CC BY
17УДК 621.317.3
П.Б. Терновский, М.Ю. Лицкан
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: [email protected]
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОВЕРКИ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Для обеспечения единства измерений независимо от того, кем, где, когда, в каких условиях они проведены, необходимо иметь уверенность в том, что погрешность измерений не превысила пределов, установленных в соответствии с поставленной измерительной задачей. С этой целью пользуются понятием «достоверность измерений», представляющим искомую величину известной с заданной доверительной вероятностью. Единство измерений достигается единообразием применяемых средств измерений и установленных методик выполнения измерений. Для обеспечения данного требования необходимо внедрение в систему эксплуатации судового электрооборудования комплекса метрологических мероприятий, направленных на приведение в соответствие единства измерений. В статье рассматриваются общие вопросы организации поверки контрольно-измерительных приборов (КИП) и диагностики состояния судового электрооборудования на основе анализа эксплуатационных параметров.
Ключевые слова: электроэнергетическая система, электрические параметры, электрические измерения, математическая вероятность, диагностика, надежность, безопасность.
P.B. Ternovsky, M.Yu. Litscan
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamcharsky, 683006 e-mail: [email protected]
ORGANIZING THE VERIFICATION OF CONTROL AND MEASURING INSTRUMENTS
AND IMPROVNG THE OPERATION OF SHIPBOARD ELECTRICAL EQUIPMENT
To ensure the uniformity of measurements, regardless of who, where, when, under what conditions they were carried out, it is necessary to have confidence that the measurement error did not exceed the limits established in accordance with the assigned measuring task. For this purpose, the concept of "measurement reliability" is used, which represents the desired value known with a given confidence level. The uniformity of measurements is achieved by the uniformity of the used measuring instruments and the established measurement procedures. To meet this requirement, it is necessary to introduce a complex of metrological measures into the operation system of ship electrical equipment aimed at bringing the uniformity of measurements into compliance. The article discusses the general issues of organizing the verification of instrumentation (instrumentation) and diagnostics of the state of ship electrical equipment based on the analysis of operational parameters.
Key words: electric power system, electrical parameters, electrical measurements, mathematical probability, diagnostics, reliability, safety.
Поверка средств измерений является неотъемлемой частью эксплуатации судовой энергетической системы и являет собой один из значимых и необходимых процессов, обеспечивающих безопасную и безаварийную эксплуатацию механизмов и систем на кораблях и судах флота [1-4].
В настоящее время на кораблях и судах используются различные виды и типы средств измерений, предназначенных для контроля и снятия показаний, и различных параметров. Различаются они не только по видам и типам, классу точности, диапазоном измерений, но и по принципу действия и их устройству. Важное значение также имеет конструктивное исполнение, доступность и простота использования прибора. Кроме того, большое значение имеют показатели ремонтопригодности, безотказности и надежности работы.
Процесс проведения поверки достаточно трудоемок как по времени, так и по ресурсам, но ее необходимость безусловна. Именно точность показаний и их достоверность являются показателями, от которых зависит долговечность работы механизмов и оборудования. Сам процесс поверки - это проверка работоспособности системы контроля и диагностирования корабля или судна, так как контрольно-измерительные приборы являются неотъемлемой частью системы диагностирования систем и механизмов [5, 6].
Трудоемкость поверки заключается в постоянном отключении и остановке ответственных механизмов, агрегатов и систем на длительное время, связанное с демонтажем поверяемых средств измерений, для проведения поверок. Значимость в достоверности и точности показаний поверяемых приборов, предназначенных для повышения диагностирования и живучести различных видов механизмов, судовой сети, различных потребителей, самих кораблей и судов. Именно по данным контрольно-измерительных приборов, позволяющим непрерывно отслеживать и контролировать показания, мы можем определить необходимость проведения и срочность работ: технического обслуживания, ремонта или работы механизмов в предаварийном состоянии, что позволяет предпринять какие-либо действия до наступления полной остановки, аварийной ситуации и дорогостоящего простоя и ремонта. Тем самым мы контролируем техническое состояние судовой энергетической системы, обеспечивая ее непрерывное диагностирование [7-9].
