Приборы для измерения крутящего момента и мощности

В судовой энергетике часто возникает задача определения усилий, крутящего момента на валу и мощности. Для этой цели используются приборы, называемые торсиометрами. В качестве измерителей момента в них применяют емкостные, индукционные, тензометрические и фотоэлектрические датчики.

По крутящему моменту Мкр косвенно определяют эффективную мощность механизма:
N = 6,29Mкрn, (кВт), где n - частота вращения вала,
Mкр - крутящий момент кН•м.

Крутящий момент на валу можно определить по углу скручивания вала между двумя сечениями по его длине. Для сплошного вала угол скручивания определяется зависимостью:

где l - расстояние между сечениями; π - число = 3,14; d - диаметр вала; G - модуль упругости материала при сдвиге. Из этой формулы видно, что для данного вала на участке длиной l угол скручивания пропорционален передаваемому крутящему моменту Мкр.

Определение технического состояния вентиляторов

1. Общие положения

1.1. Методика распространяется на все типы судовых вентиляторов с электроприводом: центробежные, осевые.

1.2. Методика предусматривает определение технического состояния вентиляторов с электроприводом без их разборки на основе контроля состояния подшипников, крылатки и вала.

2. Работы по техническому обслуживанию вентиляторов, выполняемые по состоянию

На основе контроля фактического состояния вентиляторов может выполняться техническое обслуживание следующих узлов:

• вентиляторы — замена подшипников, крылатки, вала;
• электродвигатели — пополнение или замена смазки, замена подшипников, ремонт ротора (якоря).

3. Методы контроля и нормы технического состояния

3.1. Техническое состояние вентиляторов контролируется по уровню ударных импульсов и вибрации.

3.2. По уровню ударных импульсов контролируется состояние подшипников качения электродвигателей, при этом определяется наличие повреждений подшипников и состояние смазки.

Контроль производится индикатором состояния подшипников измерителем ударных импульсов SРМ 43А.

Приборы для измерения частоты вращения

Приборы для измерения частоты вращения вала (угловой скорости) называются тахометрами. Тахометры, снабженные регистрирующим (записывающим) устройством, - называются тахографами. Приборы суммирующие число оборотов вала - называются счетчиками.

В зависимости от места установки тахометра и способа применения тахометры подразделяют на стационарные, дистанционные и ручные. По принципу действия, различают механические (центробежные), магнитные, магнитно-индукционные, электрические и электронные тахометры.

Механические тахометры

Принцип действия механических тахометров основан на использовании центробежных сил, пропорциональных квадрату угловой скорости, действующих на центробежные расходящиеся грузы (наклонное кольцо), находящиеся на валу и вращающиеся вместе с ним вокруг оси, (рис. 1, а). Чувствительным элементом является кольцо 1 на оси 2, проходящей через приводной валик 3. Кольцо нагружено спиральной пружиной 4 и связано тягой 5 с подвижной муфтой 6. При вращении валика кольцо стремится занять положение, перпендикулярное к оси вращения. Муфта через промежуточное кольцо 9 и зубчатую рейку 7 входит в зацепление с шестерней 10, на оси которой закреплена стрелка 8, движущаяся вдоль шкалы прибора (градуирована в об/мин.). Тахометр закреплен неподвижно, а вал 3 приводится во вращение через передачу от вала двигателя.

Классификация контрольно-измерительных приборов. Основные понятия техники измерений

Судовые контрольно-измерительные приборы (КИП) служат для контроля за параметрами судовых энергетических установок (СЭУ), источников электрического тока и общесудовых систем.

На судах используются следующие КИП: электрические и электронные приборы постоянного и переменного тока, механические приборы, рабочей средой которых является жидкость или газ, приборы преобразующие неэлектрический параметр (давление, температуру, уровень жидкости, линейное перемещение, частоту вращения, и др.) в электрический (э. д. с., напряжение, ток, сопротивление), тепловые, электронные с электронно-лучевой трубкой, акустические и т. д.

По назначению, КИП подразделяются на приборы для измерения следующих параметров: давления и разрежения, температуры, частоты вращения, крутящего момента и мощности, уровня жидкости, расхода (пара, газа, жидкости, электроэнергии), а также для анализа газа, воды, топлива, масла.

Температура вспышки (Flash Point) топлива

Температура вспышки t_всп - является низшей температурой, при которой пары нефтепродукта в смеси с воздухом воспламеняются от соприкосновения с открытым пламенем и затем быстро гаснут.

