автоматической регенерацией.

8.4 Выводы.

8.4 Выводы

8.4.1 Развиты некоторые положения теории фильтрования и разделения жидких суспензий при использовании их для описания процессов фильтрования масла в системах смазки дизелей.

8.4.2 Разработаны следующие положения основ теории регенерации фильтров:

- методика определения максимальной производительности фильтров, принятой в качестве критерия эффективности их фильтрующей способности и к достижению которой необходимо стремиться в процессе регенерации;

- методика определения начальных условий и основных параметров рабочих характеристик процесса регенерации;

- методика выбора режима минимального диапазона- процессе регенерации и получения оптимального, с точки зрения, энергозатрат, закона его управления.

8.43Проведена оценка' эффетивности предложенных способов- и устройств диагностики технического состояния фильтров и двигателям целом'.

8.4.4 Разработаны, принципы построения высокоэффективных систем* смазки» с* автоматической регенерации» фильтров-, и способы-» контроля; и диагностики технического -состояния их элементов и двигателя .в целом.

8:4.5 Предложены ряд, показателей эффективности работы очистителей, процесса регенерации, его режимов и алгоритмов работы.

8.4.6 Проведена оценка эффективности внедрения* инвариантной самоочищающейся» системы с учетом наиболее" эффективного режима процессе регенерации1 по показателям стоимости^ ресурса непрерывной.работы.

Оценка* возможности построения высокоэффективных систем смазки с автоматической регенерацией фильтров показала, что для двигателей штатных ДЭС систему смазки можно» переделать с минимальным изменением конструкции» ее элементов. Для этого необходимо пересоединить масляные очистители по. нужной схеме, подключить внешнее регенерирующее устройство, контролирующую (датчики давления) и регулирующую (регулятора потока) аппаратуру. Установка в корпуса фильтров фильтроэлементов тонкой очистки, а также обеспечение оптимального закона управления гидравлическими параметрами и процессом регенерации, позволит свести к минимуму показатель влияния Р% , уменьшить скорость износа трущихся деталей в 25-70 раз, увеличить ресурс непрерывной работы до 2000 часов;и более и получить экономический эффект до 130 тыс. рублей в год (при наработке 5000 часов).

232

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена разработке теоретических положений, совокупность которых, можно квалифицировать как крупный вклад в развитие методов-построения ДЭС СГЭ ответственных объектов. Решению проблемных задач? в области разработки теоретических основ повышения ресурса ДЭС, моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих их ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС и диагностики технического состояния их двигателей.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются «в следующем: обоснована' возможность управления ресурсом, и ресурсом непрерывной работы дизельных электрических станций за счет моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих ее ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС, а также разработке способов и средств диагностирования технического состояния двигателей ДЭС по параметрам системы смазки;

- разработана методика расчета, построения и исследования математических моделей системы смазки и ее элементов;

- получены математические модели отдельных элементов системы смазки, учитывающие их конструктивные и эксплуатационные особенности, а также колебательный характер течения жидкости в гидравлических магистралях системы смазки;

- разработана методика исследования- самоочищающихся систем фильтрования, определены наиболее предпочтительные конструктивные признаки и принципы построения эффективных самоочищающихся систем;

- разработана обобщенная модель инвариантной самоочищающейся системы, для которой определены условия инвариантности и условия существования противотока в фильтрах. Исследованы динамические характеристики системы и даны рекомендации по режимам ее работы;

-развиты основы теории фильтрования и регенерации в системах смазки дизелей, которые заключаются в разработке методики определения, максимальной производительности фильтра, в выборе режима и алгоритма минимального диапазона процесса регенерации и получении оптимального, с точки зрения энергозатрат, закона управления этим процессом;

-разработан испытательный стенд, позволяющий определять АЧХ и ФЧХ отдельных элементов систем смазки и исследовать режимы работы самоочищающейся системы

- создана экспериментальная установка на базе двигателя К-770, позволяющая определять АЧХ и ФЧХ полнопоточного масляного фильтра с моделированием реальных условий эксплуатации;

-разработана методика и предложен алгоритм определения технического состояния двигателя и определения его остаточного ресурса по параметрам очистителей масла, на основе которых разработаны устройства диагностирования технического состояния элементов системы смазки и двигателя в целом и сделана оценка их эффективности, что позволит управлять техническим состоянием двигателя ДЭС за счет перехода на техническое обслуживание по фактическому техническому состоянию;

- разработаны принципы построения эффективных самоочищающихся систем смазки и предложены практические рекомендации по модернизации систем смазки штатных ДЭС, проведена оценка эффективности внедрения самоочищающейся системы.

