Способ контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

At - величина периодичности от

бора проб масла, ч, и после ЭТОГОопределяют показатель технического состояния двигателя в целом по формуле

де Кд. - концентрация j-ro хими ческогр элемента в чистом смазочном йасле, г/г;, концентрация J-ro химичес4jкого элемента в смазочном масле дизеля, определенная в пробе масла, отобранной до фильтра, г/г;

весовой коэффициент; количество химических элег

m ментов, определяемых в пробе масла.

СПОСОБ .КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЕ ГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО;.: СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что. , . периодически в моменты между доливками Масла измеряют концентрации продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в масле системы смазки двигателя, определяют количество масла, долитого в систему после последнего отбора пробы, проводят . обработку результатов, сравнивают результат с критерием и по резуль- : тату сравнения определяют показательтехнического состояния двигателя, от л и ч а ю щ и и с. я тем, что,, с целью повышения надежности и точности контроля, а также для расширения области его применения, измеряют концентрацию продуктов изйо-. са трущихся деталей, содержащихся . Б пробах отработанного масла, отобранных по-ОДеньшей мере в двух точг ках масляной системы, в качестве критерия определяют критическое значение концентрации данного продукта износа по формуле п Пе mod Я JKP mod где к критическое 3качение центрации J-ro химического элемента в сжазочном масле дизеля определенного типа mod г/г; дгпося интенсивность поступлеНИН j-ro химического элемента от i-й детали дизеля определгенного типа m od , причем s-j; | Vj5iPiirj r/4i V -расчетная скорость изнашивания Г-й детали, мм/ч; S - площадь боковой поверхности i-й детали, ft - удельный вес J-rb химического элемента, г/мм; Р;, - процентное содержание j-ro химического элемента в i-й детали, %; mod- индекс определенного типа g двигателя;.8 количество деталей, содер- лл п жащих j-й химический эле- мент; текущее значение интенсивЧ ности фильтрации масла, г/ч, определяемое по соотношению. K2J; „ (ф I/ . /. к 4:: где ,K2J- значения концентраций j-ro химического элеОб мента, замеренные в масляной системе двиСО гателя до и после фильтра соответственно, со г/г;- Оц - производительность масляного насоса, г/ч; йд - текущее значение интенсивности долива масла, - Г/Ч, i .где gА интенсивность долива масла в промежуток времени между текущими отборами проб масла, г;

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для автьматического контроля двигателей, преимущественно внутреннего сгорания (две), Б частности на судах.

Известен способ контроля технического состояния двигателя путем измерения концентрации продуктов изнашивания трущихся деталей, содержащихся в масле системы смазки, сравнения измеренной величины с доиустиьим значением и последующей сигнализации при превышении измеренной величиной допустимого значения Cl .

. Недостатком такого способа является то,.чтоон не может обеспечить достаточную надежность и точность контроля технического состояния двигателя, поскольку имеет низкую чувствительность к ненормальному изнашиванию трущихся деталей в начальный период эксплуатации из-за отсутствия контроля количества масла в системе смазки и наработки двигателя с начала эксплуатации и после последней смены масла.

. Наиболее близок к предлагаемому, способ контроля технического состояния двигателя внутреннего сгора ния, заключающийся в том;, что периодически, в моменты между доливками масла, измеряют концентрации продувкой износа трущихся деталей, содержащихся в масле системы смазки двигателя, определяют количество масла, залитого в систему последующего пробы, проводят обработкурезультатов, сравнивают результат с критерием и по результатам сравнения определяют показатель технического состояния двигателя Г2 .

Данньй способ контроля технического состояния двигателя позволяет учесть количество масла в системе, .смазки и наработку;двигателя с начала эксплуатации и после последней олены масла, но тоже не может обеспечить достаточную надежность и точность контроля, а также имеет ограниченную область применения контроля

технического состояния двигателяho указанной ниже причине.

Контроль технического состояния I(тс) газотурбинного дйигателя (ГТД)

.5 .проводится путем замера концентраций продуктов изнашивания трущихся деталей двигателя в системе смазки и . Одновременно с этим.измеряют коли.|чество масла m и наработку двигателя

10с начала эксплуатации f-i и после пос;ледней смены масла Т По известной для данного типа дв1Тгателя зависи: мости максимально допустимого для . I исправного двигателя уровня концент с| рации продуктов изнашивания трущих ся деталей от параметров работы двигателя (т, Т , Т2 ) корректируют величину порога срабатывания порогового звена Up. В случае возникновени

недопустимого изнашивания трущихся деталей или недопустимой утечки масла из системы смазки сигнал U-,, пропорциональный величине концентрации .продуктов износа в системе смазки Становится больше, срабатывает пороговое звено, которое включает блок сигнализации, свидетельствующий о ненормальной работе двигателя.

