CC BY
51
DOI: 10.24143/2073-1574-2017-4-31-39 УДК: 656.612
А. И. Епихин
МОДУЛЬ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ЭКИПАЖЕМ ТАНКЕРА-ГАЗОВОЗА
Приведена информация по разработке модуля диагностики двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в системе поддержки принятия решений экипажем танкера-газовоза. Работа модуля диагностики ДВС в системе поддержки принятия решений позволяет снизить объемы обрабатываемой оператором информации, что значительно минимизирует влияние «человеческого фактора» на безопасность эксплуатации танкера-газовоза. Основная функция модуля диагностики ДВС заключается в выявлении отклонений в значениях эксплуатационных параметров, свидетельствующих о нарушениях в состоянии узлов и деталях двигателя либо режимах его работы. На основании выявленных отклонений диагностическая подсистема разрабатываемого модуля определяет зарождающиеся неисправности ДВС и дает указания по их локализации. Далее вырабатываются соответствующие предложения для оператора танкера-газовоза по устранению неполадок или по минимизации их негативного влияния. Рекомендации предполагают коррекцию режимов функционирования двигателя или его систем либо принятие конкретных мер по обслуживанию или ремонту соответствующих узлов и деталей. Модуль диагностики ДВС системы поддержки принятия решений предложено строить по трехуровневой архитектуре: первичный (нижний) уровень, уровень передачи данных и контрольно-аналитический уровень. Техническая реализация разрабатываемого модуля диагностики ДВС предполагает использование существующих диагностических средств и дополнительных средств по сбору информации о значениях различных функциональных параметров двигателей. Приведена структурная схема модуля диагностики ДВС и прописаны основные функции модулей системы поддержки принятия решений. В результате функционирования модуля диагностики ДВС системы поддержки принятия решений для экипажа танкера-газовоза вырабатываются и отображаются конкретные рекомендации, которые позволяют избежать опасных и аварийных ситуаций в процессе перехода.
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, система поддержки принятия решений, судовое техническое средство, модуль диагностики, безопасность, танкер-газовоз.
Введение
В условиях энергонасыщенности судовых энергетических установок (СЭУ) проблема обеспечения безопасности системы управления судном связана со скоростью и верностью принятия решений экипажем при восстановлении работоспособности судна в возникающих чрезвычайных ситуациях. Внедрение информационных технологий и систем поддержки принятия решений (СППР) при существующей автоматизации процессов управления судовыми техническими средствами (СТС) способствует повышению и обеспечению безопасности. При этом компенсируется недостаток оперативной информации во время принятия решений экипажем.
Наибольшие проблемы при возникновении потенциально опасных ситуаций на танкерах возникают из-за недостаточной подготовки (особенно в адаптационный период рейса) судовых специалистов, управленческой несогласованности, недостатка оперативных знаний и неготовности экипажа к экстремальному управлению [1].
Известные на сегодняшний день прототипы СППР для различных транспортных средств и систем позволяют эффективно решать различные частные задачи, связанные либо с организацией движения, либо с эксплуатацией конкретных технических единиц [2-7]. Как правило, СППР являются узкоспециализированными и предназначены для использования на строго определенных моделях и модификациях технических объектов, т. е. определенному танкеру-газовозу, танкеру-химовозу, сухогрузу и др. предназначена индивидуальная СППР.
Системы поддержки принятия решений для судов, задействованных в перевозках сжиженных газов, предназначены для помощи оператору танкера-газовоза за счет осуществления широкого спектра автоматизированных контрольно-диагностических функций для СТС. Использование СППР для повышения надежности контроля работы судовых ДВС позволяет сни-
зить объемы обрабатываемой оператором информации, что способствует минимизации влияния «человеческого фактора» на безопасность эксплуатации танкера-газовоза, особенно в сложных навигационно-метеорологических условиях [3].
Российские танкеры-газовозы эксплуатируются преимущественно в северных районах (отгрузка в терминалах «Пригородное» и «Сабетта»), что вносит дополнительные сложности в процесс технической эксплуатации судов ввиду действия дополнительных неблагоприятных факторов - наличия ледовой обстановки, обледенения корпуса судна и пр. С учетом сложных условий транспортировки танкерами-газовозами грузов 2 класса опасности нагрузка на оператора судна увеличивается, что повышает риск принятия некорректных решений, и роль использования предлагаемых СППР существенно возрастает.
