КАРТА ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ И КАЧЕСТВА
СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Качество судовых энергетических установок может быть обеспечено только в случае использования дизелей - основных элементов СЭУ, обладающих высоким техническим уровнем, качеством и конкурентоспособностью.
Для оценки дизелей, чаще всего, 
используются как сравнительно несложные по структуре показатели, которые находят широкое применение: мощность, частота вращения, диаметр цилиндра, рабочий объем цилиндра, среднее эффективное давление, средняя скорость поршня, масса двигателя, удельная поршневая мощность, удельная литровая мощность и т.д. [10].
Например, технический уровень дизелей может быть определен с помощью удельных расходов топлива и масла, ресурсов до переборки и капитального ремонта, удельных материалоемкости и энергонасыщенности [9].
Общим недостатком предложенных параметров оценки качества является их размерный характер и ограниченное число учитываемых характеристик.
Для обеспечения необходимой полноты, надежности и удобства описания технического уровня и качества судовых двигателей желательно, чтобы используемые параметры выбирались с учетом следующих требований [10]:
· возможность учета всех показателей свойств, характеризующих качество ДВС;
· чувствительность общей оценки к изменению любого из единичных показателей качества;
· монотонность - без скачков или разрывов - изменения общей оценки при плавном изменении значения любого из единичных показателей;
|
|
|
· независимость оценки от субъективных факторов;
· минимальная вероятность выбора не лучшего варианта;
· строгая обоснованность методологии и результатов оценки (на всех этапах ее получения);
· невысокая трудоемкость использования метода оценки качества ДВС;
· учет неравнозначности отдельных свойств, составляющих качество двигателя;
· принципиальная возможность оценки качества не только ДВС, но и его отдельных свойств, узлов и агрегатов.
ГОСТ 4.367-85 устанавливает номенклатуру основных показателей судовых, тепловозных и промышленных дизелей, которые служат основой для формирования карты их технического уровня и качества в соответствии с ГОСТ 2.116-84. В их число входят показатели:
1. назначения;
2. надежности;
3. использования различных видов ресурсов;
4. экологии;
5. безопасности;
6. технологичности;
7. транспортабельности;
8. эргономики;
9. эстетики;
10. стандартизации и унификации;
11. патентно-правовые.
Таким образом, ГОСТ 4.367-85 обеспечивает декомпозицию показателей качества, но не устанавливает в настоящее время их иерархию, что затрудняет получение строго научного и однозначного (количественного) определение степени совершенства судовых дизелей.
|
|
|
Применительно к решаемой задаче формирования карты технического уровня и качества, можно установить два иерархических уровня, разделив показатели, перечисленные в ГОСТе, на две группы.
В первый более высокий уровень будут входить технические показатели (1-7), определяемые аналитически и характеризующие технический (научно-технический) уровень дизеля, а второй уровень - показатели (8-11), определяемые путем экспертизы. При этом обе группы совместно будут давать комплексную оценку качества ДВС.
На первом этапе попытаемся, не претендуя на универсальность, дать свое определение технического уровня: «Технический уровень это часть характеристики качества судового дизеля, которая может быть определена количественно, путем использования его основных технических параметров без привлечения экспертных оценок».
Анализ способов оценки технического уровня двигателей показывает, что наиболее обоснованным и часто применяемым является метод, основанный на анализе так называемых функциональных моделей, в математической форме описывающих взаимосвязь нескольких параметров объекта оценки с качеством его функционирования.
|
|
|
Одним из примеров применения такого подхода может служить критерий, предложенный О. Штайгенбергером, который выражает степень совершенства двигателя как отношение его удельной поршневой мощности к удельной массе [10].
Подобную структуру имеет и формула комплексного показателя для оценки перспективности конструкций дизелей, предложенная В. И. Балакиным и А. Ф. Косяком, представляющая собой отношение литровой массы к произведению удельной поршневой мощности на ресурс до капитального ремонта [10].
