Використання тренажеру для формування у майбутніх інженерів-педагогів умінь діагностування технічних агрегатів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Використання тренажеру для формування у майбутніх інженерів-педагогів умінь діагностування технічних агрегатів

Ігуменцев Є.О.,

Прокопенко О.О.

Анотації

Використання тренажеру для формування у майбутніх інженерів-педагогів умінь діагностування технічних агрегатів

У статті викладені питання формування у майбутніх інженерів-педагогів уміння діагностувати стан технічних систем і їх елементів з використанням математичних моделей і спеціальних тренажерів.

Игуменцев Е.А., Прокопенко Е.А.

Использование тренажера для формирования у будущих инженеров-педагогов умений диагностирования технических агрегатов

В статье изложены вопросы формирования у будущих инженеров-педагогов умения диагностировать состояние технических систем и их элементов с использованием математических моделей и специальных тренажеров.

Igumentsev E.A., Prokopenko E.A.

Using of training-program to develop skills diagnosing technical units for the future teachers of engineering

The article deals with the questions to develop skill to diagnose a condition of technical systems and their elements for the future teachers of engineering. For that purpose the mathematical models and special training-program are use.

Підготовка до професійно-педагогічної діяльності припускає розвиток у майбутніх фахівців сукупності як педагогічної так і інженерної компоненти, притому інженерна компонента носить інструментальний характер і є засобом навчання та виховання [1].Для виконання обов'язків педагогічного працівника системи професійно-технічної освіти потрібні знання техніки і технології галузі, вміння здійснювати в них теоретичну та практичну діяльність.

Для сучасного етапу розвитку освіти характерно упровадження у педагогічну практику інформаційних технологій, які роблять суттєвий вплив на освітні процеси. Швидкі зміни у науці і суспільстві висувають вимоги виховання фахівців із знанням комп'ютерної техніки, здатністю за її допомогою вирішувати нові типи практичних і пізнавальних задач, приймати в умовах професійної діяльності самостійні рішення.

Одною з типових задач діяльності, що повинні вміти вирішувати майбутні інженери-педагоги спеціальності "Професійне навчання. Автоматизовані системи управління промислових установок", є використання обчислювальної техніки при проектуванні автоматизованих систем управління (АСУ) та гнучких виробничих систем (ГВС) (шифр ПФ.Е.01). Цієї задачі відповідає уміння за допомогою комп'ютерної техніки діагностувати технічний стан систем та їх елементів з використанням математичних моделей та спеціальних тренажерів.

Метою даної статті є викладення основних питань формування у спеціалістів фаху "Професійне навчання. Автоматизовані системи управління промислових установок" вмінь визначення ресурсів та прогнозування загального технічного стану окремих вузлів і агрегатів АСУ і ГВС за допомогою роботи на тренажері. педагогічний інформаційний освітній

Для того, щоб сформувати у студентів ці уміння, на кафедрі систем управління і автоматизації промислових установок було розроблено та впроваджено в навчальний процес комп'ютерний тренажер для діагностування стану двигуна по тренду вібрації за допомогою побудови трендів віброшвидкості характерних дефектів.

При використанні тренажеру активно поєднуються такі форми навчання, як програмоване та проблемне.

Робота з тренажером є прототипом виконання майбутніх виробничих завдань по діагностуванню працездатності елементів реальних промислових установок і створює активну навчальну ситуацію, у якій студент повинен прийняти самостійне рішення, тобто дати мотивований технічний висновок про стан об'єкту дослідження. При роботі використовується організація проблемно-ситуативного навчання, як способу моделювання професійної підготовки фахівців. При цьому для студентів створюється ситуація, максимально наближена до реальних умов професійної діяльності на виробництві, що дозволяє їм мотивовано й усвідомлено опанувати знаннями і уміннями, які вони вже мають.

Ситуація вимагає розроблення чіткої послідовності дій для вирішення проблеми, що виникла, і припускає здатність проникнути вглиб ситуації, оперативно оцінити зміни віброхарактеристик у часі, зробити аналіз та зіставлення рівнів дефектів і на цій основі зробити прогноз про загальний технічний стан елементів і агрегату у цілому. З аналізу діяльності фахівця при рішенні задач діагностування видно, що для формування професійних напрямків робота на тренажері дає ефект тільки при умові, що створена така інформаційна та операційна модель відтворених умов у масштабі часу, яка по сприянню та реакції студента була б наближена до реальних умов. Це обумовило реалізацію на тренажері у якості об'єкту дослідження моделі газотурбінного двигуна (ГТД), класу G (до 75 кВт) за міжнародними стандартами VDI 2056, ISO 2372, BS 4675, із трьома незалежними роторами: ротором турбіни нагнітача (ТН), ротором компресора низького тиску (КНТ) і ротором компресора високого тиску (КВТ), показано на рисунку 1. Їх частоти обертання на режимі номінальної потужності - 76,0 Гц; 91,2 Гц; 13,3 Гц відповідно.

Рисунок 1. Газотурбиннй двигун, модель якого реалізовано на тренажері

Даний двигун є моделлю, для якої прийняті деякі спрощення, не реалізовані на практично використовуваних моделях. Опорні вузли обладнані підшипниками котіння і підшипниками ковзання. Місця установки датчиків-акселерометрів збігаються зі сполучними фланцями корпусів. Ротор КНТ має колесо осьового компресора з лопатками. Ротор ТН має зубцюватий редуктор із зубцюватою шестірнею.

Зміна віброхарактеристики агрегату в часі відбувається відповідно до типовій залежності, яку показано на рисунку 2. Для функціювання агрегату характерні три стадії. Перша тривалістю 0,15Тр є стадією обкатування і характеризується зменшенням рівня віброшвидкості унаслідок взаємного приробляння вузлів і деталей. Знос обкатування є нормальним і не приводить до необоротних змін у роботі агрегату.