Целью работы является разработка модуля диагностики ДВС в СППР экипажем танкера-газовоза для повышения безопасности морских перевозок.
Материалы и методы исследования
Судовые энергетические установки, вне зависимости от их типа и года выпуска, являются частично или полностью автоматизированными системами, в составе которых, как правило, имеются встроенные системы контроля, управления и диагностики. Штатные системы судов предназначены для мониторинга основных технических параметров ДВС [5]: частоты оборотов коленчатого вала; давления в камерах сгорания, смазочной и топливной системе; температуры в различных рабочих зонах, а также других параметров режима работы. Использование таких систем позволяет оператору получать информацию об эксплуатационных параметрах, а также сигнализировать об их выходе из допустимых диапазонов.
В качестве примеров систем контроля технических параметров ДВС можно указать микропроцессорную систему MCS-4 фирмы «MTU», компьютерную систему FAKS 2.0 фирмы «Wärtsilä Diesel», автоматизированную децентрализованную систему фирмы «Control Measure Regulation», контрольно-измерительное устройство Simplot фирмы «ABB Industrietechnik AG», систему контроля параметров рабочих процессов судовых дизелей DCS фирмы «Vista Ltd», электронную систему контроля работы судового двигателя фирмы «Kobelt Manufacturing Co.», электронную аппаратуру Doctor фирмы «Icon Research» для контроля рабочих параметров дизелей и др. На танкере «Хёг Мультина» установлена система Норвежского Веритаса, принципиальным отличием которой является применение встроенных во втулки индуктивных датчиков контроля технического состояния поршневых колец. Такие решения применяются в системах СИПВА фирмы «Зульцер» (Швейцария), «Дата Тренд» фирмы «Норконтрол» (Норвегия), которые предназначены для диагностирования дизелей фирмы «Бурмейстер и Вайн», «Зульцер» и «MAN». Такие системы установлены на танкере «Турхольм» (Норвегия) [8].
Система DETS фирмы «Норконтрол» (Норвегия) представляет собой измерительный комплекс, дающий информацию о системе впрыска топлива и процесса сгорания в дизеле в виде распечатанных значений параметров и графиков. Система «Силдет-СМ» фирмы «АСЕА» (Швеция) диагностирует цилиндропоршневую группу (ЦПГ) малооборотных дизелей фирм «Зульцер», «Бурмейстер и Вайн», «MAN». Система была установлена на танкерах «Ашхабад», «Туапсе», «Липецк». Система контролирует температуру втулки на глубине 3 и 10 мм, зазор между поршневыми кольцами и цилиндровой втулкой, износ цилиндровой втулки. Используются датчики давления газов в цилиндре типа «Силдет-1800», температуры «Силдет Скафф», износа «Силдет Веар». В системе могут использоваться индуктивные датчики плотности прилегания поршневых колец фирмы «Аутрони-ка». Система «Силдет-Мип» фирмы «АСЕА» (Швеция), обеспечивающая непрерывный контроль давления в каждом цилиндре, установлена на танкерах «Туапсе», «Ашхабад», «Липецк». Система может контролировать работу 40 цилиндров. Система «ТК-Унит» фирмы «АСЕА» (Швеция) предназначена для дизелей «Бурмейстер и Вайн» с большим диаметром цилиндров. Система оснащена датчиками зазора поршневых колец, износа втулки (тонкопленочный термостойкий резистор), температуры втулки (термопара), определения состояния смазки цилиндра (термопара заподлицо с внутренней рабочей поверхностью втулки), понижения давления на входе компрессора, давления газов в цилиндре (устанавливается на индикаторных кранах каждого цилиндра) [8, 9].
