СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЯ ЛОКОМОТИВА Российский патент 2014 года по МПК G01M15/05 G01M15/09 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к способам диагностирования их состояния.

Известен способ диагностики износа подшипников двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что вибрографируют неподвижную часть подшипниковой пары двумя вибродатчиками и измеряют разность температур этой части и окружающей среды. Математическая обработка полученных данных дает обобщенный сигнал - критерий состояния этой пары (SU, авт. свид. №1183856, кл. G01M 13/04, 1985 г.).

Недостатком известного способа является необходимость вывода двигателя из эксплуатации на обследование, разборки его под датчики, а также невозможность оценки состояния движущихся, например шатунных, подшипников.

Известен способ диагностирования двигателя, который разбирается под установку датчиков на подшипнике и шатуне, после чего организуют выводы сигналов (SU, авт. свид. №1430789, кл. G01M 15/00, 1988 г.).

Недостатком этого способа является невозможность применения безразборной диагностики в эксплуатации.

Известен способ безразборной диагностики износа подшипников дизеля внутреннего сгорания, который предусматривает периодическое получение информации в эксплуатации о степени износа подшипников без разбора дизеля. Способ сводится к тому, что на неработающем двигателе и незагрязненных фильтрах измеряют давление в двух точках системы смазки, первая расположена на выходе из нагнетательного насоса, вторая на входе в дизель, определяют для эталонного (нового) двигателя зависимость отношения разности величин первого и второго давлений к величине второго от степени износа, определяют после ремонтов (где производят замену и промывку фильтров грубой и тонкой очистки масла) отношение разности величин первого и второго давлений к величине второго давления и сравнивают величину этого отношения с эталонной зависимостью от степени износа подшипников, причем рост этого отношения соответствует росту степени износа (RU №2006811, кл. G01M 15/00, 1994 г.).

Недостатком этого способа является низкая точность диагностирования и невозможность диагностирования износа подшипников коленчатого вала без вывода двигателя из эксплуатации.

Известен способ диагностики степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания и фильтроэлементов, который принят за прототип, заключающийся в том, что задают перепад давления на фильтре на заданную величину, периодически мгновенно перекрывают сечение напорного трубопровода после фильтра, создавая гидравлический удар, и определяют величины перепадов давления. Диагностика проводится без разборки двигателя. При измерении величины перепада давления на фильтроэлементе определяют ее знак. Степень загрязнения фильтроэлемента считают достигшей максимального значения, а фильтроэлемент выработавшим свой ресурс при неизменности знака величины перепада давления. Степень износа подшипников двигателя внутреннего сгорания определяют по отношению величин давлений обратной волны. При определении берется отношение величины давлений обратной волны, измеряемое дополнительным измерителем давления, установленным в зоне гидроудара, к давлению обратной волны, измеряемому датчиком давления после масляного фильтра. Чем больше величина отношения давлений, тем больше зазор в подшипниках.

Недостатками этого способа является невозможность проведения диагностирования без вывода двигателя из эксплуатации, т.к. требуется периодическое перекрытие главной масляной магистрали двигателя и трудоемкость его реализации.

Техническим результатом изобретения является возможность диагностирования дизеля локомотива без вывода его из эксплуатации, снижение трудоемкости реализации процесса диагностирования за счет исключения ручных операций и автоматизации процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что способ диагностирования состояния дизеля локомотива, заключающийся в измерении перепада давления на масляном фильтре, определении степени его загрязнения и определении степени износа подшипников коленчатого вала дизеля, проводят в процессе эксплуатации дизеля, при этом измеряют перепад давления на масляном фильтре грубой очистки, степень его загрязнения определяют путем сравнения измеренного перепада давления с заданным порогом, в качестве которого принимают перепад давления на фильтре грубой очистки нового дизеля с незагрязненным фильтром, и в случае превышения измеренной величины перепада давления заданного порога формируют сообщение о загрязненном состоянии фильтра грубой очистки масла, а определение степени износа подшипников коленчатого вала дизеля осуществляют при отсутствии превышения заданного порога перепада давления на фильтре грубой очистки, для чего производят серию не менее чем трех замеров перепада давления на фильтре грубой очистки на различных частотах вращения коленчатого вала дизеля, по формуле:

