ИДЕНТИФИКАЦИЯ УПРУГО-ВЯЗКОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛИННЫХ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ ПО ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ ТОКА ЯКОРЯ В ПУСКО-ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ

ВВЕДЕНИЕ

Длинные судовые валопроводы являются ответственными элементами пропульсивных установок, передающими крутящий момент от двигателя к гребному винту. В процессе эксплуатации под воздействием переменных нагрузок, вибраций и коррозии механические характеристики валопровода — жесткость и демпфирование — изменяются. Снижение жесткости может привести к резонансным явлениям и повышенным крутильным колебаниям, а уменьшение демпфирования — к длительным затухающим колебаниям, опасным для подшипников и уплотнений [1].

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВАЛОПРОВОДА КАК КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Длинный судовой валопровод с гребным винтом представляет собой сложную механическую систему, которую для целей идентификации можно представить в виде двухмассовой упруго-вязкостной модели. Первая масса соответствует ротору электродвигателя и присоединенной к нему части валопровода, вторая масса — гребному винту и воде, вовлеченной в движение. Между массами действуют упругая связь (вал) и демпфер (внутреннее трение в материале вала и сопротивление в соединениях) [2].

Ток якоря электродвигателя постоянного тока (или выпрямленный ток статора синхронного двигателя в системе частотного регулирования) пропорционален электромагнитному моменту. В установившемся режиме этот момент уравновешивает момент сопротивления, и ток постоянен.

Особый интерес представляет случай, когда частота колебаний при повторных испытаниях снизилась на 0,5 Гц по сравнению с первоначальными измерениями, выполненными годом ранее. Это было расценено как признак снижения жесткости, что впоследствии подтвердилось при осмотре в доке — обнаружено ослабление прессовых соединений во фланцевой муфте. После подтяжки соединений частота восстановилась до исходного значения [3].

АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СУДОВОГО ПЕРСОНАЛА

Для практического использования методики разработан упрощенный алгоритм обработки данных, доступный для выполнения судовым электромехаником без специальной математической подготовки.

Алгоритм включает следующие шаги. После выполнения реверса и получения файла осциллограммы тока в формате CSV или подобном необходимо построить график тока в любом табличном редакторе, например, Excel. На графике выделить участок после первого выброса тока, где колебания уже установились и затухают.

ВЫВОДЫ

По результатам проведенного исследования можно сделать следующие выводы. Переходная характеристика тока якоря гребного электродвигателя в пуско-тормозных режимах содержит информацию о крутильных колебаниях валопровода, позволяющую идентифицировать его упруго-вязкостные параметры без установки механических датчиков.