Данный способ контроля предназначен в основном.для определения ТС газотурбинный силовых установок, поэтому использование его для других, типов двигателей, например для две приводит к снижению точности и надежности контроля ДС, что опре5; деляет также ограниченную область использования способа-прототипа. .Это обусловлено следующими обстоятельствами. Процессы массообмена, протекающие в масляной системе 0 две, значительно отличаются от подобных процессов в ГТД, поэтому для учета изменений концентрации для исправного двигателя, вызванных ; этими процессами, недостаточен замер количества масла в системе смазi ки т, наработки двигателя с начала эксплуатации f и наработки двигателя после последней перед контролем смены масла Кроме того, корректировка допустимого значения, концентрации осуществляется на осно вании зависимости этой величины от napaiyieTpoB работы двигателя (т , С Tg), использование которой возможно только для ГТД,- в то время как для две эта зависимость носит другой характер и помимо перечисленных параметров зависит также от таких величин как начальное значение кон-центрации kg, интенсивность угара.д интенсивность фильтрации д, емкост масляной системы QQ, то это приводит к низкой точности при корректировке порогового значения концентрации на основании данных прототи-па. Наряду с этим согласно данному способу не используется возможйость количественной оценки ТС различных двигателей, концентрация продуктов -износа в смазочном масле, которых ни же допустимого значения, что в коне ном счете сказывается на надежности получаемых результатов. В соответствии с этим способом сигнализация производится при превышении измеренной величины концент рации фиксированного допустимого уровня, однако уровень концентрации продуктов изнашивания трущихся деталей двигателя. в масле системы смазки изменяет бвое значение в процессе нормальной эксплуатации лаже у исправного двигателя, не тол ко от количества масла в системе, но и от режима работы двигателя; интенсивности угара и фильтрации . . масла, интенсивности износа деталей трения, а также от наработки- двигателя после последней перед кон ролем смены масла. Все это приводит к тому, что в известном способе имеет место низкая чувствительность к ненормальному изнашиванию трущихся деталей, когда значительно возрастает интенсивность поступления продуктов износа; значения их концентраций всле ствие указанных процессов занижегал и соответствуют уровню нормально изнашивающихся деталей двитателя, что приведет к несрабатыванию аварийной сигнализации, свидетедьствую вдей о ненормальной |)аботе контролируемого механизма, внезапному выходу его из строя и, следовательно, , |явится причиной недостаточной надеж ности известного способа. Наряду с этим способ-прототип ие позволяет количественно оценить вел чину порогового значения концентрац и степень технического состояния дв исправных, но находящихся в разном техническом состоянии двигателейi что снижает его универсальность и, в конечном счете, также сказывается на надежности результатов определе ния технического состояния. VL, наконец, из-вестный способ, судя по параметрам зависимости максимально допустимого для исправного двигателя уровня концентрации продуктов износа, -приведенным в описании к нему, позволяет осуществлять ;контроль по данным значениям концен.траций для других типов механизмов, например для двигателей внутреннего сгорания, для которых эта зависи- мость определяется другими параметрами. Целью изобретения является повышение надежности и точности контроля, а также расааире.ние области применения способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля технического состояния двигателя заключающемуся в том, периодически в моменты между доливками масла измеряют концентрации пpoдs;ктoв износа трущихся деталей, содержащих-. ся в масле сиатемы смазки двигателя,, определяют количество масла, долитого в систему после последнего отбора пробы, проводят обработку ре.зультатов, сравнивают результат с критерием и по результату сравнения определяют показатель технического состояния двигателя, измеряют концентрацию продуктов износа трущихся деталей, содержащихся в пробах отработанного масла, отобранных по меньей мере в двух точках масляной системы, в качестве критерия определяют критическое значение концентрации данного продукта износа по форЕуле QA критическое .значение концентрации j-го химического элемента в смазоч-; ном масле дизеля определенноготипа mod, г/г; . интенсивность поступления j-ro химического элемента от i-и детали дизеля определенного TKnamod, причем .-o.T,-, расчетная скорость изнашивания i-й детали, мм/ч; площадь боковой поверхности i-й детали, мм2; удельный вес j-ro химическог Ь элемента, Pj.) - процентное содержание j-ro химического элемента . в -ой детали, %; mod - индекс определенного типа двигателя; количество деталей, содержащих j-й химический элемент; (L - текущее значение интенси ности фильтрации, г/ч, о ределяемой по соотношени - K2f значения, концентраций где K,j ; KZJ j-го химического элеме та, замеренные в масля ной системе двигателя до и после фильтра соответственно, r/rf производительность ма ляного насоса, г/ч; текущее значение инте сивности долива масла г/ч, . где Од - интенсивностьдолива масл в промежуток времени между текущими отборами проб масла, величина периодичности бора проб масла, ч, и после этого .