I=100(k-k₀)/(k_max-k₀), %,

где

I - степень износа подшипников, выраженная в процентах,

k, k₀ и k_max - коэффициенты, определяемые для диагностируемого дизеля, нового дизеля и дизеля с максимально допустимой степенью износа подшипников коленчатого вала соответственно, вычисляют степень износа подшипников коленчатого вала и в случае превышения вычисленной величины степени износа подшипников коленчатого вала заданного порога формируют сообщение об аварийном состоянии дизеля, при этом значение коэффициента k определяют по формуле:

$$k=({\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}/{\displaystyle \sum p_{д}^{(i)}}})-1$$ ,

где

$$p_{н}^{(i)}$$ - величина давления перед фильтром грубой очистки масла для i-го измерения,

$$p_{д}^{(i)}$$ - величина давления после фильтра грубой очистки масла для i-го измерения.

На фиг.1 представлен график зависимости разности давлений между давлением р_н на выходе из нагнетательного насоса и давлением р_д на входе в дизель (р_н-р_д) [кПа] к давлению р_д [кПа] для нового дизеля (k₀) и для дизеля с максимально допустимыми зазорами в подшипниках (k_max).

На фиг.2 изображена схема измерения и передачи данных о давлении в системе смазки дизеля на сервер локомотивного депо.

Способ реализуется с помощью устройства (Фиг.2), в котором использованы для замера давления датчики (ADZ SML 10.2 16 бар), датчик 1 установлен на выходе из нагнетательного насоса 2 перед фильтром грубой очистки масла (ФГОМ) 3, датчик 4 установлен на входе в дизель 5 после ФГОМ 3, данные давлений с датчиков 1 и 4 передаются на устройство обработки информации (УОИ) 6, которое связано по проводному каналу связи с установленной на локомотиве автоматизированной системой контроля (АСК) 7. АСК 7 связана по беспроводному каналу связи с сервером 8 локомотивного депо, где хранится вся диагностическая информация.

Способ реализуется следующим образом.

УОИ 6 с помощью датчиков 1 и 4 замеряют давление в двух точках системы смазки дизеля, первое давление р_н замеряют на выходе из нагнетательного насоса 2, второе давление р_{д -} на входе в дизель 5. По данным замерам УОИ 6 в начале определяют перепад давления масла на фильтре грубой очистки масла 3 как разницу р_н и р_д [кПа], который сравнивают с заданным порогом, соответствующим незагрязненному фильтру. Для фильтра грубой очистки масла 3 эта величина не должна превышать величины 150 [кПа] (см. стр.77 «Пассажирский тепловоз ТЭП70» М.: «Транспорт», 1976. 232 с. В.Г. Быков, Б.Н. Морошкин, Г.Е. и др. и стр.35, 88 и 97. Диссертация Шуткова Е.А. УДК 629. 4243: 621.436-72 «Разработка методов гидравлического расчета внешних систем смазки фильтров масла форсированных дизелей», специальность 05.04.02 - тепловые двигатели, Коломна, 1984 год). Если величина перепада превышает заданный порог, УОИ 6 выдает сообщение машинисту о загрязнении фильтра 3 и диагностирование степени износа подшипников коленчатого вала не производят. УОИ 6 передает это сообщение по проводному каналу связи на АСК 7, которая передает команду о необходимости очистки фильтра грубой очистки масла по беспроводному каналу связи на сервер 8 локомотивного депо. Если величина перепада не превышает заданный порог, то УОИ 6 производит серию из не менее чем трех замеров давлений $$p_{н}^{(i)}$$ и $$p_{д}^{(i)}$$ на различных позициях контролера машиниста, причем каждому замеру соответствует своя частота вращения коленчатого вала дизеля 5. Эти данные УОИ 6 передает по проводному каналу связи на АСК 7, которая передает параметры по беспроводному каналу связи на сервер 8 локомотивного депо. Сервер 8 обрабатывает поступающие от АСК 7 данные, находит соответствующие суммы замеров давлений $${\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}}$$ и $${\displaystyle \sum p_{д}^{(i)}}$$ , определяет коэффициент k как зависимость отношения сумм давлений $${\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}}$$ и $${\displaystyle \sum p_{д}^{(i)}}$$ по формуле

$$k=({\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}}/{\displaystyle \sum p_{д}^{(i)})-1}$$

и определяет степень износа подшипников в процентах по формуле

I=100(k-k₀)/(k_max-k₀), %,

где коэффициенты k₀ и k_max соответствуют новому дизелю и дизелю с максимально допустимым износом подшипников и определяются аналогичным способом для нового дизеля и дизеля с максимально допустимой степенью износа подшипников коленчатого вала.