Диагностическая система позволяет непрерывно контролировать техническое состояние судовых механизмов и давать рекомендации по дальнейшей эксплуатации [10].
Основной задачей является дальнейшее развитие методов автоматического контроля и диагностики судовых механизмов (своевременное выявление дефектов, их локализация в основных узлах и конфигурациях) и прогнозирование состояния средств.
Система диагностики, эволюционировавшая в последние десятилетия в связи с появлением и бурным развитием измерительной и информационной техники, требует внедрения в них систем автоматического контроля технического состояния механизмов судовой энергетической системы, методов диагностирования, разработки новых систем, схем и методик поверки системы диагностирования, приборов и механизмов [11-14].
Основной задачей технической диагностики является раннее выявление возможных неисправностей, поломок, определение технического состояния, исключение аварий и других дефектов без демонтажа. Раннее выявление дефектов позволяет скорректировать программу технического обслуживания и ремонта, причем сделать это можно при благоприятных условиях, например, во время стоянки судна в порту, с целью снижения потребности в запасных частях деталей за счет их своевременной замены, повышения надежности и эффективности эксплуатации.
Теоретические основы диагностики основаны на зависимостях между состояниями технического объекта и его представлениями диагностических параметров - характеристик. В процессе эксплуатации объекта, как правило, диагностика проводится в условиях ограниченных данных на основе различных изменяющихся показателей (переменных). В этих условиях важная роль в распознавании дефектов отводится диагностическим моделям: функциональной зависимости системы от искомых характеристик состояния управляющих переменных.
Современные компьютерные программы позволяют осуществлять автоматический контроль и техническую диагностику любых технических средств. Существует несколько систем мониторинга и диагностики оборудования. Практически все они реализуют один и тот же принцип: непрерывная или периодическая регистрация эталонных параметров для их отображения на экране (устройстве) - индикации, сравнение результатов контрольных показателей, полученных при приемосдаточных испытаниях, в зависимости от результатов контрольных показателей, публикация предложений и рекомендаций по мерам, направленным на предотвращение отказов и остановок [15].
В последние годы возросли международные требования безопасности на море. Использование морских силовых установок ставит во главу угла необходимость обеспечения безопасной эксплуатации комплексов.
Одним из наиболее актуальных вопросов, касающихся безаварийной работы судовых механизмов, является определение их технического состояния на основе диагностики без демонтажа и разбора. Для этого регулирующие органы и операторы должны разработать и усовершенствовать требования к схемам поверки, методикам, сертификации и их компонентам. Поэтому разработку требований к их контролю на основе диагностики технической пригодности следует считать важным направлением в целом для повышения надежности эксплуатации технических средств.
Энергетическое оборудование судна зависит от общей установленной мощности, потребителей электроэнергии, назначения судна и основных видов транспорта, потребления энергии в зависимости от конкретного назначения судна.
Основными направлениями развития и совершенствования поверки средств измерений, ее качества и эксплуатации систем электроэнергетики судов являются:
1. Расширение применения комплексной автоматизации морских установок.
2. Повышение надежности, гибкости и экономичности электроустановок и станций, переход на высокие частоты, высокие напряжения. Для повышения экономичности рекомендуется расширить использование главного двигателя в качестве одного источника энергии, то есть использовать подвесные генераторы, расширить применение рекуперативных турбогенераторов на больших судах.
3. Повышение качества электрической энергии за счет совершенствования систем автоматической стабилизации и улучшения защиты от аварий всех видов.
4. Совершенствование конструкции машин и оборудования с помощью новых материалов (например, изоляции), износостойких размыкающих контактов, усовершенствование дугогася-щих коммутационных аппаратов, использование бесконтактных устройств.
5. Совершенствование ремонта и эксплуатации электрооборудования, своевременное проведение смазки, очистки, покраски, сушки, замены изношенных деталей, своевременная наладка машин и оборудования, аккумуляторов, техническое обслуживание, использование оборудования со встроенными диагностическими системами.
Автоматизация морской энергетической установки требует автоматического управления источниками энергии и их использованием. В этом случае предварительная подготовка, пуск, режим нагрева и мощность двигателя для приема нагрузки будут автоматизированы.
