Rys. 1. Instalacja chłodzenia wodą słodką cylindrów silnika głównego (opis w tekście)



Podobne dokumenty
EKSPLOATACJA SYSTEMÓW TECHNICZNYCH

PARAMETRY, WŁAŚCIWOŚCI I FUNKCJE NIEZAWODNOŚCIOWE NAPOWIETRZNYCH LINII DYSTRYBUCYJNYCH 110 KV

Modelowanie niezawodności prostych struktur sprzętowych

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa. Diagnostyka i niezawodność robotów

Próba zastosowania wybranych testów diagnostycznych do oceny stanu technicznego systemu siłowni okrętowej

ZASTOSOWANIE ANALIZY DRZEWA NIEZDATNOŚCI DO OCENY PRACY WYBRANYCH SYSTEMÓW SIŁOWNI OKRĘTOWEJ PROMU PASAŻERSKO-SAMOCHODOWEGO

PORÓWNANIE PRZEBIEGÓW WYBRANYCH MIAR NIEZAWODNOŚCIOWYCH NA PRZYKŁADZIE SYSTEMÓW ZASILANIA PALIWEM DWÓCH STATKÓW SERII B-584

Funkcje charakteryzujące proces. Dr inż. Robert Jakubowski

SZACOWANIE NIEGOTOWOŚCI WYBRANYCH SYSTEMÓW SIŁOWNI OKRĘTOWEJ OBIEKTÓW PŁYWAJĄCYCH SPECJALNEGO PRZEZNACZENIA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WYDZIAŁ MECHANICZNY ENERGETYKI I LOTNICTWA WYKŁAD

Bogdan ŻÓŁTOWSKI Marcin ŁUKASIEWICZ

PODSTAWY OCENY WSKAŹNIKÓW ZAWODNOŚCI ZASILANIA ENERGIĄ ELEKTRYCZNĄ

WYBRANE ZAGADNIENIA OPTYMALIZACJI PRZEGLĄDÓW OKRESOWYCH URZĄDZEŃ ELEKTRONICZNYCH

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki KARTA PRZEDMIOTU

Cechy eksploatacyjne statku. Dr inż. Robert Jakubowski

Struktury niezawodności systemów.

Temat: Wpływ właściwości paliwa na trwałość wtryskiwaczy silników jachtów motorowych

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Badania zdarzeń niepożądanych systemów antropotechnicznych siłowni okrętowych

Niezawodność eksploatacyjna środków transportu

Statystyczna analiza awarii pojazdów samochodowych. Failure analysis of cars

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia. Język polski

Niezawodność elementów i systemów. Sem. 8 Komputerowe Systemy Elektroniczne, 2009/2010 1

Wybrane modele rezerwowania w elektrowniach statków z napędem spalinowo-elektrycznym

Podstawy diagnostyki środków transportu

Management Systems in Production Engineering No 2(6), 2012

Zajęcia laboratoryjne z przedmiotu Okrętowe układy napędowe

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa. Diagnostyka i niezawodność robotów

SZACOWANIE NIEZAWODNOŚCI ZAWORÓW WTRYSKOWYCH OKRĘTOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH TYPU S46MC-C

Niezawodność i Diagnostyka

STANY TECHNICZNE OBIEKTÓW EKSPLOATACJI

ZAKŁAD SAMOLOTÓW I ŚMIGŁOWCÓW

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Automatyki

Niezawodność i Diagnostyka

Określenie maksymalnego kosztu naprawy pojazdu

Jakub Wierciak Zagadnienia jakości i niezawodności w projektowaniu. Zagadnienia niezawodności w procesie projektowania

PL B1. Układ do zasilania silnika elektrycznego w pojazdach i urządzeniach z napędem hybrydowym spalinowo-elektrycznym

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Symulacja niegotowości systemu siłowni okrętowej oparta na drzewie niezdatności