Технический уровень такого сложного объекта как судовой дизель может быть определен только в случае использования большинства основных характеристик двигателя. Поэтому в таблицу 1 формы 2 карты технического уровня и качества судовых дизелей включены: номинальная эффективная мощность, номинальная частота вращения коленчатого вала, число цилиндров, диаметр цилиндра и ход поршня габариты двигателя, сухая масса двигателя, удельный эффективный расход топлива и масла, удельные средневзвешенные выбросы токсичных компонентов с отработавшими газами на режиме номинальной мощности, назначенные ресурсы (непрерывной работы, до 1-й переборки, капитального ремонта).
|
|
|
Таблица 3.1 -Технические характеристики судовых дизелей
|
№ n/n
|
Наименование показателя |
Ед. измерен. | Сравниваемые двигатели | |||
| Перспектив. дизель | Заменяемый дизель | Лучшие аналоги | ||||
| ОАО РУМО 8G22Д1 6ЧН22/28 | ОАО РУМО Г74 6ЧРН36/45 | ОАО «КЗ» 8ЧН26/26 | MaK M20C 6ЧН 20/30 | |||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. |
| 1. | Номинальная мощность, Ne | кВт | 940 | 1150 | 1250 | 1140 |
| 2. | Номинальная частота вращения коленчатого вала, n | мин-1 | 1000 | 500 | 1000 | 1000 |
| 3. | Число цилиндров, i | 6 | 6 | 8 | 6 | |
| 4. | Диаметр цилиндра, D | мм | 220 | 360 | 260 | 200 |
| 5. | Ход поршня, S | мм | 280 | 450 | 260 | 300 |
| 6. | Габариты: | |||||
| 7. | длина, L | мм | 3465 | 4558 | 2220 | 3150 |
| 8. | ширина, B | 1100 | 1465 | 1565 | 1558 | |
| 9. | высота, H | 1985 | 3121 | 2420 | 2040 | |
| 10. | Сухая масса двигателя с маховиком, Мдв | кг | 13000 | 28900 | 10500 | 10700 |
| 11. | Удельный расход топлива, 
| г/кВт-ч | 195 | 202 | 190 | 190 |
| 12. | Удельный расход масла,
| г/кВт-ч | 1,22 | 1,22 | 1,05 | 0,6 |
| Продолжение таб. 1 | ||||||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. |
| 13. | Удельные средневзвешенные выбросы токсичных компонентов с отработавшими газами на режиме номинальной мощности |
г/кВт-ч
| ||||
| 14. | оксиды азота, | 6,2 | 12,5 | 13 | 11,2 | |
| 15. | оксид углерода, | 0,5 | 2,5 | 0,4 | 0,6 | |
| 16. | углеводороды | 0,2 | 0,2 | 1 | 0,3 | |
| 17. | Назначенный ресурс |
тыс. ч. | ||||
| 18. | непрерывной работы, T1 | 6,2 | 12,5 | 13 | 11,2 | |
| 19. | до 1-й переборки, T2 | 0,5 | 2,5 | 0,4 | 0,6 | |
| 20. | до капитального ремонта, T3 | 6,2 | 12,5 | 13 | 11,2 | |
Эти данные служат основой для расчета удельных показателей, которые вносятся в таблицу 3.2:
· отношения S/D;
· среднего эффективного давления;
· средней скорости поршня;
· показателя форсированности двигателя (Ре*См);
· цилиндровой мощности;
· поршневой мощности;
· 
стандартной удельной массы;
· литровой массы;
· габаритной мощности.