234

1. Trent Н.М. 1.omorphisms between oriented linear graphs and lumped physical. I. Acoust. Soc. Am., 1955, v.27, № 3, p. 500-527.

2. Автоматизация поиска неисправностей агрегатов автомобиля. Автомобильный транспорт. № I, 1997, с 21-23.

3. Александров A.M., Быстрое А.И., Гаврилюк И.И. и др. Прогнозирование ресурса судовых, ДВС по результатам, ускоренных испытаний. Двигателестроение, № 10, 1985, с. 45-50.

4. Атрощенко В.А. и др. Технические возможности повышения ресурса автономных электростанций энергетических систем: Монография Текст. /

5. B.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, П.В. Яцынин, P.A. Дьяченко, М.Н. Педько -Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2010.- 192 с.

6. Атрощенко В.А., Лысенко М.П., Орлов A.B., Петрушкин В.Ф. Резервное и гарантированное электроснабжение (Проблемы, методы и технические средства). Краснодар: изд-во «Флер», 1998. 120 с.

7. Атрощенко. В.А., Шевцов Ю.Д., Лысенко М.П., Кокарев В.В., Василенко Н.В., Дьяченко P.A. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания. Патент на», изобретение № 2259549. Опубликовано 27.08.2005. Бюллетень № 24.

8. Ю.Байков Б.П., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. и др. A.C. 1003875 (СССР). Способ очистки, жидкости в системах с избыточным давлением.- Опубл. в Б.И., 1983, № Ю.

9. П.Барсуков B.C., Бершадский В.А., Галеев А.Г. Экспериментальные установки и системы стендов для испытаний пневмогидросистем двигательных установок летательных аппаратов на криогенных компонентах топлива. М.: МАИ, 1992. -78 с.

10. Башта Т.М. Машиностроительная, гидравлика. Справочное пособие. М.: МАШГИЗ; 1963: - 695 с.

11. Белов П.М., Бурячко В.Р., Константинов Н.К. и др. Двигатели армейских машин. Часть 2. Конструкция и расчет. М.: Воениздат, 1977, - 568 с.

12. Беляев Н.М., Уваров Е.И., Степанчук Ю.М. Пневмогидравлические системы: Расчёт и проектирование. М.: Высшая школа, 1988. - 270 с.

13. Бердников В.В. Прикладная теория гидравлических цепей. М.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

14. Бессонов Л.А. Теоретические основы, электротехники: Электрические цепи: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. ВУЗов. 8-е изд. перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1984. - 559 с.

15. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.-240с.

16. Богданов В:В. Математическая модель масляного фильтра как элемента пневмогидравлической системы. Сборник "Вопросы прикладной^ математики и механики". Кубанский' государственный технологический1 университет. Краснодар, 1999. - 286с.

17. Богданов В.В: Определение оптимального режима работы! самоочищающейся системы по критерию максимальной производительности масляного фильтра. Труды Кубанского государственного агроуниверситета. Выпуск 368 (396), Краснодар, 1998. -217с.

18. Болдин А.П., Мирошников Л. Спектральный анализ масла для диагностики двигателя. Автомобильный транспорт, №б, 1968, с. 22-24.

19. Борисенко А.Н., Заславский Е.Г.,, Соболь В.Н. и др. Бортовая система диагностирования тепловозного дизеля. М.: Двигателестроение, № 6, 1985, с. 37-38.

20. Васильев Б.В. Диагностика судовых дизелей на речном флоте. Ml: Двигателестроение, № 3, 1986, с.28-29.

21. Венцель C.B. Применение смазочных масел в двигателе внутреннего сгорания. .М.: Химия, 1979. 240 с.

22. Высоцкий A.A. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. Современные конструкции приборов и методы измерения. 3-е изд. пераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1968. — 291 с.

23. Гидравлические и пневматические силовые системы управления. Под редакцией Дж.Блекборн, Г.Ритхоф, Дж.Л.Шерер. Перевод с англ. В.М.Дворецкого и А.М.Плунгяна. Под редакцией^ канд. техн. наук В.А.Хохлова. М.: Изд. ИЛ, 1962. - 614 с.

