Методика оптимизации ремонта двигателя ПС-90А Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Параметры модели

Параметры Lv, Гн Ср, Ф (LqCQ)1/2, С UBX, В Uоп, В Ггун кГц/В]

Значения 110-6 40-10-9 2-10-5 80 4 1 000 0,1

Основным результатом данной работы является методика, позволяющая определять наиболее рациональное соотношение, параметров выходного фильтра ПНТ-преобразователя работающего в силовой цепи стабилизатора напряжения, с точки зрения динамических показателей качества при действии возмущений со стороны нагрузки. В качестве критерия оптимизации принято выполнение условия максимума относительного коэффициента демпфирования, который зависит от режима данного квазирезонансного СН по току нагрузки и соотношения параметров выходного фильтра при условии (ХфСф)1/2 = const. Последняя зависимость, как правило, имеет экстремальный характер (рис. 4, б, 5), но этот экстремум не всегда может находиться на рабочем участке исследуемого преобразователя. Данный метод основан на использовании приближенной линейной модели ПНТ-преоб-разователя, но, тем не менее, экспериментальные результаты [4] показывают, что точность такого метода достаточна для практического расчета параметров выходного фильтра.

Библиографический список

1. Лукин, А. В. Высокочастотные преобразователи постоянного напряжения и их классификация / А. В. Лукин // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1998. № 1, С. 33-36.

2. Erickson, R. W. Fundamentals of Power Electronics / R. W. Erickson. First Edition New York : Chapman and Hall, May 1997. 791 pages, 929 line illustrations.

3. Abu-Qahouq, J. Unified Steady-State Analysis of Soft-Switching DC-DC Converters / I. Batarseh, J. Abu-Qahouq // IEEE Trans. Power Electron. Vol. 17 NO. 5. Р. 684-691. sep. 2002.

4. Горяшин, Н. Н. Практика создания квазирезонансных преобразователей напряжения / Н. Н. Горяшин // Электронные и электромеханические устройства : сб. науч. тр., Сиб. изд. фирма «Наука» СОР АН, 2007. С. 121-130.

5. Горяшин, Н. Н. Математическая модель стабилизатора напряжения на базе квазирезонансного преобразователя / Н. Н. Горяшин // Вестник Сиб. гос. аэ-рокосмич. ун-та. им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. науч. тр. / под ред. проф. Г. П. Белякова ; Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2005. Вып. 6. С. 119-125.

6. Горяшин, Н. Н. Определение волнового сопротивления колебательного контура квазирезонансного стабилизатора напряжения / Н. Н. Горяшин, А. А. Со-ломатова // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. науч. тр. / под ред. проф. Г. П. Белякова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. Вып. 14. С. 99-102.

7. Санковский, Е. А. Справочное пособие по теории систем автоматического регулирования и управления / Е. А. Санковскоий. Минск : Вышэйш. шк., 1973. 584 с.

8. Иващенко, Н. Н. Автоматическое регулирование / Н. Н. Иващенко. 4-е изд. М. : Машиностроение. 1978. 736 с.

N. N. Goryashin

THE OPTIMIZATION OF OUTPUT FILTER PARAMETERS OF QUASI-RESONANT VOLTAGE REGULATOR

The optimization method of output filter parameters of voltage regulator, developed on the bases of zero-current switch voltage regulator is given.

УДК 621.4.004.67

И. А. Толманов, А. И. Толманов МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ РЕМОНТА ДВИГАТЕЛЯ ПС-90А

Предложена методика, по которой авиакомпания сама может определять и заказывать межремонтные ресурсы двигателю, исходя из опыта эксплуатации, типа воздушного судна и интенсивности его эксплуатации. Методика позволяет определить отчисления с летного часа и цикла для расчета накоплений на ремонт двигателя.

Двигатель ПС-90А не имеет фиксированных межремонтных ресурсов (по часам и по циклам) и в процессе эксплуатации в пределах назначенного ресурса может проводиться несколько восстановительных ремонтов, после которых каждый двигатель получает

индивидуальные межремонтные ресурсы по часам и по циклам.

В эксплуатации двигатель отправляется в ремонт в трех случаях: отработка ресурса, досрочное снятие двигателя (ДСД) по причине неисправности, в случае

доработок по бюллетеням (если невозможно их произвести на месте).