Таблица 3.2 -Удельные характеристики судовых дизелей
|
№ n/n
|
Наименование показателя |
Ед. измерен. | Сравниваемые двигатели | |||
| Перспектив. дизель | Заменяемый дизель | Лучшие аналоги | ||||
| ОАО РУМО 8G22Д1 6ЧН22/28 | ОАО РУМО Г74 6ЧРН36/45 | ОАО «КЗ» 8ЧН26/26 | MaK M20C 6ЧН 20/30 | |||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. |
| 1. | Отношение S/D | - | 1,27 | 1,25 | 1,00 | 1,50 |
| 2. | Среднее эффективное давление Ре | МПа | 1,76 | 1,00 | 1,36 | 2,42 |
| 3. | Средняя скорость поршня Сm | м/с | 9,33 | 7,50 | 8,67 | 10,00 |
| 4. | Форсированность двигателя Ре Сm | МПа м/с | 16,47 | 7,53 | 11,76 | 24,17 |
| 5. | Цилиндровая мощность Nц | кВт/ц | 156,67 | 191,67 | 156,25 | 190,00 |
| 6. | Поршневая мощность, | кВт/см2 | 0,412 | 0,188 | 0,294 | 0,605 |
| 7. | Стандартная удельная масса (с маховиком) | кг/кВт | 13,83 | 25,13 | 8,4 | 9,39 |
| 8. | Литровая масса | кг/л | 20,37 | 10,52 | 9,51 | 18,93 |
| 9. | Габаритная мощность | кВт/м3 | 124,24 | 55,18 | 148,67 | 113,87 |
| 10. | Удельная материалоемкость, 10-3 | кг/кВт-ч | 0,17 | 0,42 | 0,11 | 0,12 |
| 11. | Удельная энергонасыщенность | кВт-ч/кг | 5785 | 2388 | 8929 | 8523 |
Указанные параметры послужат основой для расчета отдельных критериев и формирования критериального уравнения технического уровня судового дизеля.
Очевидно, что в состав критериального уравнения, характеризующего технический уровень судовых дизелей, должен входить эффективный КПД – безразмерный комплекс, характеризующий тепловое и механическое совершенство двигателя:
где 
- низшая теплота сгорания топлива;
- удельный эффективный расход топлива.
Разумеется, что при всей важности этого параметра только он не может дать исчерпывающую характеристику двигателя.
Известно, что в цилиндре двигателя неизбежно сгорает масло, удельный эффективный расход которого у современных двигателей составляет 
г/(кВт ч).
Коэффициент технического уровня, формируемый с учетом суммарного теплового эффекта от сгорания топлива и масла, может быть определен по формуле:
где 
- низшая теплота сгорания масла;
- удельный расход моторного масла на угар.
Однако расчет показывает, что влияние расхода масла на угар весьма незначительно влияет на технический уровень двигателя.
Более полно учет влияния топливной и масляной экономичности на степень совершенства двигателя может быть учтена с помощью параметра
где 
- безразмерный коэффициент, равный отношению цен масла и топлива, применяемых в двигателе.
Таким образом, получен критерий, характеризующий топливную и масляную экономичность двигателя.
Степень совершенства двигателя наряду с экономичностью характеризуют параметры, отражающие выброс токсичных компонентов с его отработавшими газами, что, в свою очередь, определяется физико-химическими свойствами топлива, масла и качеством рабочего процесса.
Влияние токсичности отработавших газов на технический уровень может быть определено с помощью безразмерного параметра, представляющего отношение удельного расхода токсичных компонентов к удельному эффективному расходу топлива и масла:
где 
- удельный средневзвешенный выброс токсичного компонента i с отработавшими газами на режиме номинальной мощности;
n – число компонентов, учитываемых при анализе токсичности.
В этом показателе токсичность оксида углерода, углеводородов приводится к токсичности оксидов азота с использованием значений их предельно допустимых концентраций (ПДК).
В результате получим безразмерный параметр, характеризующий топливную, масляную экономичность и учитывающий влияние токсичности отработавших газов на энергоэкологический уровень совершенства дизеля:
Традиционно для оценки эффективности принятых при проектировании ДВС конструктивных решений используется плотность компоновки - безразмерный параметр равный отношению суммарного рабочего объема двигателя к его габаритному объему:
где D и S – соответственно диаметр цилиндра и ход поршня;
i – число цилиндров;
L, B и H – соответственно длина, ширина и высота остова двигателя с маховиком, но без учета навешенных агрегатов.
