СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДА ДЕФЕКТА В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТАХ Российский патент 2011 года по МПК B62B9/00 

Изобретение относится к области технической диагностики и судостроению. Цель изобретения - предупреждение отказов и сокращение затрат на поиск и устранение дефектов в дизель-генераторных агрегатах (ДГА).

Существующие методы поиска дефекта в ДГА, как правило, предполагают его остановку и последующее определение дефекта, в том числе и с разборкой [1]. Такой вид поиска дефекта может применяться при возникновении отказа и при техническом обслуживании ДГА, однако при таком поиске дефекта не всегда возможно предупреждение отказа, а остановка ДГА может привести к дефициту мощности судовой электростанции.

На современных морских судах измеряются и контролируются основные рабочие параметры ДГА судовой электростанции: напряжение и ток, частота вращения, электрическая мощность, температуры нагрева и др., а также расход потребляемого топлива. Предлагаемый способ предполагает определение вида дефекта в процессе применения ДГА по назначению на основе измерения и контроля этих рабочих-диагностических параметров и расхода топлива.

При возникновении дефекта в ДГА происходит изменение потерь мощности, соответствующих данному виду дефекта, и расхода топлива. Расход топлива Q в установившемся режиме работы определяется суммой отдаваемой ДГА в судовую сеть электрической мощности Р_пол и всех потерь мощность Р_пот в нем:

Суммарные потери мощности включают в себя и мощность вспомогательных механизмов и устройств, обеспечивающих работу ДГА.

Выражение (1) можно представить в следующем виде:

где K - коэффициент приведения электрической мощности ДГА к соответствующему значению расхода топлива;

n - количество учитываемых видов потерь мощности;

x₁-x_n - рабочие-диагностические параметры ДГА;

K₁-K_n - коэффициенты вида дефекта, определяющие вид и наличие дефекта от 1 до n по величине потерь мощности, приведенных к соответствующем значению расхода топлива.

В установившемся режиме работы ДГА и известных значениях рабочих-диагностических параметров потери мощности, выраженные через соответствующий расход топлива, будет отделяться коэффициентами вида дефекта K₁-K_n. Предлагаемый способ предполагает определение вида дефекта по наличию существенного изменения соответствующего коэффициента вида дефекта на основе установления зависимостей между расходом топлива и коэффициентами K₁-K_n. Для того чтобы вывести в конечном виде формулу расхода топлива для конкретного ДГА, необходимо установить аналитическую зависимость каждого вида потерь мощности в ДГА от соответствующих диагностических параметров. Например, известно, что для работы поршневых насосов в ДГА необходима мощность, прямо пропорциональная квадрату частоты вращения вала. Значит, расход топлива Q_порш, необходимый для работы поршневого насоса, можно представить в виде:

Q_порш=K_порш·n²,

где K_порш - коэффициент вида дефекта, определяющий наличие дефекта в поршневом насосе;

n - частота вращения вала ДГА.

Аналогично для центробежных насосов можно получить формулу:

Q_центр=K_центр·n³,

где K_центр - коэффициент вида дефекта, определяющий наличие дефекта в центробежном насосе.

Расход топлива на потери мощности на трение в механических узлах ДГА прямо пропорционален частоте вращения вала:

Q_тр=K_тр·n,

где K_тр - коэффициент вида дефекта, определяющий дефекты, приводящие к возрастанию потерь на трение в механических узлах ДГА.

Расход топлива на потери мощности на трение в механических узлах ДГА прямо пропорционален частоте вращения вала.

Аналогичным образом представляются зависимости других видов потерь в дизеле.

В судовом синхронном генераторе (СГ) происходят потери мощности в электрических проводниках обмоток, потери, связанные с работой электромагнитной системы генератора, а также механические потери на трение. В общем случае для синхронного генератора расход топлива на потери мощности может быть представлен следующим образом:

,

где f - частота тока в СГ;

U - напряжение на СГ;

I - ток на СГ;

K''₁, K''₂, K''₃, K''₄, K''₅ - коэффициенты вида дефекта, определяющего наличие дефекта в подшипниках, приводящего к изменению потерь на трение вращающихся частей о воздух и вентиляцию, к изменению основных и дополнительных потерь в стали, к изменению электрических потерь в обмотках генератора, к изменению постоянных потерь мощности технического состояния соответствующих компонентов системы, где происходят потери мощности Р_пост соответственно.

После выявления всех видов потерь ДГА и представления их в виде (2) получают выражение для расхода топлива ДГА. Измерив ряд значений расхода топлива, а также соответствующие значения рабочих-диагностических параметров и подставив их в формулу (2), получат систему уравнений, позволяющую определить коэффициенты вида дефекта. Наличие существенного отклонения какого-либо коэффициента от его номинального значения свидетельствует о наличии соответствующего вида дефекта в ДГА.

Для определения коэффициентов вида дефекта может быть использована компьютерная диагностическая модель [2] для решения системы уравнений, получаемых на основе выражения (2). При этом определение вида дефекта ДГА может осуществляться непрерывно в автоматическом режиме, если информация о значениях рабочих-диагностических параметров и расходе топлива будет вводиться непосредственно в диагностическую модель с соответствующих датчиков и измерительных приборов. При полуавтоматическом режиме необходимая информация вводится оператором вручную.

Литература

1. Васильев Б.В. и др. Диагностирование технического состояния судовых дизелей. - М.: Транспорт. 1982. - 144 с.

2. Д. Рутковская и др. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. - М.: Горячая Линия - Телеком. 2007. - 452 с.

Изобретение относится к области технической диагностики и судостроения. Способ определения вида дефекта заключается в том, чтобы производить измерение рабочих-диагностических параметров и расхода топлива дизель-генераторных агрегатов (ДГА), результаты измерений которых вводятся в компьютерную диагностическую модель, устанавливающую связь расхода топлива с различными видами потерь мощности. По изменению параметров по сравнению с потерями при отсутствии дефекта делается заключение о виде дефекта ДГА. Способ реализуется без выведения ДГА из действия и может осуществляться полуавтоматическим путем введения вручную в компьютерную диагностическую модель значений измеренных рабочих-диагностических параметров и расхода топлива и автоматически при введении этих значений в компьютерную модель с помощью соответствующих датчиков. Достигается предупреждение отказов и сокращение затрат на поиск и устранение дефектов в дизель-генераторных агрегатах.

Способ определения вида дефекта судовых дизель-генераторных агрегатов (ДГА), заключающийся в том, что расход топлива представляют в функции от значения основных рабочих-диагностических параметров, характеризующих различные, соответствующие конкретным видам дефектов, потери в ДГА, измеряют расход топлива, выходную электрическую мощность генератора и рабочие диагностические параметры, результаты этих измерений вводят в компьютерную диагностическую модель, отличающийся тем, что вид дефекта определяют по наличию отклонения соответствующего коэффициента вида дефекта относительно его значения при исправном состоянии ДГА в формуле, устанавливающей связь расхода топлива с выходной электрической мощностью и различными потерями мощности:

где Q - расход топлива ДГА;
Р_пол - выходная электрическая мощность генератора;
К - коэффициент приведения электрической мощности к соответствующему значению расходу топлива;
K₁-K_n - коэффициенты вида дефекта, определяющие вид и наличие дефекта от 1 до n по величине потерь мощности, приведенных к соответствующему значению расхода топлива;
x₁-x_n - рабочие диагностические параметры ДГА, определяющие величину соответствующих потерь мощности.