24. Гийон М. Исследования и расчет гидравлических систем. Перевод с французского к.т.н. С.Н.Рождественского "и инж. И.П.Золотарева. М.: Машиностроение. 1964. - 387 с.

25. Гликман Б.Ф. Автоматическое регулирование жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1974. — 396 с.

26. Гликман Б.Ф. Математические модели пневмогидравлических систем. М.: Наука. Гл. Ред. физ.-мат.лит. 1986.-386 с.

27. Гликман Б.Ф. Нестационарные течения в пневмогидравлических цепях. -М.: Машиностроение, 1979. 256 с.

28. ГОСТ 18509-80 Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. М.: Стандарт, 1980. - 12 с.

29. Григорьев М.А. Обеспечение надежности двигателей. М.: Издательство стандартов. 1978. 186 с.

30. Григорьев М.А. Очистка масел двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1983 148 с.

31. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Долецкий В.А. и др. Качество моторного масла и надёжность двигателей. М.: Издательство стандартов, 1981. 232 с.

32. Григорьев М.А., Волков В.И. Искусственный загрязнитель для испытаний устройств очистки моторного масла. АС №93031186, Опубл. в Б.И. № 36, 1995 г.

33. Григорьев М.А., Долецкий В.А. Обеспечение надежности двигателей. М.: Издательство стандартов, 1978. - 324 с.

34. Григорьев М.А., Понаморев H.H. Износ и долговечность автомобильных двигателей. М.: Машиностроение, 1976.- 248 с.

35. Гринодуб Ю.Н. Применение теории пассивных четырехполюсников к расчету распространения комбинаций давления в разветвленных гидравлических системах авиадвигателей. Автоматика и телемеханика, 1950, №2.- 105-120 с.

36. Грушко И.М., Сиденко В.М. Основы научных исследований: 3 изд. перераб. и доп. - Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьковском университете, 1983. - 224 с.

37. Давтян Р.И., Подгаецкий В.М., Зицер И.М., Рудаков Н.И. Оценка ресурса дизелей по комплексному показателю. Двигателестроение, № 7, 1983, с. 42-44.

38. Долгачев Ф.М., Лейко B.C. Основы гидравлики и гидропровод: Учебник для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройздат, 1981. - 183 с.

39. ДСуза А., Олденбургер Р. Динамические характеристики гидравлических трубопроводов. Труды Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов. Пер. с англ. - М.: ИЛ, 1964, № 3. - 196-205 с.

40. Ждановский Н.С., Николаенко A.B. Надёжность и долговечность автотракторных двигателей.- Л.:Колос, 1974.-224 с.

41. Жужиков В.А. Фильтрование: Теория и практика разделения суспензий. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1980. - 400 с.

42. Зарин A.A., Логинов В.Е., Отман З.С. Диагностирование и регулирование топливной аппаратуры авиадвигателей. М.: Транспорт, 1989. -78 с.

43. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы. М.: энергоиздат, 1984. - 232 с.

44. Иващенко H.H. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. Учебник для ВУЗов. Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. -736 с.

45. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. -128 с.

46. Ильинский Н.Ф., Цаценкин В.К. Приложение теории графов к задачам электромеханики. — М.: Энергия, 1968. 200 с.

47. Итинская Н.И., Кузнецов H.A. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям: М.: Колос, 1982. — 208 с.

48. Карагезов С.Х., Эфрос В.В., Голованов Ю.К. Исследование влияния расхода масла на угар и износ деталей. М.: Тракторы и сельхозмашины, 1973, № 7, с. 16-18.

49. Келлер P.M. Диагностика технического состояния двигателя. М.: Машиностроение, 1973. 123 с.

50. Кича Г.П. Некоторые закономерности процесса загрязнения циркуляционного судового дизеля. Труды ДВВИМУ, вып. 5. М.: Владивосток, 1969, с. 60-63.

51. Кича Г.П., Солив В.А., Солодов. Д.В. Анализ и уточнение теоретических методов расчёта процессов загрязнений масла в двигателях внутреннего сгорания. Труды ЦНИДИ: Вып. 62 Л.: 1970. -169 с.

52. Коллакот P.A. Диагностирование механического оборудования. Л.: Судостроение, 1980. 296 с.