Система «Виброметр» фирмы «Виброметр» (Швейцария) диагностирует следующие узлы: ЦПГ, системы впрыска топлива, турбокомпрессоры (ТК), поршневые кольца. Система контролиру-
ет поршень (появление стуков, задиры), клапаны, детали клапанных приводов, топливные насосы высокого давления, подшипники (износ), а также такие параметры, как частота и направление вращения коленчатого вала и характеристики впрыска. Система фирмы «MAN и Сименс» предназначена для диагностирования Ц1II ДВС типа KZ фирмы «MAN». Для измерения давления газов используются пьезоэлектрические или магнитострикционные датчики. Контроль поршневых колец обеспечивается с помощью термопар, размещенных в глухих сверлениях, и индуктивных датчиков, заподлицо установленных во втулке цилиндра. Система DMTAS-1000, предназначенная для диагностирования ЦПГ и топливной аппаратуры ДВС, фиксирует поломку поршневых колец, утечку топлива в систему охлаждения форсунок, трещины топливных трубопроводов, чрезмерный износ распылителей форсунок, трещины в цилиндровых крышках, задиры в цилиндровых втулках. Система CPs-360 фирмы «CTL» (Дания) установлена на дизелях 14ZV40/48 судов типа «Норильск». Система предназначена для диагностирования ДВС фирмы «Зульцер». Система МЕКОМ фирмы «Статроник» (Норвегия) предназначена для ДВС, турбин, котлов, ею регистрируются следующие параметры: уровень вибрации механизмов, температуры подшипников турбин, втулок цилиндров, давление в различных точках газовоздушного тракта. Система МЕДИАГ-22 фирмы «Сименс» (ФРГ) контролирует ЦПГ, топливную аппаратуру и ТК. Системы НК-3, НК-3а, НК-4, НК-11 фирмы «Аутроника» (Норвегия) контролируют ЦПГ МОД и СОД. Системы устанавливаются на дизелях 16ZV 40/48, 18U50HU и т. д. Предполагается использование диагностической системы для оперативного контроля за рабочим процессом главного двигателя. Системы «Комос-Dl, -D2, -D3, -D4» фирмы «МН1» (Япония) объединяют функции системы централизованного контроля и диагностической системы для ДВС типа 8RND-68M компании «МН1 - Зульцер». Система «Комос^2» имеет два центральных блока обработки данных, в каждом из которых использован 16-битовый микропроцессор. Система предусматривает измерение контролируемых теплотехнических параметров с индикацией их значений на цифровом дисплее, периодическую регистрацию параметров, выработку сигнала при достижении параметрами предельных значений и регистрацию этих сигналов с помощью дополнительного регистрирующего устройства [8].
До настоящего времени практически все системы мониторинга рабочего процесса ДВС были спроектированы как единый программно-аппаратный комплекс, производящий запись параметров и частичный расчет рабочего процесса в режиме реального времени. Наиболее характерными системами такого типа являются NK-5, NK-100, NK-200 фирмы «Autronica AS», а также ряд аналогичных систем других фирм [9]. В системах подобного типа объединены две задачи: получение данных в реальном времени и частичный расчет рабочего процесса, что позволило производителям выпускать завершенные комплексы мониторинга ДВС и предоставлять экипажу судна большой объем информации, необходимой для качественной технической эксплуатации двигателей.
Недостаток существующих систем диагностики и мониторинга ДВС в СППР обуславливает их сложность, высокую стоимость и малую распространенность на флоте. Получение сразу всех результатов в реальном времени ограничивает возможности расчета.
Представляется очевидным, что использование штатных систем управления и мониторинга не позволяет реализовать функции диагностики на ранних стадиях с высокой степенью локализации зарождающихся дефектов, в результате чего повышается вероятность возникновения внезапных и постепенных отказов в ДВС, требующих принятия экстренных мер вплоть до аварийной остановки двигателей, что, в свою очередь, представляет собой существенную опасность ввиду характера перевозимого груза и влечет за собой остановку систем поддержания безопасных параметров в грузовой системе.
Функции разрабатываемого модуля диагностики ДВС должны быть гибкими [2], а использование конкретных показателей предлагается определять не только типом и конструкцией двигателя, но и используемым топливом, режимами работы и прочими эксплуатационными особенностями. Основной функцией диагностической подсистемы разрабатываемого модуля является выявление отклонений в значениях эксплуатационных параметров ДВС, свидетельствующих о нарушениях в состоянии узлов и деталях двигателя, либо режимах его работы.
На основании выявленных отклонений диагностическая подсистема разрабатываемого модуля должна определять характер зарождающейся неисправности ДВС и выполнять ее локализацию, после чего вырабатываются соответствующие предложения для оператора танкера-газовоза по ее устранению или по минимизации негативного влияния, которые предполагают коррекцию режимов
функционирования двигателя или его систем либо принятие конкретных мер по обслуживанию или ремонту соответствующих узлов и деталей. Например, в случае повышения температуры в нижней зоне гильзы одного из цилиндров ДВС, по сравнению с остальными цилиндрами, и при отсутствии сигналов от датчиков, контролирующих проворачивание поршневых колец, и от датчиков, контролирующих нарушения в циркуляции охлаждающей жидкости, можно судить о появлении зон интенсивного трения между рабочей поверхностью гильзы и кольцами, наиболее вероятной причиной которого может являться наличие задира или предзадирного состояния, при этом возникает необходимость увеличения подачи смазочной жидкости в цилиндр, о чем, в свою очередь, и информируется оператор.
Результаты исследования
Диагностическую подсистему модуля ДВС предлагается строить по трехуровневой архитектуре: первичный (нижний) уровень, уровень передачи данных и контрольно-аналитический уровень.
На нижнем уровне может быть использован набор измерительных преобразователей и датчиков, с помощью которых осуществляется непрерывный сбор диагностической информации о значениях контролируемых параметров. Также к нижнему уровню относятся слаботочные аналоговые и цифровые линии связи, соединяющие датчики и измерительные преобразователи с интерфейсным модулем, и цепи их электропитания.
К уровню передачи данных относится модуль централизации (интерфейсный модуль), осуществляющий сбор информации от встроенных систем двигателя, дополнительных датчиков и измерительных преобразователей, включающий в себя необходимые аналого-цифровые преобразователи и преобразователи интерфейсов, а также линии связи между интерфейсным модулем и оборудованием судового мостика. Такой интерфейсный модуль предлагается располагать в машинном отделении ввиду физических ограничений на расстояние передачи измерительных сигналов.
Контрольно-диагностический модуль ДВС должен располагаться вблизи судового мостика и может быть реализован либо как самостоятельное устройство, либо в виде специализированной компьютерной программы. Использование программной реализации более предпочтительно, поскольку снижает техническую сложность исполнения данного модуля и позволяет без дополнительных затрат вносить необходимые изменения в алгоритмы его функционирования или в перечень контролируемых параметров.
Предлагаемая структурная схема подсистемы разрабатываемого модуля диагностики ДВС приведена на рис.
Структурная схема подсистемы разрабатываемого модуля диагностики ДВС: СОЖ - система охлаждающей жидкости
Перечень диагностических признаков и параметров для корректного определения технического состояния ДВС и его подсистем достаточно широк [5, 8-11], ввиду чего целесообразно сгруппировать их по физическим признакам.
К термическим параметрам ДВС относятся: температура смазочно-охлаждающей жидкости в различных точках систем смазки и охлаждения; температуры рабочих поверхностей цилиндров и их распределение по длине гильз; температуры поршней, узлов трения кривошипно-шатунного механизма, подшипников и прочих механических частей, а также температура отработавших газов. По результатам измерения температуры в механических деталях и узлах трения можно судить об интенсивности трения, начале прогрессирующего износа, недостатках функционирования систем охлаждения и смазки. Измерение температуры в камере сгорания ДВС и смазочно-охлаждающей жидкости позволяет определять параметры процесса сгорания топлива [5, 8].
К вибрационным параметрам ДВС относятся колебания в ЦПГ, которые позволяют судить об изменениях в состоянии сопряжений деталей и их остаточном ресурсе [5, 8]. Корректная интерпретация измеряемых значений вибраций позволяет, особенно при знакопеременных нагрузках, с высокой точностью осуществлять локализацию дефектов, поскольку связанные циклические процессы в ДВС являются функцией угла поворота КВ, при этом даже при малом количестве измерительных преобразователей, с использованием фильтрации сигналов по времени, возможно определить неисправный узел.
К физико-химическим параметрам относится, в первую очередь, состав смазочно-охлаждающей жидкости, непрерывный контроль которого позволяет определять степень и интенсивность износа пар трения ДВС. Также к этим параметрам относится состав отработавших газов, по которым определяются отклонения в топливной системе и в ЦПГ.
К группе дискретных параметров ДВС относятся значения проворота поршневых колец, наличие продуктов износа в масле и пр., позволяющие получить дополнительную диагностическую информацию.
При использовании широкого набора контролируемых параметров появляется возможность точной локализации зарождающихся дефектов, поскольку анализ сочетаний значений параметров носит, в том числе, и взаимоисключающий характер.
В основу алгоритма функционирования диагностического модуля ДВС положен непрерывный анализ значений контролируемых параметров и выявление их отклонений или неблагоприятных сочетаний на наиболее ранних стадиях. Принципиальным отличием предлагаемых технических и технологических решений от существующих аналогов [1, 3-7] является используемая методика контроля, предполагающая, во-первых, проведение преимущественно анализа изменения значений параметров, и позволяющая выявлять соответствующие изменения состояния узлов и агрегатов, а, во-вторых, использование расширенного набора контролируемых параметров, что позволяет осуществлять более точную оценку состояния контролируемых систем и, соответственно, точнее локализовать зарождающиеся неисправности и дефекты (современные аналоги позволяют, в основном, лишь сигнализировать о достижении предельных значений параметров с целью проведения неотложных мероприятий по устранению уже имеющихся неисправностей).
Дополнительным средством для идентификации дефектов в двигателях является самообучаемая база знаний системы, реализуемая в аналитическом блоке, позволяющая определять характер зарождающихся неисправностей по выявляемым наборам сочетаний диагностических признаков.
Техническая реализация подсистемы модуля диагностики ДВС предполагает использование существующих диагностических средств и дополнительных средств сбора информации о значениях различных функциональных параметров двигателей. Перечень используемых измерительных преобразователей и датчиков, в зависимости от конкретных моделей двигателей, может в значительной степени варьироваться, но при этом очевидны преимущества полноты собираемой информации. Следует отметить, что существует возможность использования таких систем также и с устаревшими моделями двигателей, не оборудованными электронными системами управления и контроля, при этом часть функций управления и контроля может выполняться данной диагностической подсистемой.
Первичные преобразователи контролируемых физических величин, характеризующих режимы функционирования ДВС, устанавливаются в соответствующие рабочие зоны как узлов и деталей непосредственно двигателя, так и в рабочие зоны вспомогательных систем ДВС, параметры которых подлежат контролю. Сигналы с первичных преобразователей передаются
в интерфейсный модуль по механически и термически защищенным линиям связи, функционирующим в тяжелых условиях на поверхности или в непосредственной близости от ДВС, а интерфейсный модуль передает значения контролируемых параметров по внутрисудовым линиям связи в СППР, основной модуль которой физически размещается на мостике. Конечным устройством СППР является модуль интерфейса с оператором судна, который может быть реализован отдельно либо интегрирован в приборные системы управления танкера-газовоза.
В разрабатываемом модуле диагностики ДВС СППР, предназначенном для танкеров-газовозов, предполагается использование стандартных, производимых промышленностью изделий: измерительных преобразователей давления и температуры, датчиков угла поворота валов, тензометров, акселерометров, расходомеров, газоанализаторов и пр. Электрические сигналы с первичных преобразователей могут либо непосредственно передаваться в диагностический модуль ДВС (когда расстояние для передачи слабых сигналов по сопротивлению кабелей связи и внешним помехам является приемлемым), либо группироваться в преобразователе интерфейса для последующей передачи их в диагностический модуль по внутрисудовым каналам связи (Modbus, RS-485, TCP/IP и пр.). При наличии электронного блока управления ДВС информация с него также передается в диагностический модуль посредством любого доступного протокола передачи данных, поскольку пропускная способность любого современного канала связи является достаточной для передачи таких объемов информации.
В результате исследований [10, 11] было определено, что наиболее рациональной формой реализации контрольно-диагностического модуля является использование специализированного программного комплекса, при этом используемый компьютер подключается к линии связи, идущей от интерфейсного модуля. Учитывая тот факт, что разрабатываемый модуль диагностики ДВС является частью СППР, предназначенной для танкеров-газовозов, головной модуль которой также может быть реализован в программном виде, такой подход к построению диагностического модуля ДВС является технически оправданным.
Диагностический модуль ДВС СППР может устанавливаться как при постройке или модернизации танкеров-газовозов, так и при выполнении операций технического обслуживания и ремонта, поскольку не требует существенного вмешательства в конструкцию СТС. Основным критерием эффективности функционирования таких систем является корректный синтез, настройка и отладка алгоритмов обработки диагностической информации применительно к конкретным двигателям и СТС, поскольку они характеризуются рядом индивидуальных особенностей.
Использование самообучаемых модулей (базы знаний) позволяет в процессе эксплуатации формировать достаточные наборы статистических данных по режимам функционирования контролируемых СТС, что впоследствии способствует корректной интерпретации сочетаний значений контролируемых параметров ДВС для последующего принятия решения оператором танкера-газовоза.
Важным критерием универсальности разрабатываемого модуля диагностики ДВС является использование программной реализации основного модуля, что позволяет не только осуществлять гибкую интеграцию СППР в оборудование судового мостика танкера-газовоза, но и без значительных доработок производить модернизацию судового оборудования.
Обсуждение результатов исследования
Модуль диагностики ДВС системы поддержки принятия решений, предназначенной для танкеров-газовозов, позволяет снизить объемы обрабатываемой оператором информации, что минимизирует влияние «человеческого фактора» на безопасность эксплуатации танкера-газовоза. Основная функция модуля диагностики ДВС заключается в выявлении отклонений в значениях эксплуатационных параметров, свидетельствующих о нарушениях в состоянии узлов и деталях двигателя либо режимах его работы. На основании выявленных отклонений диагностическая подсистема разрабатываемого модуля определяет зарождающиеся неисправности ДВС и дает указания по их локализации. Далее вырабатываются соответствующие предложения для оператора танкера-газовоза по их устранению или по минимизации негативного влияния, которые предполагают коррекцию режимов функционирования двигателя или его систем либо принятие конкретных мер по обслуживанию или ремонту соответствующих узлов и деталей. Модуль диагностики ДВС системы поддержки принятия решений предложено строить по трех-
уровневой архитектуре: первичный (нижний) уровень, уровень передачи данных и контрольно-аналитический уровень. Техническая реализация разрабатываемого модуля диагностики ДВС предполагает использование существующих диагностических средств и дополнительных средств сбора информации о значениях различных функциональных параметров двигателей.
В результате функционирования модуля диагностики ДВС СППР для экипажа танкера-газовоза вырабатываются и отображаются конкретные рекомендации, которые позволяют заблаговременно избежать опасных и аварийных ситуаций в процессе перехода.
Заключение
В статье приведена информация по разработке модуля диагностики двигателя внутреннего сгорания в системе поддержки принятия решений экипажем танкера-газовоза. Показан принцип действия систем поддержки принятия решений для танкеров, задействованных в перевозках сжиженных газов. Предложена структурная схема модуля диагностики ДВС и прописаны основные функции модулей в СППР. Также приведены и рассмотрены основные диагностические параметры технического состояния ДВС и определена информационная ценность собираемых данных в контексте диагностики и осуществления функций контроля во время эксплуатации танкеров-газовозов. Предлагаемый модуль диагностики ДВС отличается от существующих тем, что предлагается использование баз знаний - самообучаемых модулей, которые позволяют формировать данные, способствующие корректной интерпретации сочетаний значений контролируемых параметров с последующим принятием решения экипажем танкера-газовоза.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Голиков В. В. Системный подход к проблеме безопасного управления судном // Судовождение: сб. науч. тр. ОНМА. Одесса: ИздатИнформ, 2009. Вып. 17. С. 18-25.
2. Горева Т. И., Порнягин Н. Н., Пюкке Г. А. Нейросетевые модели диагностики технических систем // Вестн. КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2012. Вып. 1 (4). С. 31-43.
3. Курейчик В. М. Особенности построения систем поддержки принятия решений // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2012. № 7. С. 92-98.
4. Цуканов М. А., Боева Л. М. Мультиагентная система поддержки принятия решений по оперативному планированию и технологической координации сложноструктурированных производственных систем // Управление большими системами: сб. тр. 2012. Вып. 39. С. 254-262.
5. Бень А. П., Паламарчук И. В., Пивоваров Л. А. Системы поддержки принятия решений судоводителя для планирования трансокеанских переходов // Искусственный интеллект. 2013 № 4. С. 266-272.
6. Lingaitis L. P., Mjamlin S., Baranovsky D., Jastremskas V. Prediction methodology of durability of locomotives diesel engines // Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability. 2012. Vol. 14. No. 2. P. 154-159.
7. Lingaitis L. P., Mjamlin S., Baranovsky D., Jastremskas V. Experimental Investigations on Operational Reliability of Diesel Locomotyves Engines // Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability. 2012. No. 1. P. 5-10.
8. Характеристика систем диагностики судовой дизельной установки. URL: http://vdvizhke.ru/sudovye-dizelnye-stanovki/puskoreversivnye- sistemydvigatelja/harakteristika-sistem-diagnostiki-sudovoj -dizelnoj -ustanovki-v-sudovyhdizelj ah.html.
9. Варбанец Р. А. Системы компьютерной диагностики судовых дизелей // Судоходство. 2004. № 6. С. 24-27.
10. Барановский Д. М. Определение остаточного ресурса трибосистем // Проблемы трибологии (Problems of Tribology). 2009. № 4. С. 127-129.
11. Зубец В. В., Ильина И. В. Оценка достоверности сетевой информации // Вестн. Тамбов. ун-та. Сер.: Естественные и технические науки. 2011. Т. 16. Вып. 1. С. 209-212.
12. Епихин А. И. Программные и аппаратные методы сбора и обработки данных в системах поддержки принятия решений современных судов-газовозов // Вестн. Волж. гос. акад. водн. транспорта. 2016. Вып. 46. С. 189-197.
13. Епихин А. И. Моделирование динамических параметров судовых технических средств для построения систем поддержки принятия решений танкеров-газовозов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2016. №. 2. С. 7-14.
Статья поступила в редакцию 21.09.2017
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Епихин Алексей Иванович — Россия, 353918, Новороссийск; Государственный морской университет им. адмирала Ф. Ф. Ушакова; канд. техн. наук; доцент кафедры судовых тепловых двигателей; [email protected].
A. I. Epikhin
MODULE FOR DIAGNOSIS OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE IN THE DECISION SUPPORT SYSTEM BY THE CREW OF THE TANKER-GAS CARRIER
Abstract. The article contains information on the development of a module for diagnosing an internal combustion engine in terms of a decision support system for a crew of a gas carrier. The diagnostic module of the internal combustion engine in the decision support system allows reducing the volumes of information processed by the operator, which helps minimize the influence of "a human factor" on safety of a gas carrier operation. The main function of the diagnostic module of internal combustion engines is to detect deviations in values of operational parameters that indicate violations in the state of the nodes and engine parts or failures in operation. Based on the detected deviations, the diagnostic subsystem of the developed module can determine malfunctions of the internal combustion engine at the initial stage and deter its damage. Further, appropriate proposals should be developed for a gas carrier operator to eliminate failures or minimize the negative impact. These imply correcting the modes of operation of the engine or its systems, or taking specific measures to perform maintenance or repair of the relevant units and parts. The module for diagnosing the internal combustion engine in terms of the decision support system is proposed to be built on three-level architecture: primary (lower) level; level of data transmission; control and analytical level. Technical implementation of the developed diagnostic module for internal combustion engine assumes the use of existing diagnostic tools and additional means of collecting information on various engine functional parameters. A block diagram of the internal combustion engine diagnostic module has been provided and the main functions of the decision support system modules have been described. As a result of functioning of the module for diagnosing the internal combustion engine in terms of decision support system for the gas carrier crew, specific recommendations have been developed and displayed, which allows avoiding dangerous and emergency situations in the operation process.
Key words: internal combustion engine, decision support system, ship technical equipment, diagnostic module, safety, tanker-gas carrier.
REFERENCES
1. Golikov V. V. Sistemnyi podkhod k probleme bezopasnogo upravleniia sudnom [A system approach to a problem of secure ship control]. Sudovozhdenie: sbornik nauchnykh trudov ONMA. Odessa, Izdatlnform, 2009, iss. 17, pp. 18-25.
2. Goreva T. I., Porniagin N. N., Piukke G. A. Neirosetevye modeli diagnostiki tekhnicheskikh sistem [Neuronetwork diagnostic models for engineering systems]. Vestnik KRAUNTs. Fiziko-matematicheskie nauki, 2012, iss. 1 (4), pp. 31-43.
3. Kureichik V. M. Osobennosti postroeniia sistem podderzhki priniatiia reshenii [Special features of building decision support systems]. Izvestiia IuFU. Tekhnicheskie nauki, 2012, no. 7, pp. 92-98.
4. Tsukanov M. A., Boeva L. M. Mul'tiagentnaia sistema podderzhki priniatiia reshenii po operativnomu planirovaniiu i tekhnologicheskoi koordinatsii slozhnostrukturirovannykh proizvodstvennykh sistem [Multiagent decision support system for operational planning and technological coordination of a complex structure of production systems]. Upravlenie bol'shimi sistemami: sbornik trudov, 2012, iss. 39, pp. 254-262.
5. Ben' A. P., Palamarchuk I. V., Pivovarov L. A. Sistemy podderzhki priniatiia reshenii sudovoditelia dlia planirovaniia transokeanskikh perekhodov [Navigator decision support systems for planning transoceanic crossing]. Iskusstvennyi intellekt, 2013, no. 4, pp. 266-272.
6. Lingaitis L. P., Mjamlin S., Baranovsky D., Jastremskas V. Prediction methodology of durability of locomotives diesel engines. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 2012, vol. 14, no. 2, pp. 154-159.
7. Lingaitis L. P., Mjamlin S., Baranovsky D., Jastremskas V. Experimental Investigations on Operational Reliability of Diesel Locomotyves Engines. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 2012, no. 1, pp. 5-10.
8. Kharakteristika sistem diagnostiki sudovoi dizel'noi ustanovki [Analysis of diagnostic systems od a marine diesel power plant]. Available at: http://vdvizhke.ru/sudovye-dizelnye-stanovki/puskoreversivnye- siste-mydvigatelj a/harakteristika-sistem-diagnostiki-sudovoj -dizelnoj -ustanovki-v-sudovyhdizelj ah.html.
9. Varbanets R. A. Sistemy komp'iuternoi diagnostiki sudovykh dizelei [Computer diagnostics systems for diesel engines]. Sudokhodstvo, 2004, no. 6, pp. 24-27.
10. Baranovskii D. M. Opredelenie ostatochnogo resursa tribosistem [Determining remaining service life of tribosystems]. Problemy tribologii (Problems of Tribology), 2009, no. 4, pp. 127-129.
11. Zubets V. V., Il'ina I. V. Otsenka dostovernosti setevoi informatsii [Evaluating the network information validity]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriia: Estestvennye i tekhnicheskie nauki, 2011, vol. 16, iss. 1, pp. 209-212.
12. Epikhin A. I. Programmnye i apparatnye metody sbora i obrabotki dannykh v sistemakh podderzhki priniatiia reshenii sovremennykh sudov-gazovozov [Software and hardware methods of data collecting in decision support systems of modern gas carriers]. Vestnik Volzhskoi gosudarstvennoi akademii vodnogo transporta, 2016, iss. 46, pp. 189-197.
13. Epikhin A. I. Modelirovanie dinamicheskikh parametrov sudovykh tekhnicheskikh sredstv dlia postroeniia sistem podderzhki priniatiia reshenii tankerov-gazovozov [Modelling the dynamic parameters of the ship technical means for developing decision support systems of gas carriers]. Vestnik Astrakhanskogo gosudar-stvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriia: Morskaia tekhnika i tekhnologiia, 2016, iss. 2, pp. 7-14.
The article submitted to the editors 21.09.2017
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Epikhin Alexey Ivanovich - Russia, 353918, Novorossiysk; Admiral üshakov Maritime State University; Candidate of Technical Sciences; Assistant Professor of the Department of Marine Heat Engines; [email protected].
