Файл: Смирнов, О. Р. Надежность судовых энергетических установок.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 0
О. Р. СМИРНОВ, Ф. л . ю д и ц к и й
НАДЕЖНОСТЬ
СУДОВЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК
ИЗДАТЕЛЬСТВО „СУДОСТРОЕНИЕ“ ЛЕНИНГРАД
1974
УДК 629.12.03-8-192 |
1о , . • |
|
*чя |
|
|
||
|
бнб/- |
•.*. |
ОР |
•»s ' *■*( -у" |
|L Л~-с*. ■ |
|
; ’ Ла |
■Yi : |
|
||
Надежность судовых энергетических установок. Смирнов О. Р., Юдицкий Ф. Л., |
|||
Л., «Судостроение», 1974 г. |
280 с. |
|
судовых энергетических установок |
Вопросам теории и практики надежности |
|||
(СЭУ) уделяется все больше внимания как на стадии их проектирования, так и эксплуатации. Это обусловлено прежде всего тем обстоятельством, что уровень надежности во многом определяет эффективность эксплуатации установки и судна в целом. Вместе с тем до настоящего времени отсутствуют публикации, посвященные комплексному анализу надежности установок различных типов с учетом особен ностей их назначения и условий эксплуатации.
В книге на основании опыта и обобщения литературных источников дан ана лиз отказов основных элементов установок различных типов и указаны мероприя тия, направленные на их предупреждение и устранение; рассмотрены количествен ные характеристики надежности этих элементов, основных схем их соединения и установки в целом. Раскрыта взаимосвязь надежности установки и экономической эффективности судов с учетом особенностей задач, стоящих перед СЭУ, а также ус ловий ее эксплуатации. Значительное внимание уделено расчету надежности в слу чае произвольного распределения времени безотказной работы и продолжитель ности восстановления.
В качестве основного расчетного метода использован метод дифференциальных уравнений как наиболее удобный для исследования. В указанном общем случае произвольных законов распределения получены интегральные уравнения, опреде ляющие соответствующие характеристики надежности.
Изложение материала иллюстрируется рядом практических примеров. Книга может быть полезна специалистам, занимающимся вопросами проекти
рования и исследования СЭУ, а также аспирантам и студентам кораблестроитель ных институтов,
Илл. 64. Табл, 21. Литерат, 107 назв,
Р е ц е н з е н т ы :
канд. техн. наук Б. П. Арчаков,
инж. Б. А. Бедняков, инж. Г. Д. Морозкин
Н а у ч н ы й р е д а к т о р инж. Л. Г. Васильев
31804—050 С 048 (01)—74 42—74
(Б) Издательство «Судостроение», 1974 г.
О Г Л А В Л Е Н И Е
Условные обозначения и сокращ ения..................................................................... |
|
6 |
||
Введение .......................................................................................................................... |
|
7 * |
||
Задачи теории и практики надежности применительно к СЭУ (7). Значение пра |
|
|||
вил классификационных обществ в обеспечении надежности энергетических |
|
|||
установок и судов (9). Живучесть СЗУ (10). |
|
|
||
Г л а в а |
I. Общие положения надежности судовых энергетических’ |
уста |
12 |
|
|
|
новок ......................................................................................................... |
|
|
§ |
1. |
Основные понятия и определения теории надежности . . . |
.. . .. |
— |
§ 2. |
Классификация отказов С Э У ..................................................................... |
|
17 |
|
§ |
3. |
Особенности надежности судовых энергетических установок с уче |
23 |
|
|
|
том эксплуатации в морских условиях ................................................. |
|
|
Условия эксплуатации (24). Автономность и дальность плавания (24). Много- |
|
|||
режимность (25). Сложность элементов (26). Резервирование (26). Автомати |
|
|||
зация (29). Периодичность действия (29). Некоторые вопросы построения функ |
|
|||
циональных схем СЭУ (30). |
|
|
||
§ |
4. Стандартизация, унификация и н ад еж н о сть ....................................... |
(33). ' |
31 |
|
Стандартизация и нормализация (31). Унификация и агрегатирование |
|
|||
Г л а в а |
II. Анализ эксплуатации основных типов судовых энергетических |
|
||
|
|
установок, главных двигателей, систем и рекомендации по |
36 |
|
|
|