определяют показатель технического состояния двигателя в целом по формуле : i концентрация j-химического .элемента в чистом см зочном масле, г/г; концентрация j-ro химичес кого элемента в смазочном масле Дизеля, определенна в пробе масла, отобранной до фильтра, г/г; .весовой коэффициент, количество химических эле ментов, определяемых в пробе масла. - средний радиус контролируемой i-ой детали, мм; -высота i-ой контролируемой детали, мм; - постоянная величина, W /K,Hi-RKi/ первоначсшьное среднестатическое значение радиуса контролируемой детали, мм; конечное среднестатистичес кое значение радиуса контролируемой детали после выработки двигателем своег ресурса, мм; ресурс двигателя между пла ново-предупредительными ре монтами, ч. На чертеже изображена блокгсхема устройства, позволяющего осуществить, предложенный способ. Блок-схема устройства состоит из блока 1 оптимизации периодичности отбора проб масла, реле времени 2, датчиков концентраций 3 и 4, блока коррекции 5, датчика 6 количества масла, блока .7 статистической обработки данных, блока сравнения 8, блока 9 количественной, оценки технического состояния Iтс) двигателя, блокга сигнализации 10. При этом блок 1 оптимизаций периодичности отбора проб связан с реле времени 2, управляющие сигналы от которого подаются на датчики 3 и 4 концентраций продуктов износа. Выработанные ими сигналы, а также сигналы с датчика количестве масла 6 подаются в бло1к коррекции 5, одновременно с этим в этот блок поступают сигналы из блока 7 статистической обработки данных. Подученные сигналы, пропорциональные концентрациям химических элементов, входящих в продукты износа, из блоков 3 и 4 и откорректированные пороговые значения этих величин из блока 5 поступают в блок сравнения 8, который соединен с блоком сигнализации 10 и блоком -количественной оценки ТС.9, который, в свою очередь, связан с реле времени 2, . . При мер. (выполнение автоматического контроля ТС двигателя преимущественно для две). Проводят а;втоматический контроль ДВС типа М50. . При эксплуатации контролируемых. дизелей на вход реле времени 2 из блока 1 оптимизации периодичности отбора проб поступает сигнал о величине периодичности отбора проб, в соответствии с которым выбирается нужный интервал времени, через который датчики концентраций З.и , установленные до и после масляного фильтра и подсоединенные к реле времени 2, . производят замеры концентраций контролируемых .химических элементов и вырабатывают пропорциональные им электрические сигналы Z.JJ и . Эти сигналы подаются в блок коррекции 5, на который одновременно с этимсблока 7 статистической обработки данных и датчика 6 количества масла подается йн рмация о количестве масла, израсходованного (долитого) в систему после последнего отбора пробы, среднестатистических величинах интенсивностей поступления рассматриваемых химических элементов от контролируемых трущихся деталей, а также величина:х производительности масляного насоса и периодичности отбора проб . масла. Откорректированный критерий тех.нического состояния определяется по формуле. Для рассматриваемого типа двигателя величины откорректированных критических значений концентраций составляют Fe 25xlO г/г, Сг 16.10- г/г, Си 15-10- г/г, А1 12-10- г/г. Предварительно установлено, эти xи /шчecкиe элементы характеризуют ТС .(износ)гильз цилиндфов(Ре), поршневых колец (Сг), юбок поршня (А Г) и вкладышей подшипников коленчатого вала (Си), которые лимитируют ресурс две и определяют его ТС, Полученные сигналы, пропорциональные концентрациям химических эле ментов от датчика 3, расположенного перед фильтром, и откорректированные значения критерия ТС из блока 5 подан т в блок сравнения 8. в случае, если текущие значения концентраци1Г меньше откорректированных критериальных значений, информация поступает в блок 9 количественной оценки Тс двигателя, в котором определяется показатель его ТС -по формуле Полученное значение критерия заносится в запоминающее устройство блока количественной оценки ТС. или, в случае необходимости, выносится на цифропечать, а на реле времени :2 подается: обратный сигнал и устройство продолжает работу по рассмотренной программе. В случае, если хотя бы одно из текущих значений концентраций контролируемых химических элементов равно или больше их пороговых значений, включается блок сигнализации 10, свидетельствующий о ненормальной работе двигателя, который служит основанием для его остановки и устранения причин неисправности. Таким образом, позволяет повысить надежность и точность контроjrjH.,. а также расширить область при- менения способа на другие типы яизмов данного класса;