Температуру вспышки определяют в лабораторных условиях в приборах открытого типа (приборы Бренкена) и закрытого типа (приборы Мартенс-Пенского). Температура вспышки характеризуют степень пожарной опасности нефтепрордуктов и определяется в приборах закрытого типа.

Температура вспышки повышается с увеличением вязкости и температуры застывания. Какого-либо влияния на воспламенение и сгорание топлива t_всп не оказывает.

В соответствии с требованиями Международной Конвенции СОЛАС, Международного Стандарта ISO 8217 и Классификационных обществ - минимальное значение температуры вспышки для дистиллатных и остаточных топлив составляет 60^оС. Топливо, имеющее температуру вспышки ниже 60^оС, запрещено к использованию на судах. Исключение относится к дистиллатному топливу DMX, для которого минимальное значение температуры вспышки составляет 43^оС. Топливо с температурой вспышки не менее 43^оС допускается к использованию на судах только вне пределов помещений машинного отделения: аварийные дизель - генераторы, дизельные приводы пожарных насосов и воздушных компрессоров, двигатели спасательных шлюпок. Кроме того допускается использование сырой нефти в качестве топлива на судах специально приспособленных для этого.

Содержание воды (Water) в топливе

Стандарт ISO 8217 2005 допускает содержание воды, в процентах по объёму, в остаточных топливах - не более 0,50%, а для дистиллатных топлив сортов DMB и DMC - не более 0,30%.

Обводнение морских сортов топлива может быть вызвано:

• нарушениями технологических процессов изготовления топлив; 
• несоблюдением надлежащих процедур транспортировки и хранения топлива на берегу, бункеровщике и на судне; 
• преднамеренное обводнение топлива при его поставках или непосредственно на борту судна; 
• плохой или недостаточно эффективной обработкой топлива на борту судна.

Несомненно, что по коммерческим соображениям, покупателю нежелательна поставка топлива содержащего воду. Достаточно просто определить влияние количественного содержания воды на чистую удельную теплоту сгорания топлива (нетто) - Q_н. Каждый процент содержания воды в топливе снижают его Q_н на 1,06 %. Это означает, что на каждые 100 US$ стоимости топлива за одну тонну, при содержании в нём воды 1,0 %, покупатель платит за воду, в эквиваленте потенциальной энергии, приблизительно 1.06 US$.

Так, например, при поставке 1000тонн бункерного топлива, содержащего 0,50% воды, стоимостью 500 US$ за тонну, потребитель дополнительно платит:

(1000 х 0,50 х 1,06) х (500 : 100) = 2650 US$.

Если количество содержания воды в топливе превышает 0,50%, то покупатель вправе рассчитывать на пропорциональное снижение цены топлива.

Содержание серы (Sulphur) в топливе

Соединения серы являются естественными компонентами сырой нефти, поэтому они всегда будет присутствовать и в остаточных топливах. Основой тяжёлых топлив являются остаточные фракции глубокой переработки нефти, в которых концентрируются сера и её высокомолекулярные соединения.

В связи с ростом цен на нефть и нефтепродукты нефтеперерабатывающие компании совершенствуют процессы переработки нефти, в связи с чем количество остаточных фракций снижается, а содержание серы и её соединений в них увеличивается. Поэтому, чем выше плотность топлива, тем больше в нём содержания серы. Как показывают результаты мониторинга анализов проб топлива относительно содержания серы в топливе, выполненные различными лабораториями по всему миру, за трёхлетний период, содержание серы в морских сортах остаточных топлив находится на уровне ~3,0%.

В процессах переработки нефти кипение и испарение соединений серы происходит при высоких температурах, что обуславливает их большее присутствие в остаточных топливах, чем в дистиллатах. Низковязкие морские сорта остаточных топлив содержат минимальные количества серы, так как они производятся путём смешивания низкокипящих остаточных фракций переработки нефти с дистиллатами.

Функциональная подсистема ТЭС

Функциональная подсистема ТЭС рассматривается как самостоятельный производственно-технический комплекс, решающий задачи технического использования (ТИ), технического обслуживания и ремонта (ТО и Р).