Рассмотрим предлагаемую методику на примере ремонта двигателя ПС-90А № 3949044901015, который стоял в декабре 2005 г. вторым двигателем на ВС Ту-204-100 бортовой номер 64 019 «Красноярских авиалиний». (В статье «Методика определения технического состояния двигателя ПС-90А» это двигатель под условным номером 12).

Этот двигатель был получен с авиаремонтного завода («Пермский Моторный Завод») с назначенным ресурсом по часам 11 000, по циклам 1 786. Двигатель был досрочно снят с эксплуатации при наработке 2 162 часа и 580 циклов и направлен в ремонт по причине попадания в проточную часть птицы. После первого ремонта этому двигателю был назначен межремонтный ресурс 11 000 летных часов и 1 362 цикла. На 01.11.2005 г. наработка после последнего ремонта (ППР) данного двигателя составила 1 267 часов и 251 цикл. Если этот двигатель будет эксплуатироваться с такой же интенсивностью, он выработает свой ресурс по циклам (1 362), а наработка по часам составит 6 875. За время эксплуатации до поступления в ремонт на двигателе необходимо будет заменить 9 АиКИ из навесного оборудования, которые эксплуатируются по часам (насос необходимо заменять дважды т. к. его назначенный ресурс 3 000 летных часов), и три АиКИ по циклам, имеющих остаток ресурса недостаточный для отработки межремонтного ресурса. Стоимость заменяемых агрегатов в процессе эксплуатации 3 804 154 руб. в ценах 2003 г. (цены приводятся для сравнения, они удовлетворяют условиям анализа).

При выборе варианта ремонта для экономии финансовых ресурсов, необходимо учитывать на каких маршрутах будет эксплуатироваться ВС с данным двигателем и заказывать соответствующее отношение ресурса по часам к ресурсу по циклам, т. е. Кд. Кроме этого необходимо иметь в виду, что у некоторых Аи-КИ имеется невыработанный ресурс и в случае их замены стоимость нового агрегата, имеющего 100 % назначенный ресурс, для авиакомпании определяется как разница его цены и остаточной стоимости заменяемого АиКИ (кроме АиКИ, остаточный ресурс которых менее 25 %, за замену таких агрегатов необходимо выплатить 100 % их стоимости).

В расчетах не учитывается постоянная составляющая стоимости ремонта (транспортировка, разборка, промывка и т. д.) и стоимость замены АиКИ как во время эксплуатации так и при ремонте, так как нет достоверных данных, также не учитываем возможность продления ресурса АиКИ при модернизации двигателя.

Блок-схема подготовки и проведения ремонта приведена на рис. 1. Рассмотрим методику ремонта более подробно. Из парка двигателей выбирается конкретный двигатель, который в скором времени необходимо отправить в ремонт в связи выработкой ресурса (в нашем случае двигатель выработал ресурс по циклам). Производится детальный анализ данного двигателя и сравнение его со всем парком двигателей. Это делается для того, чтобы определить часть агрегатов (навесных) с лучшим состоянием, чем на других двигателях

с целью их перестановки. Эта операция проводится для того, чтобы не было простоя двигателя по причине отсутствия запчастей, при этом хоть и незначительно, но увеличивается ресурсное состояние других двигателей в основном по часовой составляющей за счет двигателя, отправляющегося в ремонт.

По предлагаемой методике авиакомпания сама может определить и заказать межремонтный ресурс по часам и по циклам и их соотношение, т. е. Кд, исходя из опыта эксплуатации, соображений на какой тип ВС планируется установка двигателя после ремонта и с какой интенсивностью предполагается его эксплуатировать, т. е. Кэ, (желательно, чтобы Кд = Кэ) и к следующему (третьему) ремонту двигатель подошел бы с выработанными ресурсами и по часам и по циклам.

Стоимость ремонта напрямую зависит от количества АиКИ, заменяемых при ремонте, чтобы его определить необходимо остатки ресурсов АиКИ ранжировать по возрастающей отдельно по часам и по циклам. Для наглядности строится совмещенный график «Изменение количества заменяемых АиКИ в зависимости от межремонтного ресурса».

График для анализируемого двигателя представлен на рис. 2. Здесь следует отметить, что каждый двигатель парка будет иметь свой график, и его вид будет зависеть от технического и ресурсного состояния на момент отправки в ремонт.

