Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

Шевцов Юрий Дмитриевич

Теоретические основы управления

ресурсом ДЭС

электротехнических комплексов

Специальность 05.13.06. - Автоматизация и управление технологическими процессами и производства (промышленность).

а в т о р е ф е р а т

Диссертация на соискание ученой степени

доктора технических наук

Краснодар - 2011

Работа выполнена в ГОУ БВПО Кубанский государственный
технологический университет

Научный консультант:        доктор технических наук, профессор
Атрощенко Валерий Александрович

Официальные оппоненты:        доктор технических наук, профессор
Видовский Леонид Адольфович;

доктор технических наук, профессор

Кужеков Станислав Лукьянович;

доктор технических наук,
Толмачев Владимир Николаевич

Ведущая организация:        КубГАУ (г. Краснодар)

Защита диссертации состоится У01Ф 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, 2А,  ауд.  Г-251)

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

Автореферат разослан _____________ 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.100.04,

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 автономной 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 поступающем 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, совокупность которых, можно квалифицировать как крупный вклад в развитие методов построения ДЭС систем гарантированного и резервного электроснабжения (СГРЭ) ответственных объектов. Решение проблемных задач в области разработки теоретических основ управления техническим ресурсом ДЭС, моделирования работы систем ДЭС, ограничивающих их ресурс, методики синтеза систем, обеспечивающих повышение ресурса ДЭС и диагностики технического состояния их двигателей.

Задачами исследования являются: 

  • обоснование возможности увеличения надежности и управления ресурсом непрерывной 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 непрерывной 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, так 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.

Объект исследования: Систем 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 на 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 систем, 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 на 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 маслоочистителей.

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 УЭнергетика-2005Ф, Краснодар, 1990, на научно-технической конференции РВ (г. Краснодар, Краснодарское ВВКИУ РВ, 1992), на семинаре по целевой комплексной программе УЭнергетика. 2005Ф (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 НГМА (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 I Межвузовской конференции Минестерства образования и науки РФ, ГОУ ВПО КубГТУ Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы (г. Новороссийск 2010), на IX научно-практической конференция в рамках выставки Энергетика и электротехника-2010 (г. Екатиринобург: ЗАО Уральские выставки, 2010).

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 98 печатных работах, в том числе 1 научная монография, 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 соискание ученой степени доктора наук..

Реализация научно-технических результатов работы

Основные научные и практические положения диссертации внедрены в НИОКР и использованы при разработке конструкторской документации на блочно-комплектные автоматизированные электростанции типа БКАЭ-0,4-630-З-УХЛ1 производства ДОАО Электрогаз 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 составом 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, сдержит 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 содержанием 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 и расхода 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 допущения 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 ;

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

- наличие пульсаций давления и расхода , возникающих при коммутационных переключениях и пульсирующем режиме работы регенерирующего устройства.

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 гидравлических цепей. 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 приняты следующие допущения:

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

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

Предложено для исследования пневмогидравлических 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. При этом предполагается, что на входе имеется некоторый источник, создающий возмущение, а на выходе определяется искомая величина расхода или давления - реакция на возмущение, т.е. передаточная функция рассматриваемого устройства.

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 полученные модели отдельных элементов (например, фильтра) состоит из гидравлической схемы замещения, схемы замещения в электрических аналогах и аналитических выражений, записанных в виде передаточных функций:

        (1)

где         - передаточная функция по давлению;

- передаточное сопротивление.

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

  1. Схему замещения (рис.1).

2. Аналитические выражения в виде системных передаточных функций:

,

где - коэффициенты усиления, определяющие перепад давления на фильтре;

, ,

- постоянные времени;

- комплексная величина, введенная вместо оператора дифференцирования;

- круговая частота;

,, - коэффициенты демпфирования;

- активная составляющая гидравлического сопротивления фильтра в безразмерной форме;

- амплитуды вариаций давления масла на входе и выходе фильтра;

р - масштабная величина давления;

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

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

а) конструктивная схема; б) гидравлическая схема замещения;

в) схема замещения в электрических аналогах

Рисунок 1 - Схемы замещения полнопоточного масляного фильтра
с сетчатым фильтроэлементом

Остальные параметры, входящие в выражение АЧХ и ФЧХ фильтра 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

  . (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 R1 и инерционной составляющими гидравлического сопротивления фильтра. Поступление в масло воды из системы охлаждения, топлива из системы топливоподачи и воздуха, вследствие нарушения герметичности системы смазки, влияют на емкостные составляющие фильтра, зависящие от плотности жидкости.