Используются дизель-генераторное оборудование, автоматические системы стабилизации скорости, автоматизированы контроль технологического процесса и сигнализация технического состояния, а дистанционное управление осуществляется на мостике или на центральном посту управления.
Процесс распределения и потребления электроэнергии состоит в основном из контрольно-эксплуатационных средств судовой электростанции. Количество работающих агрегатов изменяется автоматически в зависимости от нагрузки и представляет собой резервную перегрузку основных агрегатов, автоматизирует разгрузку работающих агрегатов путем отключения вторичных приемников, а при аварийной остановке дизель-генераторов агрегаты автоматически включаются в резервные источники питания [16].
Полная автоматизация разрабатывается с использованием управляемых датчиков измерения величин, контрольных приборов и системных логических устройств. Автоматизация производственных процессов является основным путем технологического развития и одним из наиболее эффективных способов повышения производительности труда. Внедрение судовой автоматики позволяет значительно повысить КПД и срок службы силовых установок, снизить экипажные и эксплуатационные нагрузки и расходы, улучшить маневренные характеристики судов, облегчить работу моряков, а также способствовать достижению основной цели - снижению стоимости транспортных, навигационных и эксплуатационных затрат.
Литература
1. Белов О.А., Парфенкин А.И. Обзор основных факторов снижения безопасности сложных технических систем // Вестник Камчатского государственного технического университета. -2016. - № 35. - С. 11-14.
2. Белов О.А, Зайцев С.А. К вопросу оценки безопасности морских судов камчатского флота // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: Материалы X Национальной (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2019. - С. 80-83.
3. Белов О.А. Общий алгоритм развития опасных ситуаций в судовых условиях: Материалы Восьмой всерос. науч.-практ. конф. // Наука, образование, инновации: пути развития. - Петропавловск-Камчатский, 2017. - С. 51-54.
4. Белов О.А. Процесс формирования постепенного отказа в технических системах // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Шестой всерос. науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2015. - С. 44-49.
5. Метрология, стандартизация и сертификация / А.М. Радкевич, Я.М. Радкевич, А.Г. Схирт-ладзе, Б.И. Лактионов. - М.: Высшая школа, 2004. - 767 с.
6. Авдеев Б.Я., Антонюк Е.М., Душин Е.М. Основы метрологии и электрические измерения. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.
7. Белов О.А. Методология оценки технического состояния электрооборудования при развитии параметрических отказов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2015. - № 3. - С. 96-102.
8. Кротенко Д.С., Белов О.А. Моделирование процессов оптимизации режимов судовой электроэнергетической системы при электропитании от береговой сети // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй междунар. науч.-техн. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 77-80.
9. Белов О.А., Богославский И.С., Преданцев Э.А. Оптимизация элементной базы системы автоматики золотоизвлекающей фабрики ЗАО «Тревожное зарево» // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Седьмой всерос. науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2016. - С. 112-114.
10. Белов О.А., Белова Е.П. Инженерное образование как фактор развития техники и технологий // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Десятой национальной (всерос.) науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2019. - С. 106-108.
11. Ещенко Д.В., Никитин А.Т., Белов О.А. Практическое применение методов тепловизион-ного анализа и контроля // Вестник Камчатского государственного технического университета. -2020. - № 54. - С. 6-19.
12. Сивоконь В.П., Лапшов Д.В., Белов О.А. Диагностические признаки нестандартного проявления нелинейности в электрических сетях // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2019. - № 48. - С. 18-27.
13. Пантина А.И., Белов О.А. Перспективы методики инфракрасной диагностики силовых трансформаторов // Наука, образование, инновации: пути развития: Материалы Восьмой всерос. науч.-практ. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2017. - С. 102-104.
14. Пантина А.И., Белов О.А. Контроль технического состояния судовых асинхронных двигателей на основе характеристик внешнего электромагнитного поля // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2017. - Т. 13, № 1. - С. 32-36.
15. Белов О.А. Аналитический обзор факторов эффективной эксплуатации морского транспорта // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы междунар. науч.-техн. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2019. - С. 5-9.
16. Белов О.А., Мясников Г.С. Внедрение комплексной защиты судовых асинхронных электроприводов // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй междунар. науч.-техн. конф. - Петропавловск-Камчатский, 2020. - С. 73-76.
