Раздел 2
Методика проведения исследований
2.1 Общая методология исследования
Так как основная задача работы – решение конкретного запроса практики, конечной
ее целью являются конкретные рекомендации и методики, как для
эксплуатационников, так и для проектировщиков элементов и систем дизельных СЭУ.
Источником же научной новизны в работе стали теоретические, численные и
натурные исследования, служащие основанием для практических рекомендаций.
При выполнении описанных в данной работе исследований использовалась
методологическая схема, состоящая из шести основных этапов. Их суть и порядок
можно представить следующим образом.
Первый этап: сбор и обработка информации, включающей в себя практическое
изучение специфики решаемого вопроса; ознакомление с теоретическими основами
изучаемых процессов; ознакомление с современным состоянием поднятого вопроса и
известными путями решения запроса практики, анализ их эффективности с точки
зрения эксплуатационного процесса; обработка и систематизация практического
опыта и обнародованных в литературе экспериментов; анализ перспектив применения
предложенного варианта решения проблемы и определение приоритетных направлений
в планируемых исследованиях.
При анализе состояния вопроса для создания представлений, адекватно отражающих
сущность и значение проблемы в эксплуатации дизельных СЭУ, использовался метод
системного анализа. Целью такого анализа, являлось установление
причинно-следственных связей между эффективностью эксплуатации судна и
особенностями эксплуатации судового центробежного сепаратора топлива и
топливоподготовки в нем. В качестве первого уровня в рамках системного анализа
рассматривалась топливная система дизельных СЭУ, как совокупность
конструктивных мероприятий, обеспечивающих топливоподготовку. Вторым уровнем в
анализе представлен наиболее важный в процессе топливоподготовки элемент –
центробежный сепаратор. Определение искомых причинно-следственных связей
потребовало определить особенности, как динамики сепаратора, так и процесса
обработки топлива в нем. Анализ состояния вопроса, определяя в конечном итоге
приоритетные направления исследований, подводит к третьему уровню в структуре
системного анализа – процессам, составляющим воздействие свободнодвижущихся в
полости барабана сепаратора шаров на физико-химические свойства топлива и
динамику механизма в целом. На этом уровне, проводились основные исследования,
вошедшие в работу.
Технологическая схема исследований, реализованная в настоящей работе, показана
на рис. 2.1. С помощью данной схемы можно проследить причинно-следственные
связи запроса практики, задач, этапов исследования, научной новизны и
практической ценности результатов.
Второй этап представляет собой теоретическое обоснование выбранного способа
решения задачи. Он заключается в изучении известных теоретических
представлений, отражающих основы исследуемых процессов, создании математической
модели, отражающей особенности динамики механической системы сепаратора
дополненного свободнодвижущимися шарами и комплексного анализа собранных и
полученных теоретических сведений. Целью такого анализа является заключение о
принципиальной возможности предложенного многоцелевого воздействия шаров, то
есть воздействия на процессы движения масс и обработки топлива в центробежном
сепараторе.
Анализ известных теоретических основ изучаемых процессов, подвел к
необходимости создания математической модели движения механической системы
центробежного сепаратора со свободнодвижущимися шарами, учитывающей особенности
механической системы, такие как, гироскопичность ротора, силы в зубчатом
зацеплении, анизотропия опор ротора, что и было сделано в рамках исследования.
Проработка же полученной математической модели не включает в себя аналитическое
решение выведенной системы уравнений, так как решение полученных нелинейных
дифференциальных уравнений второго порядка крайне затруднительно.
Рис. 2.1. Технологическая модель исследования
Дальнейший анализ системы уравнений сводился к аналитическому поиску и анализу
стационарных решений (при неподвижных шарах), позволяющему определить
возможность и эффективность балансировки ротора сепаратора шарами, и к
численному решению уравнений, позволяющему смоделировать процесс движения масс
механической системы и определить характер поведения шаров. Для математического
моделирования использовались законы механики Ньютона и сохранения энергии,
методы теоретической механики и теории колебаний, для численного решения
уравнений движения – методы математического анализа.
На численных исследованиях как ранее известных уравнений движения упрощенной
механической системы «ротор - корректирующие массы», так и полученных в работе
уравнений системы «центробежный сепаратор – свободнодвижущиеся шары»
основывается третий этап исследований, посвященный динамическим свойствам
автобалансира как такового и исследуемой механической системы в целом.
Очередным, четвертым этапом исследований являются экспериментальные
исследования. Они посвящены особенностям работы сепаратора, вызванным
применением свободнодвижущихся шаров. Исследования принципиально проведены по
двум направлениям: изучение виброактивности агрегатов для определении наличия
автобалансирующего эффекта в механической системе и изучение эксплуатационных
свойств топлива для определения эффективности влияния вибрационного фона в
сепарируемой среде. В исследованиях использовались сепараторы
несаморазгружающиеся – Alfa Laval MAB 204S, СЦ-1,5 (УОР-301У08) и
саморазгружающийся – Alfa-Laval МАРХ 204 ТGТ.
- Київ+380960830922