Analiza informacyjności diagnostycznej szybkozmiennej temperatury spalin wylotowych okrętowego silnika tłokowego – klasyfikacja jednoczynnikowa

W niniejszym artykule zwrócono uwagę na problem niskiej podatności kontrolnej okrętowych silników średnio- i szybkoobrotowych w eksploatacji, co znacznie ogranicza możliwości diagnozowania parametrycznego ich przestrzeni roboczych oraz układu wtrysku paliwa. W celu rozwiązania tego problemu zaproponowano pomiar szybkozmiennej temperatury spalin wylotowych z silnika, której przebieg po odpowiedniej obróbce matematycznej oraz analizie statystycznej i merytorycznej może być cennym źródłem informacji diagnostycznej. Jako narzędzie statystyczne wybrano statystykę F rozkładu Fishera - Snedecora, pozwalającą ocenić, czy analizowany czynnik wejściowy (wymuszający), w tym wypadku parametr struktury konstrukcyjnej silnika wpływa na czynnik wyjściowy (wynikowy), jakim jest miara diagnostyczna wyznaczona na podstawie pomiaru szybkozmiennej temperatury spalin wylotowych i jaka jest siła tego oddziaływania. Badania laboratoryjne przeprowadzono na stanowisku jednocylindrowego silnika Farymann Diesel typu D10. Polegały one na wprowadzaniu faktycznych zmian w strukturze konstrukcyjnej rozpatrywanych układów funkcjonalnych silnika badawczego, odwzorowujących stany ich częściowej zdatności do realizacji funkcji celu działania. W zrealizowanym programie badań rozpatrywano trzy zmieniane parametry struktury: czynne pole przekroju przepływu kanału powietrza dolotowego, ciśnienie otwarcia wtryskiwacza oraz stopień kompresji, co miało odzwierciedlać znane i rozpoznawalne uszkodzenia silnika najczęściej występujące na obiektach rzeczywistych, tzn. pełnowymiarowych silnikach okrętowych. Na podstawie uzyskanych przebiegów szybkozmiennej temperatury spalin wylotowych zdefiniowano trzy miary diagnostyczne, których informacyjność poddano testom statystycznym: uśrednione w obrębie jednego cyklu pracy 4-suwowego silnika tłokowego: wartość międzyszczytową temperatury spalin, jednostkową entalpię spalin opuszczających cylinder oraz szybkość wzrostu oraz spadku wartości szybkozmiennej temperatury spalin. Największą wrażliwość diagnostyczną na wprowadzone zmiany czynnego pola przepływu powietrza dolotowego wykazała jednostkowa entalpia spalin. Obniżone ciśnienie otwarcia wtryskiwacza wpływało istotnie pod względem statystycznym na wartość międzyszczytowej temperatury spalin oraz szybkość wzrostu oraz spadku wartości szybkozmiennej temperatury spalin. Natomiast zmniejszona wartość stopnia kompresji skutkowała istotnym wpływem na wszystkie trzy wyznaczone miary diagnostyczne. W artykule przedstawiono reprezentatywne wyniki pierwszego etapu badań eliminacyjnych, a mianowicie analizę statystyczną jednoczynnikową zgodnie z realizowanym planem randomizowanym kompletnym. Planuje się prace nad drugim etapem badań eliminacyjnych obejmujących analizę dwuczynnikową, zgodnie z planem randomizowanym blokowym, gdzie dokonana zostanie ocena istotności wpływu zmienianych wartości parametrów struktury na analizowane miary diagnostyczne, w tle zmiennego obciążenia silnika.

Czasopismo: Journal of Polish CIMEEAC
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne
Dyscypliny: inżynieria mechaniczna