WYKRYWANIE USZKODZEŃ W LITYCH ELEMENTACH ŁĄCZĄCYCH WAŁY

Transformacja wiedzy w budowie i eksploatacji maszyn

Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu Okrętowe układy napędowe

OCENA GOTOWOŚCI TECHNICZNEJ AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI MIEJSKIEJ NA PRZYKŁADZIE MIEJSKIEGO PRZEDSIĘBIORSTWA KOMUNIKACYJNEGO W LUBLINIE

ĆWICZENIE 4 WYZNACZANIE OPTYMALIZOWANYCH PROCEDUR DIAGNOSTYCZNO-OBSŁUGOWYCH

Systemy zabezpieczeń

W6 Systemy naprawialne

WSPÓŁCZYNNIK GOTOWOŚCI SYSTEMU LOKOMOTYW SPALINOWYCH SERII SM48

PROTOKÓŁ NR 10. Techniki wirtualne w badaniach stanu, zagrożeń bezpieczeństwa i środowiska eksploatowanych maszyn

Ocena ilościowa ryzyka: analiza drzewa błędu (konsekwencji) Zajęcia 6. dr inż. Piotr T. Mitkowski.

POZIOM UFNOŚCI PRZY PROJEKTOWANIU DRÓG WODNYCH TERMINALI LNG

Tematy prac dyplomowych studia stacjonarne I stopnia, Kierunek studiów: Oceanotechnika

Diagnostyka procesów i jej zadania

Prognozowanie i Symulacje. Wykład I. Matematyczne metody prognozowania

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Metody statystyczne kontroli jakości i niezawodności Lekcja II: Niezawodność systemów. Charakterystyki niezawodności.

Podstawy niezawodności Bases of reliability. Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Metrologia: organizacja eksperymentu pomiarowego

Robert Grzebieniak Akademia Morska Szczecin, Polska

OCENA NIEZAWODNOŚCI EKSPLOATACYJNEJ AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI MIEJSKIEJ

Energetyczna ocena efektywności pracy elektrociepłowni gazowo-parowej z organicznym układem binarnym

ZASTOSOWANIE SPLOTU FUNKCJI DO OPISU WŁASNOŚCI NIEZAWODNOŚCIOWYCH UKŁADÓW Z REZERWOWANIEM

BADANIA ROZKŁADÓW USZKODZEŃ SYSTEMÓW SIŁOWNI OKRĘTOWYCH

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Zastosowanie metod eksploracji danych (data mining) do sterowania i diagnostyki procesów w przemyśle spożywczym

Komentarz technik mechanik okrętowy 314[03] Czerwiec Zadanie Nr 1. Strona 1 z 49

W3 - Niezawodność elementu nienaprawialnego

ZESTAW KOMPUTEROWYCH PROGRAMÓW EDUKACYJNYCH. Instrukcja

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

WYKŁAD WPROWADZAJĄCY

ZESZYTY NAUKOWE NR 1(73) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Podstawy analizy jakościowej i ilościowej metody drzewa niezdatności

Oszacowanie niezawodności elektronicznych układów bezpieczeństwa funkcjonalnego

DRGANIA ELEMENTÓW KONSTRUKCJI

Pytania kierunkowe KIB 10 KEEEIA 5 KMiPKM 5 KIS 4 KPB 4 KTMiM 4 KBEPiM 3 KMRiMB 3 KMiETI 2

Analiza niezawodności zasilaczy buforowych

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem typu Load-sensing

Instrukcja do ćwiczenia 6 REGULACJA TRÓJPOŁOŻENIOWA

PRZEGLĄD METOD MODELOWANIA JAKO PODSTAWA BUDOWY SCENARIUSZY EKSPLOATACYJNYCH

WYZNACZANIE OPTYMALIZOWANYCH PROCEDUR DIAGNOSTYCZNO-OBSŁUGOWYCH

Układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym: - układ regulacji kaskadowej - układ regulacji stosunku

ZASTOSOWANIE TEORII PROCESÓW SEMI-MARKOWA DO OPRACOWANIA MODELU NIEZAWODNOŚCIOWEGO SAMOCHODU

PRZYKŁADOWE ZADANIE. Do wykonania zadania wykorzystaj: 1. Schemat elektryczny nagrzewnicy - Załącznik 1 2. Układ sterowania silnika - Załącznik 2