Цена делений шкалы по часам и по циклам отличается в пять раз и это не случайно. Такое соотношение шкал определяется интенсивностью эксплуатации до ремонта (1 267 часов, 251 цикл, а отношение их Кэ = 5,048). На этом же графике нанесены линии пяти различных вариантов ремонта, которые позволяют определить для каждого варианта ресурсы по часам и по циклам, количество заменяемых АиКИ как по часам, так и по циклам. При анализе графиков на рис. 2 проверяем возможность увеличения межремонтного ресурса без дополнительной замены агрегатов, и, следовательно, финансовых затрат. Это необходимо делать для того, чтобы правильно сформировать отчисление финансов на проведение последующего ремонта.

Рассмотрим подробно вариант ремонта № 1, а результаты анализа других вариантов представлены в табл. 1 и графически на рис. 3, 4, 5. Вариант ремонта № 1: заказываем межремонтный ресурс 1 700 циклов и 8 581 летных часов (Кд = 5,048).

В этом случае при ремонте необходимо заменить 50 АиКИ, ресурсы которых назначаются в летных часах, и 21 по циклам. Остаточная стоимость заменяемых АиКИ по часам составляет 2 974 351, по циклам 1 705 983 руб. Стоимость новых агрегатов по часам 7 309 911 руб., по циклам 10 798 391 руб. Общая стоимость новых АиКИ 18 108 302 руб.

Таким образом, стоимость ремонта (без учета стоимости замены АиКИ и постоянной составляющей) равняется 13 427 968 рублей (в ценах 2003 г.). При этом имеется возможность увеличения межремонтного ресурса по часам до 8 807, а по циклам до 1 937 без увеличения стоимости ремонта, так как нет необходимости дополнительной замены АиКИ ни по часовой, ни по циклической составляющим.

Рис. 1. Блок-схема оптимизации ремонта

Таблица 1

Результаты анализа вариантов ремонта

Продолжи-

Двигатель ПС-90А Межремонтный ресурс Стоимость АиКИ с учетом остаточной, руб. тельность

№ 394904401015 цикла

по часам по циклам по часам по циклам общая Кд

После ремонта № 1 11 000 1 362 - - - 4,05

После ремонта № 2 (Вариант № 1) 8 807 1 937 4 335 560 9 092 408 13 427 968 4,55

После ремонта № 2 (Вариант № 2) 8 125 1 639 4 288 117 8 527 548 12 815 665 4,96

После ремонта № 2 (Вариант № 3) 7 568 1 559 4 236 199 8 457 216 12 693 415 4,85

После ремонта № 2 (Вариант № 4) 5 110 1 559 2 937 385 8 457 216 11 394 601 3,28

После ремонта № 2 (Вариант № 5) 8 807 1 559 4 335 560 8 457 216 12 792 776 5,64

Циклы Часы

Количество АиКИ

Рис. 2. Изменение количества заменяемых АиКИ в зависимости от межремонтного ресурса

Рис. 3. Состояние двигателя № 3949044901015 в сравнении с «идеальным» по часовой составляющей, %

Рис. 4. Состояние двигателя № 3949044901015 в сравнении с «идеальным» по циклической составляющей, %

Рис. 5. Стоимость вариантов ремонта двигателя № 3949044901015 Диаграмма состояния двигателя по отношению к ных вариантов ремонта представлена на рис. 3, а на «идеальному» по часовой составляющей для различ- рис. 4 аналогичная, но по цикличной составляющей.

Они характеризуют осредненное техническое состояние. «Идеальны» двигатель это мнимый двигатель «собранный» из АиКИ, имеющих максимальные назначенные ресурсы по часам и по циклам (причем эти ресурсы не выработаны) из парка двигателей.

Для наглядности графически представим стоимость ремонта двигателя для различных вариантов (рис. 5). При определении стоимости ремонта не учитывались постоянные составляющие ремонта и стоимость замены АиКИ в эксплуатации из-за отсутствия данных.