повышению их надежности ............................................................. |
|
|
§ 5. |
Основные типы современных транспортных судов и их энергети |
—, |
||
|
|
ческих установок .......................................................................................... |
|
|
§6. Надежность дизельных установок с малооборотными двигателями . 38
Состав ДУ, принципиальная и функциональная схемы |
(38). |
Характеристики |
||||||
надежности главных дизелей при эксплуатации |
и требования к |
их |
надеж |
|||||
ности (40). Валопровод |
и дейдвудное устройство |
(44). |
Движители |
(48). |
Топ |
|||
ливная система (51). |
Системы смазки |
(55). Система охлаждения |
пресной |
|||||
воды (58). Система охлаждения забортной |
воды (59). |
Система |
газовыпуска |
(65). |
||||
Система сжатого воздуха (69). Электростанция (72). |
Вспомогательная |
паро |
||||||
генераторная установка |
(75). |
|
|
|
|
|
|
|
§ 7. Надежность |
дизельных установок со средне- и высокооборотными |
||||
|
двигателям и ...................................................................................................... |
|
|
77 |
|
Установка со среднеоборотными двигателями (77). |
Установка |
с |
высокооборот |
||
ными двигателями |
(81). |
|
|
|
|
§ 8. |
На г жность |
газотурбинных установок ..................................................... |
|
|
83 |
ГТУ |
с разутой регенерацией (84). ГТУ авиационного типа (86). |
ГТУ с СПГГ (90). |
|||
§ 9. |
Надежность |
паротурбинных установок ................ |
у |
............................. |
91 |
ПТУ |
судов, находящихся в эксплуатации (91). ПТУ судов |
новой постройки |
|||
и проектируемые (97).
1* |
3 |
Г л а в а |
Ш. Количественные Характеристикинадежности................................ |
|
|
|
98 |
||||||||||
§ 10. |
Характеристики безотказности................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
— |
||||||
§ |
11. |
Характеристики ремонтопригодности..................................................... |
|
|
|
|
|
|
103 |
||||||
§ |
12. |
Характеристики долговечности и комплексные характеристики |
106 |
||||||||||||
|
|
надеж ности..................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Характеристики |
долговечности |
(106). |
Комплексные |
|
характеристики |
надеж- |
|
||||||||
ности П08). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
§ 13. Закономерности возникновения отказов С Э У ................ |
.... |
|
|
112 |
|||||||||||
Схема мгновенных повреждений (экспоненциальный закон. надежности) (112). |
|
||||||||||||||
Основное свойство экспоненциального закона (115). Схема накапливающихся |
|
||||||||||||||
повреждений |
(119). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Г л а в а |
IV. Надежность элемента СЭУ |
........................ |
|
|
|
|
|
|
|
131 |
|||||
§ 14. Надежность простого элемента установки |
|
............................... |
|
|
. . . |
—* |
|||||||||
§ |
1 5 /Надежность сложного элемента ............................................. |
|
|
|
|
|
.... |
138 |
|||||||
Характеристики |
безотказности |
(138). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом |
|
||||||||
восстановления (140). |
|
|
|
|
|
|
|
.' |
|
|
|
|
|||
Г л а в а V. Расчет |
характеристик надежности схем |
|
соединения |
элементов |
144 |
||||||||||
§ |
16. |
в составе СЭУ |
..................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Последовательное (основное) соединение элементов.................... |
|
|
.... |
145 |
|||||||||||
|
|
Схема |
I последовательного соединения................................................. |
|
|
|
|
|
|||||||
Характеристики |
безотказности (145) . |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вос |
|
|||||||||
становления (146). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Схема |
II |
последовательного соединения ................................................. |
|
|
|
|
|
151 |
|||||
Характеристики безотказности (151). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(153). |
Характеристики |
надежности |
навешенного элемента |
(155). |
|
|||||||||
§ |
17. Схемы резервирования замещением ..................................................... |
|
|
|
|
|
|
161 |