Stałe urządzenia gaśnicze na gazy

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik elektryk 311[08]

KONCEPCJA WYKORZYSTANIA CIEPŁA ODPADOWEGO DO WYTWARZANIA CHŁODU NA JEDNOSTKACH PŁYWAJĄCYCH

5. SYSTEM GENEZOWANIA STANU MASZYN

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

Niezawodność w energetyce Reliability in the power industry

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

Wykorzystanie nowoczesnych technik prognozowania popytu i zarządzania zapasami do optymalizacji łańcucha dostaw na przykładzie dystrybucji paliw cz.

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI KOMPUTEROWEGO SYSTEMU POMIAROWO-DIAGNOSTYCZNEGO

J.Bajer, R.Iwanejko,J.Kapcia, Niezawodność systemów wodociagowych i kanalizacyjnych w zadaniach, Politechnika Krakowska, 123(2006).

MODELOWANIE NIEZAWODNOŚCI SYSTEMU SYGNALIZACJI WŁAMANIA I NAPADU

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

Klasyfikacja rysunku technicznego elektrycznego

Temat: Sondy pojemnościowe nowoczesnym elementem do regulacji poziomu cieczy w aparatach instalacji chłodniczych.

OPTYMALIZACJA W LOGISTYCE

MIERNIK ZUŻYCIA PALIWA MD-K1

Ocena wpływu systemów automatyki na efektywność energetyczną budynków w świetle normy PN-EN cz. 2

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Transkrypt:

Leszek Chybowski Wydział Mechaniczny Politechnika Szczecińska ZASTOSOWANIE DRZEWA USZKODZEŃ DO WYBRANEGO SYSTEMU SIŁOWNI OKRĘTOWEJ 1. Wprowadzenie Stanem systemu technicznego określa się zbiór wartości wszystkich parametrów określających system w danej chwili t. W ujęciu diagnostycznym jest to zbiór cech stanu oraz parametrów diagnostycznych w danej chwili czasu, istotnych dla jednoznacznego określenia stanu maszyny. Zbiór możliwych stanów systemów technicznych jest zbiorem bardzo licznym, teoretycznie o mocy continuum [1, 3]. Dlatego w zastosowaniach praktycznych wszystkie możliwe stany w obiektu dzieli się zwykle na pewną skończoną liczbę klas. Podstawę klasyfikacji podziału stanowią wymagania użytkowe, nie uwzględniające różnic pomiędzy różnymi stanami w obrębie tej samej klasy stanów. Często zgodnie z postulatami teorii niezawodności oraz dla uniknięcia zbędnego rozdrobnienia i sztucznego nazywania możliwych podziałów, stosuje się rozgraniczenie stanów obiektów technicznych na dwie klasy: klasę stanów zdatności i klasę stanów niezdatności. Rys. 1. Instalacja chłodzenia wodą słodką cylindrów silnika głównego (opis w tekście)

