Проблема экономии и рационального использования сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов является одной из важнейших задач для нашей страны, которая взяла курс на рыночные отношения. Эти задачи имеют большое значение для всех отраслей народного хозяйства, которые потребляют значительное количество материальных ресурсов: нефтепродуктов, запасных частей для ремонта дизелей и другой техники.
Система диагностирования технических объектов должна входить составным элементом в основной производственный цикл предприятия. Она дает оперативную информацию о техническом состоянии эксплуатируемой техники, решая три основные задачи: поиск неисправностей и разрегулировок, отнесение состояния машин к одному из классов технического состояния, прогноз остаточного ресурса. Специальных названий классов технического состояния не установлено, а принято оценивать его по стоимости и объему необходимого ремонта и регулировок. Существуют категории ремонтов: текущий, средний, капитальный, аварийный, восстановительный, мелкий и эксплуатационный ремонт. Объемы, стоимости и периоды технических обслуживаний определяются на основе статистических данных об отказах узлов и типовых норм трудозатрат. В этом случае все установленные нормативы оказываются средними. Поэтому, некоторые машины не дорабатывают до установленного срока, а другие оказываются к этому моменту вполне работоспособными; аналогичная ситуация с объемом и стоимостью ремонтов.
Техническое диагностирование дает значительно больший объем информации, чем просто регистрация отказа, и позволяет сделать систему планово-предупредительных ремонтов более гибкой, приспособленной к индивидуальным машинам, что оптимизирует затраты на ремонт, увеличивает эксплуатационный ресурс. Hаиболее важным оказывается применение диагностирования для сложных и дорогих машин, например, дизелей или систем (гидравлических, автоматического управления, трансформаторов и т. п. В данной статье рассматривается только диагностирование дизелей.
Следует заметить, что техническое диагностирование входит в систему управления надежностью дизелей и, кроме повышения уровня надежности, связанного с большей гибкостью в периодах и объемах ремонтов, позволяет своевременно выявлять начало развития неисправностей, приводящих к аварийным ситуациям.
При использовании системы диагностирования в системе эксплуатации к ней и к обслуживающему дизель персоналу идут информационные связи. Персонал, обслуживающий дизель совершает рабочее воздействие на машину, выполняя ремонтные операции и управление. При этом люди всегда получают информацию об эффективности своих действий. Обслуживающий персонал также сообщает диагностическую информацию системе диагностирования в виде сдачи на анализ проб технической жидкости, например, смазочного масла, или результатов произведенных измерений и собственных наблюдений. Информация от системы диагностирования (диагностической службы, лаборатории, отдела) поступает в управляющее подразделение предприятия. Планирование, контроль и учет будут производиться более обоснованно, чем это делается сейчас, так как увеличивается количество и достоверность информации о техническом состоянии эксплуатируемых машин. Обобщенная в подразделениях контроля и учета информация также поступает в планирующий орган. Он передает указания о необходимых ремонтных работах производственному подразделению, и имеет обратную связь контроля выполнения этих указаний. Далее эта цепь производственного цикла приходит к рабочему воздействию на машины (ремонт, техническое обслуживание, регулировка). При этом планирующий орган получает диагностическую информацию, но уже после проделанных производственным подразделением работ. Эта информация поступает по обратной связи опять через систему диагностирования. При этом проверяется качество проделанных работ и правильность поставленного диагноза. В этом цикле реализуется алгоритм накопленного опыта. С течением времени подтвержденная обратными связями информация будет становиться все менее изменчивой; образуются устойчивые нормативы для системы планово-предупредительных ремонтов, пригодные для долгосрочного планирования. Получаются два вложенных друг в друга информационных цикла, называемых потоками Климова-Драницина. Оперативная диагностическая информация позволяет быстро реагировать на изменение технического состояния каждой эксплуатируемой машины. Затем, после осреднения, обобщения, она же используется в более длительном цикле планово-предупредительных ремонтов.
При введении системы диагностирования в производственный цикл предприятия, затраты на техническое обслуживание резко возрастают. Но после корректировки нормативов, применительно к конкретным условиям эксплуатации, затраты уменьшаются. При дальнейшем применении системы диагностирования (около 30% от начального), затраты продолжают уменьшаться. Окончательно, система диагностирования используется на 10-15% для поддержания достоверности уточненных нормативов.
Применительно к системе диагностирования дизелей по картерному маслу, описанная выше система будет следующей. В этой системе используется информация получаемая при спектральном и физико-химическом анализах смазочного масла дизелей; определяется техническое состояние узлов трения, которое можно оценить, наблюдая во времени содержание в масле имеющиеся в этих узлах металлов, и свойств самого масла. Анализируются следующие свойства масла: количество нерастворимых в бензине примесей, температура вспышки, наличие воды, водородный показатель, кислотное и щелочное числа, кинематическая вязкость. Для дизелей наиболее характерны следующие металлы, являющиеся элементами индикаторами трущихся пар: железо — цилиндро-поршневая группа, шестерни приводов, толкателей; медь — бронзовые втулки; олово — подшипники скольжения; алюминий — пара поршень-втулка цилиндра, подшипники, пыль в воздухе; хром — верхние хромированные поршневые кольца и так далее. Все эти элементы содержатся в сплавах, из которых сделаны детали пар трения в значительных количествах. Есть несколько элементов, которые присутствуют в присадках к маслу: кальций, барий, цинк… Таким образом, возможно не только идентифицировать масло, залитое в дизель с полученной партией, но и оценить скорость срабатывания присадки. И использовать масло до его полной выработки без ущерба для дизеля.
Такие показатели физико-химического анализа, как температура вспышки, например, оценивают состояние форсунок и топливных насосов высокого давления.
На рисунке, для примера, показано изменение диагностического параметра во времени и возможности использования системы диагностирования дизелей по параметрам картерного масла — процесс изменения диагностического параметра происходит при этом по пунктирной линии. На втором шаге регулярного контроля по картерному маслу, если диагностический параметр, например, температура вспышки, отличается на величину D, система диагностики дает команду «искать неисправность», которая приводит к изменению диагностического параметра. В этот момент включается дополнительная система, которая в данной статье не рассматривается из-за ограниченного места — алгоритм «Поиска неисправностей», который применяется в системе диагностирования для облегчения поиска неисправных узлов и систем дизеля. На следующем шаге, после устранения неисправности, процесс изменения диагностического параметра стабилизируется за счет долива масла в дизель, расходуемого на угар.
Экономическая эффективность от применения системы диагностирования дизелей по параметрам картерного масла очевидна. Она складывается из двух составляющих: снижения затрат на техническое обслуживание и экономии ГСМ, так как замена моторных масел производится только при их полной выработке и экономии топлива, за счет эффективного использования топливной аппаратуры дизеля.
Методы определения параметров стандартизованы; приборы для их определения выпускаются серийно. Имея все эти анализы можно поставить правильный диагноз. Необходим лишь определенный порядок обработки данных анализов, методика принятия решения при том или ином анализе, т. е. необходима диагностическая модель.
Описанная выше система работает в АО «Западно-Сибирское речное пароходство», похожие системы имеет и железная дорога, авиационный транспорт, некоторые крупные угольные разрезы Кузбасса.