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

Перечисленные составляющие гидравлических сопротивлений очистителей влияют на параметры k, 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 топливоподачи 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 регенерации реализуется при помощи внешнего регенерирующего устройства путем создания обратного потока через очищаемый фильтр. В работе было рассмотрено множество схем, которые могли бы быть использованы в системах смазки дизелей. Однако в настоящее время отсутствуют теоретические разработки, позволяющие обоснованно осуществлять построение, расчет, сравнительный анализ существующих схем и алгоритмов их работы. 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. Оценка эффективности каждой схемы проводилась по предложенному показателю относительного влияния процесса регенерации на гидравлические параметры основной магистрали P(%), а исследование и дальнейшая оптимизация осуществлялись по полученным согласно схемам замещения соотношениям статических и динамических характеристик.

Таблица 1 Самоочищающиеся системы фильтрования и показатели технического совершенства их схем

1

2

3

6.

где

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 гидравлические параметры всей схемы  и имеющей минимальные потери на слив в процессе регенерации.

На основе выявленных признаков и принципов построения был осуществлен синтез схемы системы очистки, обладающей перечисленными свойствами.

а)

б)

Рисунок 2 - Схемы самоочищающейся системы: а) гидравлическая;
б) замещения в электрических аналогах

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

Она представляет собой систему, состоящую из двух параллельных ветвей, содержащих по два последовательно соединенных фильтра Ф1, Ф2 и Ф3, Ф4, либо фильтра и любого другого гидравлического элемента (например, дросселя, т.е. Ф1, Др3 и Ф2, 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. Регенерация фильтров происходит до достижения заданной величины перепада давлений в системе , 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 ), записанные в матричной форме (4) позволили определить величины потоков для всей схемы и для отдельных её элементов.

= . (4)

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

(5)

Для потока через фильтр Ф2 запишется следующее соотношение:

(6)

где        - амплитуда вариации потока создаваемая регенерирующим устройством;

- амплитуда вариации перепада давлений на входе схемы;

- комплексные гидравлические сопротивления фильтров Ф1ЕФ4  (Ф1, Ф2 и Др3, Др4).

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

а) условие линвариантности    (7)

при котором параметры гидравлического потока в основной магистрали не зависимы (инвариантны) от потока, создаваемого регенерирующим устройством ;

б) условие существование противотока:

  (8)

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:

,  (9)

где        ;

- амплитуды  вариаций  потоков,  напора мощности, создаваемые регенерирующим устройством;

- амплитуда вариации мощности основного масляного насоса.

На рисунке 3 представлена одна из этих характеристик.

1 - зона наличия противотока в Ф2 и Др3;

2 - зона наличия противотока в Ф2 и отсутствия в Др3;

3 - зона отсутствия противотока в Ф2 и Др3;

4 - зона наличия противотока в Др3 и отсутствия в Ф2.

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

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.

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

Рассмотрены два варианта регенерирующего устройства: источника набора и источника расхода .

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

      (10)

Исходя из этого, передаточные функции системы в двух рассматриваемых случаях были определены как:                  (11)

где        

- комплексные сопротивления фильтров ;

- - сопротивление дросселя.

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

- определены условия инвариантности, учитывающие динамические составляющие сопротивления фильтров Ф1 и Ф2:

                                (12)

- исследованы АЧХ и ФЧХ системы для случаев:

а) выполнения условий инвариантности;

б) различия динамических составляющих гидравлических сопротивлений фильтров Ф1 и Ф2 , т.е. когда условия (12) не выполняются. При этом были определены допустимые значения отклонений от условий инвариантности при изменении активных и инерционных составляющих сопротивлений фильтра;

- рассмотрено влияние характера комплексной нагрузки 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 инерционной и активной составляющих гидравлического сопротивления фильтра.