Наряду с энергоэкологическим показателем эффективности и плотностью компоновки в состав критериального уравнения должны входить параметры, характеризующие его степень форсированности, безотказности и долговечности.
К числу наиболее употребительных параметров форсированности относится произведение средней скорости поршня на среднее эффективное давление 
, деленное на коэффициент тактности ( 
=1 или 2 соответственно для 2-х и 4-х тактных дизелей).
Важнейшим показателем двигателя является его масса 
, значение которой в значительной степени определяет трудоемкость изготовления и монтажа двигателя, его ресурсные показатели.
Безотказность и долговечность двигателя определяется следующими показателями: величиной установленной безотказной наработки T1, назначенными ресурсами до капитального ремонта T2 и списания T3.
Таким образом, мы получили безразмерный комплекс, характеризующий степень форсированности, массу, безотказность и долговечность двигателя:
В связи с тем, что сопоставительный анализ технического уровня целесообразно проводить для однотипных дизелей, в безразмерном комплексе не будем учитывать показатель тактности.
Показатель транспортабельности дизеля отдельно учитывать нецелесообразно, так он косвенно учитывается с помощью плотности компоновки и массы двигателя, входящий в критерий 
.
В результате критериальное уравнение технического уровня примет вид:
где коэффициенты 
отражают нелинейную связь технического уровня дизеля (неравнозначности отдельных свойств) с перечисленными выше критериями.
Очевидно, что значения этих коэффициентов в настоящее время может быть определено только путем научно-технической экспертизы, поэтому на стадии отработки методики оценки примем значения этих коэффициентов равными 1.
Для более удобного анализа технического уровня прологарифмированные значения полученного критерия:
или его упрощенные варианты, не учитывающие соответственно расход масла на угар, токсичность отработавших газов, а также плотность компоновки:
и
Таким образом, с помощью важнейших показателей получены критерии и критериальное уравнение, характеризующее технический уровень ДВС. Их значение приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Критерии и критериальное уравнение технического уровня
|
№ n/n
|
Наименование показателя |
Ед. измерен. | Сравниваемые двигатели | |||
| Перспектив. дизель | Заменяемый дизель | Лучшие аналоги | ||||
| ОАО РУМО 8G22Д1 6ЧН22/28 | ОАО РУМО Г74 6ЧРН36/45 | ОАО «КЗ» 8ЧН26/26 | MaK M20C 6ЧН 20/30 | |||
| 1. | Критерий 
| - | 0,4324 | 0,4174 | 0,4437 | 0,4437 |
| 2. | Критерий 
| - | 0,4320 | 0,4170 | 0,4434 | 0,4435 |
| 3. | Критерий 
| - | 0,968 | 0,937 | 0,932 | 0,941 |
| 4. | Критерий 
| - | 0,418 | 0,391 | 0,413 | 0,417 |
| 5. | Критерий 
| - | 0,008 | 0,013 | 0,013 | 0,006 |
| 6. | Критерий 
| - | 273703 | 33751 | 161318 | 433759 |
| 7. | Критериальное уравнение 
| - | 966 | 174 | 875 | 1022 |
На втором этапе рассмотрим методику комплексной оценки качества судового дизеля.
Для оценки технического уровня и качества судового дизеля 
можно использовать выражение, представляющее собой произведение коэффициента технического уровня на сумму показателей, характеризующих их дополнительные свойства (свойства 2 уровня):
где - критериальное уравнение для оценки технического уровня судового дизеля в логарифмическом виде;
- показатель i-го свойства оцениваемого дизеля, баллов;
— коэффициент весомости показателя ;
n — число учитываемых свойств.
В число качественных свойств оцениваемого судового дизеля входят те параметры, которые могут быть оценены только путем экспертизы.
При этом используется десятибалльная шкала оценки (от 1 до 10 баллов, при отсутствии оцениваемого свойства у дизеля – 0).
Весовые коэффициенты были рассчитаны с учетом выражения 
.