53. Колчин A.B., Бобков Ю.К. Новые средства и методы диагностирования автотракторных двигателей. М.: Колос, 1982. 110 с.

54. Колчина П.Я. Гидродинамика и теория фильтрации. М;: Наука, 1991. - 351 с.

55. Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. и др; Способ оценки технического состояния, системы смазки двигателя внутреннего сгорания. АС (СССР) №1260712. Опубл. в Б Ж., №-36, 1986.

56. Кононов Б.Т.; Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. и др. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания.' АС (СССР) №9660712. Опубл. в. Б.И., № 38, 1982.

57. Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. и др: Способ оценки технического состояния системы смазки двигателя внутреннего- сгорания. АС (СССР) №896466. Опубл. в Б.И., № 1, 1982.

58. Константинов, В.Д., Куликов Г.А. Средства контроля- технического состояния авиационного оборудования. М1.: МИИГА, 1987. - 96 с.

59. Коробочкин Б. Л. Динамика гидравлических систем станков. М.: Машиностроение, 1978. 331 с.

60. Кривов В.Г. Конструкция, системы и эксплуатация дизелей МО.1 4.1. Воздействие современных средств поражения на работоспособность дизелей объектов МО и оценка их прочности. Л.: ЛВВИСКУ, 1976. — 246с.

61. Кривов В.Г., Путятинский В.А., Громов В.Н., Дружинин П.В. Особенности работы дизелей при всасывании воздуха из зоны пожара. -Двигателестроение, 1982, № 8 с. 45-47.

62. Кривов В.Г., Успенский А.И. Тепломеханическая часть военных электростанций. Л.: ЛВВИСКУ, 1982. - 543 с.

63. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания, Учебное пособие для ВТУЗов. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 615 с.

64. Левин М.И. Автоматическая безразборная диагностика дизелей. Информационные аспекты. Двигателестроение, № 3, 1986, с. 25-27.

65. Левин М.И., Обозов A.A. Автоматическая безразборная диагностика дизелей. Информационные аспекты. Применение метода "обучения" при решении задач диагностирования судового малооборотного дизеля. Двигателестроение, № 9, 1986, с. 41-46.

66. Лежнев П.И. Электроснабжение. 4.2. Системы электроснабжения боевых ракетных комплексов. Учебное пособие. Ростов-на-Дону.: РВВКИУРВ, 1985- 116 с.

67. Лихачёв В.Я., Васин A.C., Гликман Б.Ф. Техническая диагностика пневмогидравлических систем ЖРД. М.: Машиностроение, 1983 - 204 с.

68. Лышко Г.П. Топливо и'смазочные материалы. М.: Агропромиздат, 1985. -336 с.

69. Макаров И.В., Менский.Б.М. Линейные автоматические системы. Учебное пособие для ВУЗов.- М.: Машиностроение, 1977.- 464 с.

70. Макаров И.М. и Менский Б.М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный' материал). Учебное пособие для ВУЗов. — М.: Машиностроение, 1977. — 464 с.

71. Малышенко Ю.В., Раздобреев А.Х. Методы сокращения объёма диагностической информации, используемой для« поиска неисправностей. Автоматика и телемеханика, № 4, 1977, с. 160-164.

72. Минкин З.М. Исследование тонкой фильтрации масла у быстроходных дизелей. Труды ЦНИДИ, вып. 21. Л.: 1949. - 74 с.

73. Мирошников Л.Д. Диагностика технического состояния автомобилей. М.: Высшая школа, 1976, 408 с.

74. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин. М.: Колос, 1986.-288 с.

75. Могендович Е.М. Гидравлические импульсные системы. Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние, 1977. - 216 с.

76. Молчанов А.П. Курс электротехники и радиотехники. М.: Наука, 1976. - 480 с.

77. Морозов Т. А., Арцимонов Д.М. Очистка масла в дизелях. М.: Машиностроение, 1971. - 203 с.

78. Морозов Т.А., Арцимонов Д.М. Очистка масла в дизелях. Машиностроение, 1971.-203 с.

79. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. 5-е изд. пераб. и доп. - М.: 1979. - 424 с.

80. Мясников Ю.Н., Павлов A.A. Техническое диагностирование применительно к судовым дизельным установкам. Двигателестроение, № 1, 1984, с. 41-43.