Na rysunku 1 przedstawiono przykładowy uproszczony schemat okrętowej instalacji chłodzenia wodą słodką cylindrów silnika głównego na jednym ze statków PŻM (serii B-591). Obieg wody słodkiej wymuszany jest przez jedną z pomp obiegowych (5.1 lub 5.2), która podaje czynnik przez zawór termostatyczny (1) do chłodnicy (2). Zawór ten rozdziela główny strumień wody na dwa mniejsze jeden przepływa przez chłodnicę, a drugi omija ją. Proporcja podziału jest zmienna i zależna od temperatury wody na odpływie z silnika, umożliwia to utrzymanie temperatury wody w stałym zakresie 63-65 C. Dla zapewnienia właściwej temperatury wody chłodzenia cylindrów podczas postoju silnika w systemie zainstalowany jest podgrzewacz parowy (3). Woda chłodząca kierowana jest do przestrzeni chłodzących silnika indywidualnych dla każdego cylindra (6.1 6.8). Kompensacja zmian objętości czynnika oraz dopełnienie wody w systemie zapewnione są poprzez zbiornik obiegowo-wyrównawczy (4). 2. Metoda drzew uszkodzeń jako pomoc w analizie pracy systemu siłowni Metoda drzewa uszkodzeń opiera się na szczegółowej, dedukcyjnej analizie systemów pod kątem ich funkcjonowania. Metoda ta znajduje zastosowanie w analizie niezawodności obiektów technicznych na etapie projektowania oraz podczas diagnozowania stanów systemów technicznych podczas ich eksploatacji. Drzewo uszkodzeń stanowi graficzny model logiczny reprezentujący kombinacje możliwych zdarzeń, które mogą wystąpić podczas pracy systemu technicznego i w efekcie mogą doprowadzić do zaistnienia zdarzenia szczytowego czyli uszkodzenia systemu technicznego. Siłownie okrętowe składają się z wielu podsystemów, których poprawna praca i współdziałanie warunkuje spełnienie przez siłownię okrętową jej podstawowych funkcji. Elementy składowe systemów siłowni okrętowych mogą podlegać dynamicznym zmianom czyli tzw. zdarzeniom. Zdarzenia te odzwierciedlają czynniki zewnętrzne (wpływ otoczenia), eksploatacyjne (wpływ budowy elementu, sterowania, obsługi itp.) oraz czynniki związane ze współpracą elementu z innymi podzespołami (wpływ układów pomiarowych, silników elektrycznych itp.). Na rysunku 2 zaprezentowano przykładowe drzewo uszkodzeń dla wcześniej przedstawionego podsystemu chłodzenia. Oznaczenia zachowano za rysunkiem 1.

Rys. 2. Drzewo uszkodzeń instalacji chłodzenia wodą słodką cylindrów silnika głównego 3. Analiza ilościowa drzewa uszkodzeń systemu siłowni okrętowej Model matematyczny uszkodzeń elementów systemu technicznego powinien jak najwierniej odwzorowywać rzeczywiste warunki pracy, a jednocześnie powinien być możliwie mało skomplikowany o parametrach łatwych do określenia metodami empirycznymi. Dla elementów systemów siłowni okrętowej oraz całego systemu siłowni statku przyjmuje się model ciągły. Funkcja niezawodności R( definiowana jest jako prawdopodobieństwo, że system techniczny lub jego element w chwili t nie zostanie uszkodzony [2]. Funkcja ta jest monotoniczną funkcją nierosnącą, którą przedstawia zależność:

R( exp[ t 0 ( dt] (3.1) gdzie: t funkcja intensywności uszkodzeń. Zakładając, że elementy systemu podlegają rozkładowi wykładniczemu czyli, że uszkodzenie elementu zależne jest tylko od czasu jego pracy tj. (= =const, powyższa zależność przyjmuje postać: t R( e (3.2) Prawdopodobieństwo uszkodzenia elementu do chwili t określone jest przez funkcję zawodności F(, którą można wyznaczyć z zależności: t F( 1 R( 1 e (3.3) Niezależność funkcji intensywności uszkodzeń od czasu została potwierdzona badaniami empirycznymi dla szerokiego przedziału czasu życia obiektu technicznego, z wyłączeniem początkowego okresu eksploatacji (docieranie mechanizmów) oraz końcowego (gwałtowny wzrost zużycia). Elementy składowe systemów okrętowych mogą należeć do jednej z dwóch grup: - grupa elementów nienaprawialnych, - grupa elementów naprawialnych. Zdecydowana większość elementów składowych systemów siłowni okrętowej należy się do grupy elementów naprawialnych. Jednak przyjęcie założenia o identyczności charakterystyki elementu po naprawie i elementu nowego pozwala na zaklasyfikowanie elementów systemów okrętowych do grupy elementów nienaprawialnych dzięki czemu znacznie uproszczona jest analiza niezawodnościowa. W analizie ilościowej drzew uszkodzeń często wykorzystuje się charakterystykę niezawodnościową jaką stanowi niegotowość operacyjna q(. Wielkość ta definiowana jest jako prawdopodobieństwo, że w chwili t element systemu technicznego nie jest w stanie wykonać przewidzianych dla niego zadań. Dla elementów nienaprawialnych, dla których uszkodzenie występuje w chwili t niegotowość operacyjną można przedstawić jako: q( F( 1 e t (3.4)