Друга стадія являє собою стійкий режим роботи при постійному рівні вібрації і малому зносі. Прояви дефекту(ів) носять лише якісний характер і не приводять до збільшення рівня вібрації вище нормативу й оцінюються, як зародження дефекту(ів). Тривалість другої стадії оцінюється, як 0,75Тр і відповідає встановленому ресурсу Трв Ознакою завершення другої стадії є перевищення середнього рівня вібрації на 6 дБ, що характеризує перехід дефекту на новий рівень - розвиток дефекту зі збільшенням зносу.

Кінцева стадія носить експонентний характер. Вона характеризується збільшенням рівня вібрації і збільшенням зносу. Спостереження за технічним станом агрегату на цій стадії рекомендується робити вдвічі частіше, ніж на попередніх стадіях, з метою запобігання припустимого порога рівня вібрації. Тривалість останньої стадії звичайно складає 0,25Тр і закінчується при досягненні граничного рівня вібрації.

Незважаючи на індивідуальність фізичної суті процесів, які є причиною тих чи інших дефектів, виникнення дефектів відбувається відповідно до описаних стадій.

Визначення Тр агрегату може бути зроблено виходячи з тренда загального рівня вібрації чи тренда вібрації, обумовленої дефектом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Залежність рівня вібрації агрегату від часу функціювання

Тр - величина ресурсу агрегату,

Трв - величина встановленого ресурсу агрегату

Виміри вібрації проводяться в N значеннях часу наробітку агрегату. Студенти обчислюють загальні рівні вібрації, що характеризують дефект і загальний рівень вібрації агрегату та будують їх тренди. На основі побудованих трендів віброшвидкості загального рівня вібрації двигуна і віброшвидкості характерних дефектів двигуна визначаються ресурси окремих вузлів і агрегату в цілому [2], [3].

Розглянемо основні етапи роботи з тренажером. Перший етап - сприйняття інформації - процес, що включає діяльність по виявленню дефектів в об'єкті дослідження, сприйняття в об'єкті окремих ознак, які відповідають задачі діагностування агрегату, ознайомлення з виявленими дефектами. Другий етап - оцінка інформації, її аналіз та узагальнення на основі сформованих в процесі навчання критеріїв оцінки. Оцінка проводиться зіставленням сприйнятої інформаційної моделі з складеною у студента внутрішньою образно-концептуальною моделлю. Третій етап - прийняття рішення про дії - акт, який формується на основі виконаного аналізу інформаційної та образно-концептуальної моделей - обґрунтування стану елементів і агрегату в цілому. Четвертий етап - видання технічного висновку та технічного прогнозу. П'ятий - контроль за результативністю роботи - правильністю проведеного діагностування.

Аналіз етапів діяльності студента при роботі на тренажері при рішенні задач діагностування агрегату обумовлює необхідність відтворюваності умов, наближених до реальних, по сприйняттю, реакції та масштабу часу для формування вмінь у студентів.

Ефективність роботи з тренажером визначається психологічною структурою діяльності студента, яка спрямована на діагностування агрегату, інакше кажучи, структурою орієнтування в умовах визначення дефектів та видання технічного висновку.

Орієнтування майбутнього фахівця формується і функціонує на чотирьох рівнях: "інформаційному" (рівні адекватного сприйняття інформації), "змістовному" (рівні основних цілей), "функціональному" (рівні засобів обґрунтування технічного висновку) та "операційному" (рівні видання технічного прогнозу). В реальній діяльності майбутнього фахівця ці рівні виступають одночасно та нерозривно. При роботі з тренажером кожен рівень формується окремо, а опісля відпрацьовуються взаємозв'язки та взаємоперехіди між ними. Таким чином, в основі використання тренажеру для формування вмінь визначення ресурсів та прогнозування загального технічного стану окремих вузлів і агрегатів АСУ і ГВС лежить кероване формування у студентів цілісного орієнтування у сприйнятті інформації, цілях, умовах вибору і обґрунтування та видання технічного прогнозу.

Висновки

1. Для формування у студентів умінь діагностувати технічний стан систем та їх елементів за допомогою комп'ютерної техніки, розроблено та впроваджено в навчальний процес комп'ютерний тренажер для діагностування стану двигуна по тренду вібрації за допомогою побудови трендів віброшвидкості характерних дефектів.

2. При використанні тренажеру активно поєднуються такі форми навчання, як програмоване та проблемне.

3. При роботі на тренажері використовується організація проблемно-ситуативного навчання, як способу моделювання професійної підготовки фахівців.

4. Ефективність роботи з тренажером визначається структурою орієнтування майбутнього фахівця, яка функціонує на чотирьох рівнях: "інформаційному", "змістовному", "функціональному" та "операційному".

Література

1. Коваленко О.Е., Якубов Ф.Я. Підготовка інженерно-педагогічних кадрів на рівні сучасних вимог.// Проблеми інженерно-педагогічної освіти. - 2003. - №5. - С. 32 - 39.

2. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. -М.:Машиностроение - 1987.- 288 с.

3. Игуменцев Е.А., Работягов В.И., Шмидт В.В. Методика вибродиагностики технического состояния газоперекачивающих агрегатов ГПА-10 и ГПА-10-01 в условиях эксплуатации на компрессорных станциях газовой промышленности// Техническая диагностика и неразрушающий контроль, № 1. - 1996 . - С. 11-21.

4. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Комитет стандартизации и метрологии СССР по стандартам. - М., 1991.

5. ГОСТ 28.195-89 "Оценка качества программных средств. Общие положения".

6. ГОСТ 34.603-92 "Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем".

Размещено на Allbest.ru