Анализируя графики рис. 2 и формулярные данные двигателя, можно сделать вывод, что межремонтный ресурс по циклам после первого ремонта (1 362 цикла) лимитировался семью АиКИ, у которых остаточный ресурс составлял 1 362 цикла два АиКИ с остаточным ресурсом 1 369 и 1 378 циклов. Они не были заменены во время первого ремонта так как среди них были дорогостоящие АиКИ, это - спрямляющий аппарат вентилятора стоимостью 3,5 млн руб., диск второй ступени ТВД - 0,9 млн руб. и дефлектор диска второй ступени ТВД - 0,47 млн руб.(цены 2003 г. и незначительно округлены). Если бы они были заменены, то ресурс межремонтный по циклам увеличился с 1 362 до 1596 циклов, т. е. за 234 цикла дополнительно пришлось бы заплатить более 5 млн руб. (только три из девяти вышеуказанных АиКИ стоят 4,87 млн руб.). Кстати, дефлектор диска второй ступени турбины высокого давления (ТВД) является лимитирующим при назначении межремонтного ресурса по циклам, так как у него назначенный ресурс по циклам равен 1 963 и он минимальный среди АиКИ по циклам.

По любому из вариантов ремонта предлагается заменить не менее 15 АиКИ по циклам, а по первому даже 21. Здесь следует задуматься, где лучше остановиться. При замене 15 АиКИ по циклам межремонтный ресурс - 1 559 циклов, а при замене 21 - 1 937, но назначенный ресурс у спрямляющего аппарата вентилятора 2 104 цикла и в первом случае остаточный ресурс по циклам перед третьим ремонтом у него будет 545 циклов (26 %), а во втором - 167 циклов (8 %) и никакой надежды на зачет остаточной стоимости при третьем ремонте, только дополнительные затраты при втором ремонте (635 тыс. руб.). Предлагаемая методика позволяет эксплуатанту провести подробный анализ по дорогостоящим АиКИ. Из представленных результатов анализа видно, что АиКИ, которые эксплуатируются по циклам, значительно дороже чем АиКИ, которые эксплуатируются по часам, причем замена последних в большинстве случаев не требует капитального ремонта и возможна при ТО двигателя. Ка-

кой именно вариант ремонта выбрать решать авиакомпании, но, применяя предлагаемую методику можно заказать практически любой ресурс. Основным критерием выбора варианта ремонта является оптимальное соотношение «цена-ресурс».

В связи с тем, что ремонт двигателя ПС-90А стоит дорого необходимо накапливать денежные средства в процессе отработки межремонтного ресурса. Величина отчислений с летного часа и цикла в зависимости от наработки изменяется неравномерно, на нее оказывает влияние количество и стоимость заменяемых в процессе эксплуатации АиКИ и стоимость предстоящего ремонта и зависит от межремонтного ресурса.

Стоимость отчислений с одного летного часа Ст можно вычислить так:

Сч +Сч

Р _ Р зам Слч ч

Г-рЧ

ТР

(1)

где Cj, - стоимость работы по замене АиКИ по часам;

Сч ^1

- стоимость заменяемых АиКИ по часам;

Т^ - межремонтный ресурс в часах.

Стоимость отчислений с одного цикла определится аналогично:

Сц+Сц

Р _ Р зам

Сц Тц Р

(2)

Отчисления с летного часа и цикла для пяти предложенных вариантов ремонта без учета работы по замене АиКИ и постоянной составляющей ремонта приведены в табл. 2.

Величина отчислений в рублях

Таблица 2

Вариант ремонта 1 2 3 4 5

С летного часа 492 528 560 575 492

С одного цикла 4 694 5 203 5 425 5 425 5 425

Таким образом, изложенная выше методика оптимизации ремонта двигателя ПС-90А позволяет обоснованно заказывать межремонтные ресурсы по часам и по циклам с учетом потребностей эксплуатирующей авиакомпании, оценить стоимость предстоящего ремонта и планово накопить денежные средства на ремонт. Она также позволяет вести учет ресурсного состояния и оценить техническое состояние двигателя пришедшего с ремонта.

I. A. Tolmanov, A. I. Tolmanov THE METHODS OF THE PS-90A REPAIRMENT OPTIMIZATION

The proposed methods are that aircompany can now define and order itself the engine resources due to the exploitation experience, the type of the aircraft and the intensiveness of it's exploitation. The methods allow to define the payment, counting the flight hours and the cycles in order to calculate the accumulations for the engine repairment.

УДК 629.78.064.52

М. Ю. Сахнов