СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДА ДЕФЕКТА В СУДОВЫХ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТАХ
METHOD OF DIAGNOSING SHIP DIESEL-GENERATOR SETS

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.
пол
пот
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 и всех потерь мощность Р 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;
1
n
x-x - рабочие-диагностические параметры ДГА;
1
n
K-K - коэффициенты вида дефекта, определяющие вид и наличие дефекта от 1 до n по величине потерь мощности, приведенных к соответствующем значению расхода топлива.
1
n
1
n
порш
В установившемся режиме работы ДГА и известных значениях рабочих-диагностических параметров потери мощности, выраженные через соответствующий расход топлива, будет отделяться коэффициентами вида дефекта K-K. Предлагаемый способ предполагает определение вида дефекта по наличию существенного изменения соответствующего коэффициента вида дефекта на основе установления зависимостей между расходом топлива и коэффициентами K-K. 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, необходимый для работы поршневого насоса, можно представить в виде:
порш
порш
2
Q=K·n,
порш
где K - коэффициент вида дефекта, определяющий наличие дефекта в поршневом насосе;
n - частота вращения вала ДГА.
Аналогично для центробежных насосов можно получить формулу:
центр
центр
3
Q=K·n,
центр
где K - 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:
тр
тр
Q=K·n,
тр
где K - 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;
1
2
3
4
5
пост
K'', K'', K'', K'', K'' - 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 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.