При превышении величины степени износа I подшипников коленчатого вала заданного порога выдают аварийное сообщение о рассчитанной величине степени износа подшипников коленчатого вала.

Опытным путем получены значения коэффициентов k₀ и k_max для дизелей размерности 16ЧН26/26 (Фиг.1):

k₀=0,05

k_max=0,09

Указанный способ диагностирования состояния дизеля локомотива применяется на дизелях серийных тепловозов ТЭП70БС.

Изобретение может быть использовано при диагностировании технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Диагностирование проводят в процессе эксплуатации дизеля. Способ заключается в измерении перепада давления на масляном фильтре грубой очистки (ФГО), определении степени его загрязнения и определении степени износа подшипников коленчатого вала дизеля (ПКВД). Степень загрязнения ФГО определяют путем сравнения измеренного перепада давления с заданным порогом, в качестве которого принимают перепад давления на ФГО нового дизеля с незагрязненным фильтром. В случае превышения измеренной величины перепада давления заданного порога формируют сообщение о загрязненном состоянии ФГО. Определение степени износа ПКВД осуществляют при отсутствии превышения заданного порога перепада давления на ФГО, для чего производят серию не менее чем трех замеров перепада давления на ФГО на различных частотах вращения коленчатого вала дизеля по формуле:I=100(k-k₀)/(k_max-k₀), %, где I - степень износа подшипников, выраженная в процентах, k, k₀ и k_max - коэффициенты, определяемые для диагностируемого дизеля, нового дизеля и дизеля с максимально допустимой степенью износа ПКВД соответственно. В случае превышения вычисленной величины степени износа ПКВД заданного порога формируют сообщение об аварийном состоянии дизеля, при этом значение коэффициента k определяют по формуле: $$k=({\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}/{\displaystyle \sum p_{д}^{(i)}}})-\mathrm{1,}$$ где $$p_{н}^{(i)}$$ - величина давления перед фильтром грубой очистки масла для i-го измерения, $$p_{д}^{(i)}$$ - величина давления после фильтра грубой очистки масла для i-го измерения. Техническим результатом изобретения является постоянное автоматическое диагностирование состояния ФГО и степени износа ПКВД без его разбора и вывода из эксплуатации. 2 ил.

Способ диагностирования состояния дизеля локомотива, заключающийся в измерении перепада давления на масляном фильтре, определении степени его загрязнения и определении степени износа подшипников коленчатого вала дизеля, отличающийся тем, что диагностирование проводят в процессе эксплуатации дизеля, при этом измеряют перепад давления на масляном фильтре грубой очистки, степень его загрязнения определяют путем сравнения измеренного перепада давления с заданным порогом, в качестве которого принимают перепад давления на фильтре грубой очистки нового дизеля с незагрязненным фильтром, и в случае превышения измеренной величины перепада давления заданного порога формируют сообщение о загрязненном состоянии фильтра грубой очистки масла, а определение степени износа подшипников коленчатого вала дизеля осуществляют при отсутствии превышения заданного порога перепада давления на фильтре грубой очистки, для чего производят серию не менее чем трех замеров перепада давления на фильтре грубой очистки на различных частотах вращения коленчатого вала дизеля, по формуле:
I=100(k-k₀)/(k_max-k₀), %
где
I - степень износа подшипников, выраженная в процентах,
k, k₀ и k_max - коэффициенты, определяемые для диагностируемого дизеля, нового дизеля и дизеля с максимально допустимой степенью износа подшипников коленчатого вала соответственно, вычисляют степень износа подшипников коленчатого вала и в случае превышения вычисленной величины степени износа подшипников коленчатого вала заданного порога формируют сообщение об аварийном состоянии дизеля, при этом значение коэффициента k определяют по формуле:
$$k=({\displaystyle \sum p_{н}^{(i)}/{\displaystyle \sum p_{д}^{(i)}}})-\mathrm{1,}$$
где
$$p_{н}^{(i)}$$ - величина давления перед фильтром трубой очистки масла для i-го измерения,
$$p_{д}^{(i)}$$ - величина давления после фильтра грубой очистки масла для i-го измерения.