81. Научно — исследовательская работа № 13: Отчет/ МО СССР. Руководитель работ Берендяев В.В. Инв. № 3564. Краснодар, КВВКИУРВ, 1986. - 98 с.

82. Научно — техническое сопровождение разработки и эксплуатации ракетного вооружения. / Под редакцией Чобаняна / М.: ВА им. Петра Великого. 1992,-296 е., инв. № 1343.

83. Никитин Е.А., Станиславский JI.B. и др. Диагностирование дизелей. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

84. Осциллограф светолучевой двенадцатиканальный типа Н115. Описание и правила пользования. М.: Внешторгиздат, 1972. - 28 с.

85. Отчет по результатам исследовательского учения в в/ч 68547: Отчет/ МО СССР. Руководитель работы В.И.Линник. Инв. № 3862. М, 1986. 49 с.

86. Петров A.C. К вопросу о минимизации количества показателей технического состояния элементов двигателя. Труды ЦНИДИ, вып. 66, 1974.

87. Пивоваров В.А. Диагностика летательных аппаратов и авиадвигателей. Учебное пособие. М.: МГТУ. 1995. - 186 с.

88. Полухин ДА., Орещенко В.М., Морозов В.А. Отработка пневмогидросистем двигательных установок ракет-носителей и космических аппаратов с ЖРД. М.: Машиностроение, 1987. - 248 с.

89. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. Учебник для машиностроительных ВУЗов. — М.: Машиностроение, 1976. 424 с.

90. Портной Б.Ф. A.C. 929162 (СССР). Система фильтрования рабочей жидкости Опубл. в Б.И., 1982, № 20.

91. Проспект фирмы "Болл и Кирш", Кельн, 1978. 15 с.

92. Проспект фирмы "Вокес", Лондон, 1971. 15 с.

93. Проспект фирмы "Релумикс", Париж, 1976. 21 с.

94. Семенов В.Я., Курганский П.М., Кузьмин В.И. и др. Автоматизированные смазочные системы и устройства. -М.: Машиностроение, 1982. 176 с.

95. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. Изд. 2-е, стереотип. Киев: - Техника, 1977. - 768 с.

96. Сидоров В.Н. Методика выбора диагностических параметров по критерию информативности. Труды МАДИ, 1979, № 175, с. 125-127.

97. Сорокин H.H. Кинетика накопления механических примесей в смазочном масле. Труды Новосибирского института инженеров водного транспорта. -1973, с. 84-87.

98. ИЗ. Станиславский Л.В. Техническое диагностирование дизелей. К.: Вища школа, 1983. - 98 с.

99. Стрелков Ю.И. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. МО инв.1138, МО СССР, 1988. 152 с.

100. Стрелков Ю.И., Лысенко М.П., Шевцов Ю.Д. Богданов В.В. Определение рабочих зон регенерации самоочищающихся систем смазки. -Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки №4. Новочеркасск, 1999. — 124с.

101. Стрелков Ю.И., Лысенко М.П., Шевцов Ю.Д. Богданов В.В. Проблема информационного обеспечения систем управления и контроля дизель-генераторов. Труды Кубанского государственного агроуниверситета. Выпуск 368 (396), Краснодар, 1998. - 217с.

102. Стрелков Ю.И., Шевцов Ю.Д., Богданов В.В. Предложение по повышению эффективности функционирования обеспечивающих систем ДВС автономных источников питания. Отчет № 3/97 по НИР "Финиш-ПСНО", КВВКИУ РВ, 1997. - 94с.

103. Таршин М.С. Контроль гидравлических сопротивлений. М.: Машиностроение, 1966. — 156 с.

104. Татур Т.А. Основы теории электрических цепей. Учебн. пособие для электротехнич. и радиотехнич. специальностей ВУЗов. — М.: Высш. шк,, 1971.- 296 с.

105. Тензометрия в машиностроении./ Под ред. Р.А.Макарова. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

106. Терещенко В.К., Кононов Б.Т., Морозов В.П. и др. Источники и первичные преобразователи энергии. -МО СССР, 1973. 553 с.

107. Техническая диагностика гидравлических приводов./ Под ред. Башты Т.М. М.: Машиностроение, 1989. 262 с.

108. Толстов Ю.Г., Теврюков A.A. Теория электрических цепей. Учебн. пособие для электротехнич. и радиотехнич. Специальностей ВУЗов. М.: Высш. шк., 1971.-296 с.