В число показателей качества в первом приближении были включены:
· технологичность (ремонтопригодность) П1, весовой коэффициент m1 - 0,3;
· степень автоматизации П2, весовой коэффициент m2 - 0,25;
· контролепригодность П3, весовой коэффициент m3 - 0,2;
· эргономичность П4, весовой коэффициент m4 - 0,1;
· степень стандартизации и унификации П5, весовой коэффициент m5 – 0.1;
· эстетические качества П6, весовой коэффициент m6 - 0,05.
Патентно-правовые показатели ДВС целесообразно учитывать при анализе конкурентноспособности на том или ином рынке.
Результаты комплексной оценки технического уровня и качества судовых дизелей приведены в таблице 3.4.
Таким образом, данная методика формирования карты технического уровня и качества, учитывающая 24 различных параметра, позволяет более точно характеризовать совершенство судовых дизелей, а уменьшение объема экспертных оценок повышает их объективность.
Очевидно, что само по себе определение технического уровня и качества судового дизеля будет обладать необходимой полнотой после его сравнения ДВС аналогичного назначения, выпускаемых в России и за рубежом.
Таблица 3.4 - Комплексная оценка технического уровня и качества судовых дизелей
|
№ n/n
|
Наименование показателя |
Ед. измерен. | Сравниваемые двигатели | |||
| Перспектив. дизель | Заменяемый дизель | Лучшие аналоги | ||||
| ОАО РУМО 8G22Д1 6ЧН22/28 | ОАО РУМО Г74 6ЧРН36/45 | ОАО «КЗ» 8ЧН26/26 | MaK M20C 6ЧН 20/30 | |||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. |
| 1. | Технологичность | балл | 6 | 6 | 7 | 6 |
| 2. | Степень автоматизации | балл | 8 | 6 | 7 | 8 |
| 3. | Контролепригодность | балл | 7 | 4 | 7 | 8 |
| 4. | Эргономичность | балл | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 5. | Степень стандартизации и унификации | балл | 6 | 2 | 4 | 6 |
| 6. | Эстетические качества | балл | 4 | 2 | 3 | 4 |
| 7. | Сумма дополнительных показателей качества с учетом их весовых коэффициентов | балл | 6,6 | 5 | 6,4 | 6,8 |
| 8. | Критериальное уравнение НТУ и качества | балл | 45,36 | 25,79 | 43,35 | 47,12 |
| 9. | Упрощенное критериальное уравнение НТУ и качества | балл | 73,59 | 47,76 | 69,31 | 79,09 |
В идеальном случае оцениваемые судовые дизели должны иметь одинаковые функциональное назначение, классификационные параметры и признаки, однако подобрать абсолютно точный аналог оцениваемого изделия, как правило, не удается, его приходится выбирать с некоторыми отступлениями.
Кроме того, их сравнение будет достоверным в том случае, когда будут использоваться стандартизованные технические характеристики как отечественных, так и зарубежных дизелей [3].
В качестве примера оценим технический уровень и качество перспективного и серийно выпускаемого судовых среднеоборотных дизелей производства ОАО РУМО (соответственно 6С22Д1 – 6ЧН22/28 и Г74 – 6ЧН36/45), их лучших отечественного и зарубежного аналогов (продукция фирм ОАО «Коломенский завод» – 8ЧН 26/26 и MaK – M20C 6ЧН 20/30).
Заключение
Список литературы
1. Азгальдов Г.Г. Квалиметрия — наука об измерении качества продукции/ Г.Г. Азгальдов, А.В. Гличев, 3.Н. Крапивенский, Ю.П. Кураченко, В.П. Панов, М.В.Фёдоров, Д.М. Шпекторов // Журнал Стандарты и качество, № 1, 1968 г. — С. 34-35.
2. Азгальдов, Г.Г. Квалиметрия: первоначальные сведения. Справочное пособие с примером для АНО «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов»: Учеб. пособие/ Г.Г. Азгальдов, А.В. Костин, В.В. Садовов. — М.: Высш. шк., 2010. — 143 с.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 322; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!