|||||||
|
|
Схема замещения при. одном резервном элементе ............................. |
|
|
|
— |
|||||||||
Вероятность отказа и безотказной работы (162). Частота отказов (165). Среднее |
|
||||||||||||||
время безотказной работы (166). |
Характеристики надежности с учетом восстанов |
|
|||||||||||||
ления |
(167).- |
Вероятность |
безотказной |
работы с |
учетом восстановления (168). |
|
|||||||||
|
|
Схема замещения при двух резервных элементах . ; |
................ |
|
173 |
||||||||||
Характеристики безотказности (173). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления (175). Характеристики надежности в случае произвольных законов |
|
||||||||||||||
распределения (177). Резервирование замещением как способ повышения надеж |
|
||||||||||||||
ности |
(180). Резервирование обводом (182). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
§ |
18. |
Параллельное |
соединение |
элементов |
(постоянно |
включенный |
186 |
||||||||
|
|
р е з е р в ) |
работа двух элементов |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Параллельная |
|
|
|
|
|
|
— |
||||||
Характеристики безотказности (186). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(193). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Параллельная ................................................. |
работа трех элементов |
|
|
|
|
|
|
198 |
|||||
Характеристики безотказности (198). Характеристики надежности с учетом вос |
|
||||||||||||||
становления |
(202). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Произвольный ................................закон распределения |
|
|
|
|
|
|
203 |
||||||
|
|
Постоянно включенный резерв как способ повышения надеж |
206 |
||||||||||||
§ |
19. |
ности |
.................................................... .................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
Скользящий ....................................................................................р е з е р в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
208- |
||||
|
|
Скользящий резерв при последовательном соединении рабочих |
—■ |
||||||||||||
|
|
элементов ............................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Характеристики |
безотказности |
(208). |
Характеристики надежности с учетом вое- |
|
|||||||||||
становления (212). Схема скользящего резерва при последовательном соедине |
|
||||||||||||||
нии рабочих элементов |
как способ |
повышения надежности (216). |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Скользящий резерв при параллельном соединении рабочих элемен |
218 |
||||||||||||
|
|
тов |
................................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
безотказности |
(218). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вое- |
|
||||||||
становления |
(223). |
скользящего |
резерва при |
параллельном |
соединении |
|
|||||||||
рабочих элементов |
как способ |
повышения |
надежности |
(228). |
|
|
|
|
|||||||
§ 20. |
Некоторые другие схемы соединения элементов в составе СЭУ . . |
230 |
|||||||||||||
|
|
Параллельная ................ ........................ |
работа |
сложных |
элементов |
|
|
|
—■ |
||||||
Характеристики |
безотказности |
(231). |
Характеристики |
надежности |
с |
учетом вос |
|
||||||||
становления |
(231). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4
|
Схема замещения сложного элемента........................................................ |
233 |
Характеристики безотказности (233). Характеристики |
надежности с учетом вос |
|
становления (234). |
|
|
Г л а в а |
VI. Надежность СЭУ в ц ел о м ................................................................. |
235 |
§ 21. |
Пример расчета надежности С Э У ............................................................. |
— |
§22. Некоторые вопросы сбора и обработки статистических данных об отказах и восстановлении элементов СЭУ. Испытания на надеж
|
ность. |
Прогнозирование о т к а зо в ................................................................ |
|
247 |
Г л а в а |
VII. Некоторые вопросы экономики |
надежности С Э У .................... |
253 |
|
§ 23. |
Сравнительный анализ критериев экономической эффективности . |