Rozpatrując niegotowość operacyjną elementów naprawialnych, należy uwzględnić czas potrzebny aby przywrócić stan zdatności elementu, w związku z czym q( F(. Dla elementów składowych, systemów w których uszkodzenia elementów wykrywane są natychmiast po ich zaistnieniu (kontrola ciągła), niegotowość operacyjną można przedstawić równaniem: TD q( 1 T D gdzie: - intensywność uszkodzeń, T D średni czas przywrócenia gotowości operacyjnej. Dla elementów kontrolowanych okresowo w odstępach czasu T, średnią niegotowość operacyjną określa zależność: (3.5) T T t t T T T q 1 2 1 1 ( ) ( ) q( dt (1 e ) dt 1 ( e 1) T T T 2! 3! 4! 0 0 Jeżeli powyższą zależność można aproksymować według zależności: 3... (3.6) T q 2 (3.7) Na podstawie charakterystyk niezawodnościowych elementów składowych systemu siłowni okrętowej oraz zbiorów przekrojów minimalnych można wyznaczyć charakterystyki niezawodnościowe systemu technicznego opisanego drzewem uszkodzeń. Niegotowość cząstkowa systemu Q( określa się jako prawdopodobieństwo zdarzenia, że dany system siłowni jest niezdatny w chwili t, pod warunkiem wystąpienia określonego przekroju minimalnego odpowiadającego tej niegotowości cząstkowej. Przez Q j ( oznacza się niegotowość operacyjną systemu ze względu na wystąpienie j-tego przekroju minimalnego. Przy założeniu niezależności elementów składowych systemu, występuje zależność: Q ( q j k 1, j ( q2, j (... qk, j ( qn, j ( n 1 gdzie: q n,j ( niegotowość operacyjna w chwili t, n-tego elementu w j-tym przekroju minimalnym, k liczba elementów w j-tym przekroju minimalnym. (3.8)

4. Wnioski W zastosowaniu dla systemów siłowni okrętowej duże znaczenie mają drzewa uszkodzeń w odniesieniu do przyczynowego poziomu analizy niezawodnościowej, z uwagi na potencjalną możliwość wykorzystania ich w analizie funkcjonowania instalacji o dużej złożoności budowy. Ważną kwestią w przypadku siłowni okrętowych jest zmienność struktury funkcjonalnej poszczególnych systemów podczas ich pracy, która wynika z faktu, iż w przypadku uszkodzenia lub wyłączenia z pracy niektórych elementów ich funkcje są przejmowane przez elementy rezerwowe. W przypadku złożonych obiektów technicznych, efektywna lokalizacja i likwidacja uszkodzenia wymaga znacznej wiedzy personelu. Pomocne mogą tu być algorytmy reprezentowane przez drzewa uszkodzeń. Tendencja do coraz większej komputeryzacji siłowni okrętowych daje możliwość realizacji złożonych algorytmów z wykorzystaniem maszyn liczących. Literatura 1. Chybowski L.: Próba zastosowania wybranych testów diagnostycznych do oceny stanu technicznego systemu siłowni okrętowej. Materiały 22 MSN, Zielona Góra, Maj 2001. Tom Mechanika s. 230-237. 2. Czajgucki J. Z.: Niezawodność spalinowych siłowni okrętowych. Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1984. 3. Żółtowski B.: Podstawy diagnostyki maszyn. Wydawnictwo Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej, Bydgoszcz 1996, s. 136-140. APPLAYING OF DAMAGE TREE FOR SELECTED MARINE POWER PLANT SYSTEM In this paper, fresh water main engine cylinder cooling system installed on one of the PZM ships (B-591 series) was characterized. One of the possible damage trees of this installation was presented. Basic data on quantitative analysis of damage trees for ship power plant installation was introduced.