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

В пятом 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 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 фильтрующая перегородка постепенно загрязняется, в результате изменяется его полнота отсева, гидравлическое сопротивление и пропускная способность. Для определения характера изменения этих показателей, а в частности, гидравлического сопротивления фильтра рассмотрены законы фильтрования жидкости при прохождении ее через сетчатое препятствие: а) с образованием осадка; б) полным закупориванием пор; в) с постепенным закупориванием каждой поры (стандартный); г) промежуточный Исследование процессов загрязнения масла в дизелях различной конструкции позволяет сделать вывод о том, что с учетом тонкости очистки ( мкм) для сетчатых фильтров процесс загрязнения их фильтрующих элементов при нормальном функционировании двигателя идет по промежуточному закону фильтрования Повышенный износ деталей цилиндро-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 колебательности 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 ф, но и динамические составляющие, зависящие от изменения размера фильтрующей ячейки и упругих свойств объема корпуса фильтра. - постоянная времени гидравлического сопротивления фильтра учитывающая инерционность столба жидкости при дросселировании ее через одну ячейку (пору); ,        постоянная времени гидравлического сопротивления фильтра, определяемая упругими свойствами фильтроэлемента. где        l - толщина фильтрующей перегородки;

hос - высота осадка загрязнений на поре;

-площадь отверстия ячейки (поры) фильтроэлемента; - плотность жидкости; k - коэффициент сжимаемости жидкости.

Активная составляющая R изменяется пропорционально перепаду давления на фильтре в соответствии с законом фильтрования. Изменение инерционной составляющей гидравлического сопротивления фильтра происходит вследствие увеличения размеров отложений на фильтрующей перегородке hос и уменьшения сечения ячейки (поры) фильтроэлемента Fп . Толщина фильтрующей перегородки (рис4.), определяется по формуле:

,        (14)

где        Х - концентрация примесей в масле;

g - 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 d - диаметр пор, изменяющийся в соответствии с законом фильтрования:

Установлено, что диаметр фильтующих ячеек полнопоточного фильтра, загрязняюшегося по промежуточному закону изменяется по следующей закономерности ;

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 Х получено выражение для инерционной составляющей гидравлического сопротивления фильтра:

  (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).

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

Для рассматриваемых типов фильтров наибольшая эффективность их работы приходится на период времени при котором достигается его максимальная производительность и соответствующее ему гидравлическое сопротивление (рис. 6). 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 , соответствующей максимальной производительности фильтра в процессе очистки .

Разработана методика определения максимальной производительности фильтра экспериментальным путем и по параметрам его математической модели, а также методика определения параметров алгоритма минимального диапазона процесса регенерации.

Рисунок 6 - Изменение характеристик фильтра от времени эксплуатации

Исследования динамики  изменения параметров модели масляного фильтра по мере его загрязнения показали, что максимальную производительность фильтра можно с большой точностью определить путем отслеживания динамики изменения амплитуд и фаз его частотных характеристик.

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 фильтра соответствующего его максимальной производительности, с целью использования ее в управлении работой регенерирующим устройством самоочищающейся системы фильтрования.

Рисунок 7 - Амплитудные частотные характеристики масляного фильтра

На основе найденных ранее статических характеристик (рис. 3)  выведен закон управления величиной по которому можно осуществлять, оптимальный с точки зрения энергозатрат, закон управления процессом регенерации и поддержание противотока на минимальном уровне (рис. 8).

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

(16)

где - амплитуда вариации потока, создаваемого регенерирующим  устройством; - амплитуда вариации величины потока, проходящего через систему; - амплитуда вариации величины противотока;- амплитуда вариации величины минимального возможного противотока.

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

Выбранный синусоидальный характер режима процесса регенерации позволил достичь минимального отклонения как активной так и инерционной 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.