109. Тонака Хеэй. Патент № 54-98137 (Япония). Топливный фильтр с автоматической очисткой Опубл. 13.04.81.

110. Тятый В.М. Тепломеханические и технические системы. МО СССР, 1982. 197 с.

111. Федяков Е.М. Колтанов В.К., Богдатьев Е.Е. Измерение переменных давлений. М.: изд. стандартов, 1982.- 216 с.

112. Харазов A.M., Цвид С.Ф. Методы оптимизации в технической диагностике машин. М.: Машиностроение, 1983. - 132 с.

113. Хасилев»В.Я. Элементы теории гидравлическиех цепей. — Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1964, № 1. 69-88 с.

114. Холбоу С., Руло У. Влияние вязкого трения на распространение сигнала в гидравлических линиях. Труды Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов. Пер. с анг. - М.: Мир, 1967, № 1.-102-109 с.

115. Церковный А.Е., Яцынин П.В. Перспективы определения качества электроэнергии в системах электроснабжения объектов. Сборник трудов "Энергетика 2005".- Краснодар, 1996.- 120 с.

116. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. -Недра, 1975.-296 с.

117. Черненко В.А., Гриценко Ю.С., Портнов Н.И. A.C. 1204233 (СССР). Устройство для промывки фильтров. — Опубл. в Б.И., 1986, № 2.

118. Шевцов Ю.Д., Яцынин П.В: Методика проведения эксперимента по определению частотных^ характеристик фильтроэлементов системы смазки ДВС. Сборник тезисов докладов на V научно-технической-конференции РВ. II ч. Краснодар, 1997.- 107 с.

119. Шевцов Ю.Д., Богданов В.В., Василенко Н.В. Выбор диагностических параметров двигателя. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 9.1 Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков. -Краснодар: КВВАУЛ, 2005. с. 189-193.

120. Шевцов Ю.Д., Василенко Н.В., Дудник Л.Н. Система непрерывного фильтрования жидкости. Межвузовский сборник научных трудов (выпуск 8)/Краснодарский военный авиационный институт.- Краснодар: КВАИ, 2004. -с. 187-191.249 ' . . •:

121. Шевцов Ю.Д., Козицкий В.Mi, Богданов В.В. Построение модели самоочищающейся системы смазки;с целью ее диагностирования; Научно-технический сборник №11, КВВКИУ РВ, 1993. - 32с.

122. Шевцов Ю:Д., Стрелков Ю.И., Яцынин П.В., Богданов В.В. Разработка алгоритмов и средств диагностирования двигателей ДЭС.- Отчет № 202/96 по НИР "Литер-5", КВВКИУ РВ, 1996.- 68 с.

123. Шевцов Ю.Д., Яцынин П.В. Результаты исследования; математической модели масляного, фильтра для диагностики двигателей ДЭС. Сборник тезисов докладов на V научно-технической конференции РВ; 11ч. Краснодар, 1997.- 107 с.

124. Шевцов Ю.Д., Яцынин П.В., Бекичеков С.В., Богданов В.В. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания. Положительное решение о выдаче патента по заявке № 96117282.

125. Шевцов Ю.Д., Яцынин П.В., Богданов В.В. Источники и накопители электрической энергии-для автономной энергетики. — Отчет № 201/96 по НИР "Заклад-96", КВВКИУ РВ, 1996. 56с.

126. Шкаренко В.А. Некоторые конструкции самоочищающихся фильтров для масляных и топливных систем дизелей.— Энергомашиностроение, 1970; № 12;-44-46 с.

127. Ямпольский В.И., Белоконь Н.И., Пилипосян Б.Н. Контроль и диагностирование гражданской авиационной техники. М.: Транспорт, 1990. - 181 с.

128. Яцынин П.В. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. МО инв.1188, МОРФ, 1998. 166с.

129. Яцынин П.В., Богданов В.В. Оценка возможности совершенствования и развития источников электрической энергии на базе ДВС. Отчет № 10/97 по НИР "Литер-6", КВВКИУ PB, 1997. - 192с.

130. Яцынин П.В., Богданов В.В. Режим эффективной работы самоочищающейся системы по критерию максимальной производительности масляного фильтра. — Известия вузов. СевероКавказский регион. Технические науки №4. Новочеркасск, 1999. 124с.