Подсистема ТИ

Цель ТИ – обеспечение требуемых объёмов и качества транспортной работы, безопасной и безаварийной эксплуатации судов и их технических средств, безопасности жизнедеятельности членов экипажа и пассажиров, сохранной перевозки грузов, предотвращения загрязнения окружающей среды.
Объекты ТИ – судовые технические средства (СТС), судовые корпусные конструкции (СКК).
Средства ТИ – рабочие технические жидкости, технические газы, включая: топлива, смазочные масла и терможидкости, техническая вода, жидкости и газы обеспечивающие противопожарную защиту судов; системы, приборы, инструменты и  другое оборудование контроля и управления СТС и СКК.
Процессы ТИ – обеспечивают безопасную и безаварийную работу судов по назначению с технико-экономическими показателями заданными судовладельцем или нормативной документацией.
Структура процессов ТИ включает:

1. подготовка СТС к действию, включая контроль их технического состояния (ТС);
2. рациональное использование технических жидкостей (топлив, смазочных масел, терможидкостей, технической воды);
3. управление СТС, с учётом их фактического ТС, условий эксплуатации судна и СТС, нормативных требований (Международных Конвенций, региональных требований, страны регистрации судна, Классификационных обществ), а также указаний судовладельца и фрахтователей.

Подсистема ТО, как составляющая морского менеджмента

Морские суда предназначены для перевозки грузов и, в совокупности и взаимодействии с управляющей его структурой, образуют морскую транспортную систему. Как и всякой системе, ей присущи особенности, характерные сложным техническим системам:

• наличие единой цели,
• управляемость,
• взаимосвязь компонентов,
• структура.

Конечная цель морской транспортной системы и, соответственно, её менеджмента является сохранная перевозка грузов с экономической эффективностью определяющей устойчивое финансовое состояние судоходной компании при  полном обеспечении: безопасности жизнедеятельности членов экипажа и пассажиров, безопасной и безаварийной эксплуатации судов и их технических средств, сохранной перевозки грузов, предотвращения загрязнения окружающей среды. Система управления (менеджмента) разделяется на ряд подсистем:

1.  коммерческой эксплуатации судов, включая управление финансами;
2. безопасности мореплавания – обеспечение требований  МКУБ  (СУБ судоходной компании и СУБ судов);
3. технической эксплуатации судов;
4. снабжения;
5. кадров;
6. строящихся судов.

Каждая подсистема может функционировать самостоятельно и во взаимосвязи с остальными.

Их объединяет общая цель и объекты эксплуатации – морские суда, которые каждая подсистема рассматривает по-своему. Управление вышеуказанных подсистем происходит по самостоятельным стратегиям. С этих позиций функциональная подсистема технической эксплуатации судов (ТЭС) рассматривается как самостоятельный производственно-технический комплекс, решающий задачи технического использования (ТИ), технического обслуживания и ремонта (ТО и Р).

Обеспечение ТЭС осуществляется на основе финансового бюджета затрат судна на техническую эксплуатацию.

Вибропреобразователи их преимущества и недостатки. Нормативные величины вибрации

Вибропреобразователи  их преимущества и недостатки

В процессе измерения вибрации механические колебания преобразуют­ся в электрические сигналы и, затем, в измеряемые величины.

В качестве преобразователей используются:

1)пьезокерамика, представляющая собой пластины, колеблющиеся в нап­равлении своей толщины;

2)индуктивные, представляющие собой дифференциальную катушку с продольным или поперечным расположением якоря.

Преимущества: индуктивного датчика:

1)неограниченный ресурс;

2)возможность измерения при температурах  до 300°С.

3)защищённость от внешних воздействий

                          пьезокерамического датчика:

1)малые габариты

2)возможность измерений в широком частотном диапазоне

Недостатки: пьезокерамического датчика:

1)ограниченный ресурс;

2)при температурах выше 60°С требуется охлаждение датчика;

              

              индуктивного датчика:

1)относительно большие габариты.

2)ограниченные частоты измерений (как правило до 1000 Hz )

Крепление датчиков на объекте должно быть достаточно жестким для обеспечения плоскостной механической связи. Места крепления датчиков должны быть очищены от краски, грязи, жидкостей и смазки, которые играют роль демпферов колебаний.

Контрольные вопросы по курсу "Диагностика и обслуживание судовых технических средств"

Дисциплина: Диагностика и обслуживание судовых технических средств (ДиОСТС).
Контрольные вопросы по курсу "Диагностика и обслуживание судовых технических средств"