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 ;
  • экспериментальное получение частотных характеристик испытуемого элемента при моделировании процесса фильтрования по различным законам К1, К2, К3 , К4  с использованием искусственного загрязнителя и формирование для них эталонных частотных характеристик;
  • проверка сходимости теоретических и экспериментальных частотных характеристик по критерию Фишера.

Рисунок 9 - Принципиальная гидравлическая схема испытательного стенда

2 этап. Получение эталонных АЧХ и ФЧХ на экспериментальной установке при работающем двигателе. Определение экспериментальных частотных 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 в проводилось в следующем порядке:

  1. Определение экспериментальных частотных характеристик исследуемой системы путем обработки осциллограмм пульсаций давления.
  2. Представление системы (рисунок 10) в виде передаточной системной функции последовательно соединенных групп динамических звеньев и синтезированной схемы замещения.

Рисунок 10 - Схема замещения исследуемой системы

  1. 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:

,                                 (14)

где        Wф(s)  -  передаточная функция фильтра;

Wн(s) - передаточная функция магистрали системы смазки.

Ф - фильтр;

Н - нагрузка

Рисунок 11 - Схема замещения в виде электрического четырехполюсника

  1. Определение передаточной функции нагрузки по схеме замещения путем отношения:

.                                        (15)

  1. 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 R1 и инерционной составляющих гидравлического сопротивления фильтра. Попадание в масло посторонних жидкостей влияет на емкостные составляющие 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 рисунке 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.

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

Рисунок 13 - Частотные характеристики фильтра

Испытание 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 . 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.

  1. 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: - для нормальной работы, - 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.

Рисунок 14 - Структурная схема устройства диагностики

Основные элементы устройства выполняют следующие функции:

  • измерение и преобразование пульсаций давления масла в электрический сигнал, преобразуемый в цифровой код для передачи в ПЭВМ;
  • ПЭВМ 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.

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)

где         Т - средняя наработка системы до отказа;

Та - средняя продолжительность восстановления системы.

2) Коэффициент оперативной готовности

                                       (17)

где         t0 - оперативное время работы системы;

F(t) - 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

  (18)

и коэффициента эффективности выбранного режима регенерации

                                        (19)

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

а - скорость поступления загрязнений, кг/ч;

- 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, с точки 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 штатных ДЭС, проведена оценка эффективности внедрения самоочищающейся системы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. А.с. № 966525 СССР. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания  [Текст] / Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Опубликовано БИ № 38, 1982.
  2. А.с. № 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. А.с. № 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. А.с. № 1463331 СССР. Кононов Б.Т., Сергеев К.Г., Шевцов Ю.Д. Система непрерывного фильтрования рабочей жидкости [Текст]. Опубликовано БИ  № 25, 1990.
  5. А.с. № 1576183 СССР. Сергеев К.Г.Шевцов Ю.Д.Козицкий В.М. Система непрерывного фильтрования рабочей жидкости [Текст]. Опубликовано БИ  № 25, 1990.
  6. А.с. № 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. А.с. № 1814049 РФ. Шевцов Ю.Д., Козицкий В.М., Лысенко М.Л. 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.
  10. 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". Выпуск 385(413). - Краснодар: КГАУ, 2000. - С.23-29.
  13. 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. ысенко 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 Р.А. 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 Р.А. К вопросу о факторах, снижающих ресурс необслуживаемой работы дизельных электростанций [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, Р.А. 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 Р.А. Применение методики исследования линейных электрических цепей для моделирования элементов системы смазки [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, Р.А. 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, Р.А. Дьяченко, М.Н. Педько - Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2010. - 192с.
  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. иштаев 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 Р.А., Брагин Н.А. К вопросу диагностики двигателя по параметрам частотных характеристик масляного очистителя [Текст] / В.А. Атрощенко, Ю.Д. Шевцов, Р.А. Дьяченко, Н.А. Брагин // Научно-технические ведомости СПб., ГПУ. СЕРИЯ ИНФОРМАТИКА, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, УПРАВЛЕНИЕ. 2010, №6(113). - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010.
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям