CC BY
10ТЕХНИЧЕСКИЙ СЕРВИС В АПК И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 62-192.004:631.3.076:631.17
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ КАК АСПЕКТ СТРАТЕГИИ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
М.М. Ревякин, А.А. Жосан, С.И. Головин
ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени
Н.В. Парахина
Аннотация. Проблема достижения объектом заявленного ресурса является одним из наиболее важных вопросов в области надежности функционирования мобильных энергетических средств, а также энергоресурсосбережения в агропромышленном комплексе. Уменьшение простоя техники, связанного с устранением неисправностей и снижение общего количества отказов в процессе эксплуатации возможно с помощью использования бортовых электронных систем диагностирования. Их правильное функционирование обеспечивается применением определенной диагностической модели, эффективность которой зависит от степени приспособленности объекта к проведению технического диагностирования. Рассмотрены основные этапы и принципы формирования оптимального диагностического поля с учетом изменения информативности и корректности методов оценки прямых и косвенных показателей, характеризующих техническое состояние мобильных энергетических средств. Приведены основные критерии в области оптимальности формирования диагностической модели, а также формировании бортовых систем самодиагностики в целом.
Ключевые слова: мобильное энергетическое средство, обеспечение заявленного ресурса, эксплуатационная надежность, диагностическая модель, показатели технического состояния, программа диагностирования, бортовая система самодиагностики.
Введение. Одной из актуальных задач в области обеспечения продовольственной безопасности нашей страны, является внедрение перспективных технологий и процессов, способствующих качественному и своевременному выполнению совокупности технических мероприятий, охватывающих отдельные структурные
элементы, а также агропромышленный комплекс (АПК) страны в целом. Неотъемлемой частью АПК, как известно, является машинно-тракторный парк (МТП), [1, 7], а также отдельные мобильные энергетические средства (МЭС), являющиеся зачастую еще и элементами локальных транспортно-логистических систем [6], интенсивная эксплуатация которых негативно сказывается на ресурсе отдельных агрегатов, систем, техническом состоянии объекта.
Основная часть. Проблема повышения эксплуатационной надежности в современном, ориентированном на энерго- и ресурсосбережение сельском хозяйстве как никогда актуальна. Снижение до минимума простоев техники, связанных с ее отказами; увеличение доремонтного пробега (наработки); возможность сполна реализовать ресурс деталей, заложенный заводом-изготовителем - все это возможно осуществить благодаря применению различных электронных систем [5], функционирующих в рамках определенных диагностических моделей.
Эффективность модели во многом зависит от степени приспособленности конструкции МЭС к проведению технического диагностирования, а также применяемых методов и средств технической диагностики, а ее анализ позволит с определенной степенью точности идентифицировать условия работоспособности объекта, определить признаки неисправностей и инициализировать ограниченное множество характеристик, параметров и показателей, подлежащих контролю в процессе диагностирования.
Рассматривая технический объект как «поле» для диагностирования и, преследуя конечную цель - формирование наиболее информативной среды, целесообразно абстрагироваться от внутренней структуры и процессов, происходящих внутри МЭС, и инициализировать его как относительно обособленную структуру, связанную с внешним миром, идентичными объектами, системами или средой посредством внешних связей: входные и выходные параметры, а также оказывающих влияние внешних и внутренних помех, являющихся следствием процессов изнашивания и отказов отдельных элементов и систем МЭС. Причем среди выходных параметров технического объекта отдельно следует выделять параметры, характеризующие базовые функции процессов, для реализации которого создано МЭС.
Важным этапом является оценка степени информативности и последующее формирование диагностического пространства объекта, а также разработка архитектурного [2], аппаратного и диагностического обеспечения с учетом вариации информативности и корректных методов оценки прямых и косвенных показателей,
характеризующих состояние МЭС. При переходе из одного состояния в другое множество выходных величин и внутренние параметры изменяются исходя из преобразования входных сигналов и помех. Таким образом, множество внутренних параметров дробится на ряд подмножеств, а диагностическое «поле» (Б) можно рассматривать как совокупность элементов, содержащих информацию о неисправностях, над которыми установлены наблюдение и контроль (рисунок 1).
Оптимальная диагностическая модель должна быть обоснована с точки зрения выбора совокупности диагностических показателей, их информативности относительно оценки технического состояния объекта в целом.
Учитывая, что большинство МЭС, активно эксплуатирующихся в АПК, представляют собой энергонасыщенные и технически сложные объекты, при формировании множества Б целесообразно выбирать относительное подмножество показателей для оценки в процессе диагностирования. Количество показателей ^ полностью удовлетворяющее комплексной оценке МЭС позволяет в дальнейшем произвести разработку алгоритма и программы диагностирования.
Рисунок 1 - Алгоритм оценки оптимальности при формировании диагностической модели
В противном случае возникает необходимость формирования множества косвенных показателей (^), полностью компенсирующих недооцениваемые показатели После необходимо осуществить комплексную оценку выбранных показателей на «достаточность».
Удовлетворительное значение «достаточности» определяет условия работоспособности и признаки отказов в МЭС, что в свою очередь рассматривается через призму допустимых областей изменений параметров ^ и d2. В завершении осуществляется построение алгоритмов и программы диагностирования. Алгоритмы диагностирования позволяют определить последовательность выполнения проверок отдельных элементов МЭС при оценке отклонений диагностических показателей, характеризующих работоспособность объекта в целом или определенного его блока.
Программа диагностирования как системный элемент представляет собой совокупность алгоритмов по определенному принципу. К основным принципам компоновки алгоритмов относят последовательный, параллельный и смешанный [4]. Причем при создании программы диагностирования по выше указанным признакам ставится задача определения минимально возможного количества логических элементов («ветвей») программы с учетом непревышения допустимого временного промежутка ее фактического выполнения. Принцип построения программы диагностирования основывается либо на основе теории расписаний, либо комбинаторики.
Теория расписаний определяет программу диагностирования через призму оценки множества показателей, характеризующих состояние МЭС. Для каждого из них формируется определенная последовательность операций, характеризующихся временем выполнения. Программа диагностирования представляется в виде расписания, детально конкретизирующего эту последовательность. При использовании второго принципа задача формирования программы диагностирования рассматривается как выполнение комплекса операций с использованием определенного ограниченного объема технических средств диагностирования. Программа диагностирования представляется в виде маршрута, определяющего последовательность использования технических средств диагностирования. [3]
Фактическая реализация алгоритмов диагностирования с применением соответствующей аппаратно-программной архитектуры и физической среды в совокупности представляется как бортовая (интегрированная) система самодиагностики, для которой целесообразно предъявление таких требований как:
- обеспечение контроля за функционированием сложных систем и узлов МЭС с целью оперативного обнаружения возможных отказов;
- превентивное информирование оператора о неисправностях в отдельных системах;
- хранение информации об отдельных неисправностях,
причинах возникновения и способах устранения;
- обеспечение доступа к информационной среде через универсальные интерфейсы и протоколы передачи данных;
- обеспечение стабильности функционирования в условиях меняющейся среды эксплуатации;
- компактность реализации при встраивании в МЭС без потери собственной функциональности и нарушения технологических и конструкторских настроек самого технического объекта;
- удобство в обращении посредством применения эргономичных интерфейсов;
- обеспечение стабильности и высокоскоростной обработки данных между компонентами системы;
- возможность дальнейшей модернизации и расширения.
Вывод. Применение бортовых систем самодиагностики (с
учетом выше описанных требований) на мобильных энергетических средствах будет способствовать своевременному обнаружению отклонений параметров, характеризующих способность технических объектов выполнять заданные функции в процессе непосредственной эксплуатации, что положительно скажется на повышении надежности и достижении ресурса, заявленного заводом-изготовителем.
Список использованных источников:
1. Головин С.И. Надежность и безотказность тракторов / С.И. Головин, А.А. Жосан // В сборнике: Особенности технического и технологического оснащения современного сельскохозяйственного производства. / Сборник материалов международной научно-практической конференции. - Орел, 2013. - С. 126-134.
2. Жосан А.А. Топология построения систем самодиагностики: вариативность и оптимальность / А.А. Жосан, М.М. Ревякин // Вестник Орловского государственного аграрного университета. - Орел, 2011. Т. 29. № 2. С. 109-111.
3. Жосан А.А. Система РИКОС как способ обеспечения и поддержания целевой динамичности мобильных энергетических средств / А.А. Жосан, С.И. Головин, М.М. Ревякин // В сборнике: Состояние и перспективы энерго- и ресурсосберегающих технологий в АПК Материалы Международной научно-практической конференции. - Орел, 2009. С. 52-57.
4. Калашников В.И. Информационно-измерительная техника и технологии / В.И. Калашников, С.В. Нефедов, А.Б. Путилин - М.: Высшая школа, 2002. - 520 с.
5. Куликов С.А. Повышение эксплуатационных характеристик надежности МТА при помощи систем телематического контроля / С.А.
Куликов, М.М. Ревякин // В сборнике: Инновационные технологии механизации, автоматизации и технического обслуживания в АПК Материалы Международной научно-практической интернет-конференции. - Орел, 2008. С. 90-93.
6. Ревякин М.М. Транспортная логистика. Курс лекций для изучения дисциплины в рамках подготовки бакалавра по направлению 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов / М.М. Ревякин, А.А. Жосан. - Орел, 2016. - 155 с.
7. Ревякин М.М. Применение системы эксплуатационной самодиагностики для обеспечения реализации заявленного ресурса дизелей / М.М. Ревякин // Технология колесных и гусеничных машин. - Москва, 2014. № 3. С. 35-43.
Максим Михайлович Ревякин, кандидат технических наук, доцент, [email protected], Россия, Орел, ФГБОУВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина Артур Александрович Жосан, кандидат технических наук, доцент, [email protected], Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина Сергей Иванович Головин, кандидат технических наук, доцент, [email protected], Россия, Орел, ФГБОУ ВО Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина
INCREASE OF OPERATIONAL RELIABILITY OF TECHNICAL SYSTEMS AS AN ASPECT OF THE RESOURCE SAVING STRATEGY FOR MOBILE ENERGETIC MEANS OF THE AGRO-INDUSTRIAL
COMPLEX
Revyakin M.M., Josan A.A., Golovin S.I.
Abstract. The problem of achieving the claimed resource by the object is one of the most important issues in the field of reliable operation of mobile energy facilities, as well as energy and resource saving in the agro-industrial complex. Reduction of downtime of equipment related to troubleshooting and reduction of the total number of failures during operation is possible with the use of on-board electronic diagnostic systems. Their proper functioning is ensured by the application of a certain diagnostic model, the effectiveness of which depends on the degree of
fitness of the object to conduct technical diagnosis. The main stages and principles of the optimal diagnostic field formation are considered, taking into account the change in the informativeness and correctness of the methods for estimating the direct and indirect indicators characterizing the technical state of mobile energy facilities. The main criteria in the field of optimality of the formation of the diagnostic model, as well as the formation of onboard self-diagnosis systems in general, are given.
Key words: mobile energy facility, provision of the claimed resource, operational reliability, diagnostic model, technical condition indicators, diagnostic program, on-board self-diagnosis system.
Revyakin M.M., Candidate of Technical Sciences, [email protected], Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named
after N.V. Parakhin" Josan A.A., Candidate of Technical Sciences, [email protected], Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin"
Golovin S.I., Candidate of Technical Sciences, [email protected], Russia, Orel, Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named
after N.V. Parakhin"