1. Структура системы управления судов и функции подсистемы технической экс
плуатации судов, как ее составной части, во взаимодействии с другими подсистемами управления судов.
2. Принципы формирования бюджета судов на их техническую эксплуатацию, и особенности расходов которые влияют на квалифицированное и своевременное выполнение ТО и Р; сравнительное распределение основных расходов на техническую эксплуатацию судов.
3. Классификация процессов технической эксплуатации судов.
4. Особенности и основные принципы функционирования систем ТО СТС.
5. Виды и схемы ТО СТС.
6. Организация проведения ТО СТС.
7. Особенности и основные принципы функционирования систем ТО СТС.
8. Виды ремонта и организация проведения ремонта СТС.
9. Влияние контроля технического состояния СТС на эффективность процессов ТЕС.
10. Изменения технического состояния СТС в процессе эксплуатации судов, особенности физического и морального износа судов и их СТС.
11. Основная цель и задачи технического диагностирования.
12. Основы прогнозирования технического состояния СТС, сроков и объемов выполнения ТО и ремонта СТС.
13. Организационные и технические принципы технического диагностирования, стратегии диагностирования.
14. Тестовая и функциональная схемы технического диагностирования.
15. Критериальные способы технического диагностирования, их структура.
16. Параметрические способы технического диагностирования, их структура.
17. Особенности использования критериальных и параметрических способов технического диагностирования в условиях эксплуатации судов.
18. Диагностические параметры (признаки), их свойства.
19. Эталонные характеристики в техническом диагностировании, нормирование эталонных и предельных величин.
20. Диагностические модели и алгоритмы локализации неисправностей СТС, особенности их формирования.
21. Характеристика и причины утомительных разрушений СТС.
22. Характеристика остаточных деформаций деталей СТС: повреждения и разрушения
под действиями динамических, статических и циклических нагрузок.
23. Общая характеристика видов коррозийных разрушений СТС и их причины.
24. Характеристика и причины электрохимической коррозии СТС.
25. Характеристика и причины низкотемпературной коррозии СТС.
26. Характеристика и причины высокотемпературной коррозии СТС.
27. Характеристика процессов и видов износа СТС.
28. Разрушение поверхностей трения, зависимость износа подвижного соединения от
срока его работы.
29. Характеристика и причины эрозийных повреждений и разрушений.
30. Причины и особенности формирования отложений и нагаров в СТС.
31. Характерные повреждений корпусных конструкций судна, их причины.
32. Характерные повреждения и отказы топливной аппаратуры ДВС, их причины.
33. Характерные повреждения и отказы цилиндро-поршневой группы ДВС, их причины.

Конспект лекций и дополнительная информация по дисциплине "Диагностика и обслуживание судовых технических средств"

Дисциплина: Диагностика и обслуживание судовых технических средств.
Конспект лекций и дополнительная информация по дисциплине "Диагностика и обслуживание судовых технических средств"

Содержание:

I. Программа oCD41(Generator)

II. Анализ отказов и повреждений СТС

III. Дефектация СТС

1. Визуально-оптическая оценка состояния деталей и их обмер
2.Методы дефектоскопии
2.1.Идентификация технического состояния методом акустической эмиссии
3.Контроль непроницаемости судовых конструкций и механизмов и испытания их на прочность

IV. Конспекты лекций Диагностирование, ТО и Р

Конспект лекций-1 ТОиД
Конспект ТО и Р СТС -2

V. Неисправности СТС и их устранение

• Вспомогательные Механизмы
• Газотурбинные двигатели
• Дизельные установки
• Зубчатые передачи
• Котельные установки
• Локализация неисправностей подшипников скольжения
• Паровые турбины
• Холодильные установки

Классификация видов разрушений и разрушающих воздействий деталей СТС

Дисциплина: Диагностика и обслуживание судовых технических средств.
Лекция: Классификация видов разрушений и разрушающих воздействий деталей СТС
       
Затраты на техническое обслуживание и ремонт (ТО и Р) судовой энергетической установки (СЭУ) зависят от надёжности, условий эксплуатации и конструктивных особенностей судов в целом. Кроме того, технологии и средства ТО СЭУ оказывают существенное влияние на безопасность мореплавания, условия работы и обитания на судне. Растущая сложность и взаимосвязь судового оборудования обостряют проблемы ТО, из которых, наряду с повышением надёжности отдельных агрегатов и узлов судовых технических средств (СТС) и выбором режимов эксплуатации СТС – является своевременное выявление повреждений, возникающих в СТС с использованием неразрушающих средств контроля технического состояния. Планирование ТО и Р на основе количественных показателей надёжности, заложенных в планах-графиках технического обслуживания не избавляет судовой экипаж от ошибок, связанных с несвоевременным их проведением. Исследования показывают, что только 25% случаев планирование ТО и Р с использованием показателей надёжности является результативным и соответствует реальному техническому состоянию СТС. В 60% проведение ТО и Р было преждевременным, а в 15% случаев ремонтно-восстановительные работы выполнялись после возникновения отказов. Анализ отказов и повреждений СТС является предпосылкой для технического диагностирования, что позволяет использовать метод ТО по реальному техническому состоянию.