— |
||
§ 24. |
Учет фактора времени ................................................................................ |
экономической эффектив |
266 |
|
§ 25. |
Связь |
характеристик надежности и |
272 |
|
|
ности |
................................................................................................................. |
|
|
Заключение ..................................................................................................................... |
|
|
275 |
|
Указатель литературы ..................................................................................................... |
|
276 |
||
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
А— объем удовлетворяемой по требности (количество тонномиль перевезенного груза);
а(t) — частота отказа;
dci (0 — частота отказов системы по отношению к отказам г-й
группы (г = 1, 2, 3);
С— годовая величина себестои мости эксплуатации;
Д— величина дохода;
dH— наружный диаметр трубы;
Зпр (t) — величина |
приведенных |
за |
|||||
трат |
как |
функция времени; |
|||||
£ н — нормативный |
коэффициент |
||||||
эффективности; |
дискотирова- |
||||||
£ нп — коэффициент |
|||||||
ния; |
- |
|
|
|
|
|
|
F (х) — значения функции распреде |
|||||||
ления |
простейшего нормаль |
||||||
ного |
закона; |
|
|
|
|||
G (0 .— вероятность |
невосстановле- |
||||||
ния |
за |
время |
t\ |
элемент |
|||
g0 (t) — вероятность |
застать |
||||||
в произвольный момент |
вре |
||||||
мени |
t |
в исправном состоя |
|||||
нии; |
|
|
|
застать |
элемент |
||
gi (t) — вероятность |
|||||||
в произвольный момент вре |
|||||||
мени |
t |
в |
состоянии |
отказа |
|||
г'-й группы |
(г = |
1, 2, 3); |
|||||
К(t) — коэффициент готовности;
К— величина капитальных вло
жений; |
отказа |
эле |
Я (t) — интенсивность |
||
ментов; |
отказов |
си |
Яс (0 — интенсивность |
||
стемы; |
восстановле |
|
р (t) — интенсивность |
||
ния элемента; |
|
|
Нс (О — интенсивность |
восстановле |
|
ния системы; |
|
|
N — общее число элементов;
п (/) — число отказавших за время
tэлементов;
П— величина прибыли;
Р(t) — вероятность безотказной ра боты за время t\
Рщ (0 •— вероятность |
наступления |
т |
|
отказов за |
время |
t; |
|
Ра (t) — вероятность |
безотказной ра |
||
боты системы за время t |
по |
||
отношению к отказам г'-й |
|||
группы (г = |
1, 2, |
3); |
|
Рi~i (0 — вероятность |
безотказной |
ра |
|
боты /-го элемента |
по отно |
||
шению к отказам г'-й группы;
Р (t) — вероятность безотказной ра. боты с учетом ремонта;
|
Q (0 — вероятность |
отказа |
за вре |
||||
|
|
мя t; |
|
|
отказа г'-й груп |
||
|
Ql (t) — вероятность |
||||||
|
|
пы за |
время |
t |
(г = |
1, 2, 3); |
|
QP (0 — вероятность |
застать |
систему |
|||||
|
|
в момент |
времени t |
в состо |
|||
|
|
янии |
отказа |
г'-й |
группы, |
||
|
|
если отказал /-й элемент; |
|||||
|
R (t) — вероятность |
восстановления |
|||||
|
|
за время |
t; |
|
|
|
|
’ |
г (t) — частота восстановления; |
||||||
о2 — дисперсия |
времени |
работы |
|||||
|
9 |
до отказа; |
|
|
|
|
|
|
ов — дисперсия времени восстано |
||||||
вления; Тэ — продолжительность эксплуа
тации;
Т— среднее время работы до от каза с учетом восстановле ния;
Т— среднее время безотказной работы;
Т* — статистическая оценка вре мени безотказной работы;
Т в — среднее время восстановле ния;
тг — время работы до отказа г'-го элемента;
Ф (х) — нормированная функция Л а пласа;
Шф (/) — относительный выигрыш по ' характеристике надежности
Ф(t) за время t;
ц—• величина фрахтовой ставки;
АЭУ — атомная |
энергетическая |
||
установка; |
|
|
|
в. м. т. — верхняя мертвая точка; |
|
||
ВРШ — винт регулируемого шага; |
|||
ВФШ — винт фиксированного шага; |
|||
ГТЗА — главный |
турбозубчатый |
аг |
|
регат; |
|
|
|
ГТУ — газотурбинная установка; |
|||
ДРУ — дизель-редукторная |
уста |
||
новка; |
|
|
|
ДУ — дизельная установка; |
|
и |
|
ЗИП — запасные |
инструменты |
||
приспособления; |
отделе |
||
МК.0 — машинно-котельное |
|||
ние; |
|
|
|
МО — машинное отделение; |
|
|
|
н. м. т. — нижняя мертвая точка; ПТУ — паротурбинная установка; СВП — суда на воздушной подушке; СПК — суда на подводных крыльях;
ЭУ — энергетическая установка.
6