Повышение эффективности эксплуатации судовых дизелей на основе совершенствования методов и средств контроля их режимных параметров

• Автор: Самойленко, Анатолий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.08.05, 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новороссийск
• Количество страниц: 371 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕСУРСА СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ, ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ ЕГО ПОДВИЖНЫХ УЗЛОВ
1.1 Методы и средства эксплуатационного контроля параметров механической напряженности деталей ЦПГ и использования энергетического ресурса двигателя

1.1.1 Контроль параметров рабочего процесса дизеля

1.1.2 Влияние индикаторного канала на результаты индицирования судовых дизелей.

1.1.3 Методы настройки углов ВМТ в СКРП

1.2 Методы эксплуатационного контроля температуры подвижных деталей судовых дизелей .
1.3 Анализ методов и средств эксплуатационного контроля эффективной мощности в судовых дизельредукторных установках

1.3.1 Метрологические характеристики судовых торсиометров

1.3.2 Контроль мощности двигателей в судовых дизельредукторных установках

1.4 Выводы по главе
2. МЕТОДОЛОГИЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ВЛИЯНИЯ ИНДИКАТОРНОГО КАНАЛА.
2.1 Модель для исследования методов настройки СКРП, гармонического анализа и синтеза индикаторных диаграмм .
2.2 Оценка информативности гармонических составляющих рабочего процесса дизеля.
2.3 Диапазон применения СКРП с традиционными методами обработки сигнала в условиях влияния индикаторного канала
2.4 Методика восстановления индикаторной диаграммы по сигналу
на выходе индикаторного канала.
2.5 Определение собственной частоты канала.
2.6 Определение добротности индикаторного канала и восстановление искаженного в нем сигнала
2.7 Диапазон применения СКРП, построенных на основе анализа спектра индикаторной диаграммы
3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО
КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДВИЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ
3.1 Принципы построения систем бесконтактной передачи информации с подвижных деталей дизеля
3.2 Методы и средства контроля температуры поршня в одноцилиндровом варианте .
3.3 Методы и средства контроля температуры крейцкопфных подшипников.
3.4 Централизованный контроль температуры подвижных деталей судового малооборотного двигателя.
3.5 Многоканальный контроль параметров тепловой напряженности подвижных деталей дизеля
3.5.1 Принципы организации многоканального контроля
3.5.2 Опытный образец системы ТЕРМОКОНТ.
3.5.3 Преобразование информации в ТЕРМОКОНТЕ
3.5.4 Программноалгоритмическое обеспечение системы
4. МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
ДВИГАТЕЛЕЙ СУДОВЫХ ДРУ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ
МУФТАМИ СКОЛЬЖЕНИЯ
4.1 Использование электромагнитных муфт для контроля
мощности двигателей судовых ДРУ
4.2 Влияние режимных параметров на характеристики муфты
4.3 Влияние переменной нагрузки на точность контроля.
4.4 Влияние нелинейности характеристики муфты на точность контроля.
4.5 Оценка ошибки измерения мощности
4.6 Оценка ошибки контроля рассогласования мощностей двигателей.
5. СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ В ЭКОНОМИЧНОМ ИСПОЛНЕНИИ.
5.1 Основы технического решения СКРП.
5.2 Датчик давления на основе преобразователя ЛХ2.
5.3 Программноаппаратный комплекс для разработки СКРП
5.3.1 Аппаратные средства комплекса
5.3.2 Программное обеспечение комплекса
5.4 Алгоритмическое обеспечение СКРП.
5.4.1 Общий алгоритм работы
5.4.2 Набор и нормализация массива давлений
5.4.3 Алгоритмы определения показателей рабочего процесса
5.4.4 Получение развернутой индикаторной диа1раммы, определение эффективной мощности и других показателей .
5.4.5 Алгоритмы настройки
6. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
6.1 Технические характеристики и результаты применения СКРП.
6.2 Результаты и перспективы применения средств контроля теплового состояния подвижных деталей дизеля.
6.2.1 Устройства контроля в одноцилиндровом варианте
6.2.2 Конструктивное исполнение СЦКТ для двигателя 8ЛЛСО
6.2.3 Результаты применения СЦКТ на главном двигателе тх Маршал Говоров.
6.2.4 Перспективы применения многоканальной системы
контроля теплового состояния ТЕРМОКОНТ
6.3 Реализация средств контроля эффективной мощности
двигателей ДРУ с электромагнитными муфтами.
6.3.1 Статистическая обработка экспериментальных данных
6.3.2 Прибор ИОНМ и методика оценки параметров двигателей ДРУ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Если скачкообразно изменить рит, то возникнут затухающие колебания рис. ПГ. Рис. Рис. Добротность характеризует скорость затухания колебаний. Она зависит от многих, трудно поддающихся учету факторов от конфигурации канала, изменения его сечения по длине, степени загрязнения, от режима течения газа и др. При 2 1 колебания отсутствуют, однако для индикаторных каналов двигателей значение 0 может быть существенно больше единицы. Из приведенных формул следует, что собственная частота канала зависит от параметров газа, а те, в свою очередь, от режима работы двигателя. С увеличением нагрузки двигателя растет давление и температура газа и, как следствие, возрастает собственная частота канала. Таким образом, индикаторный канал является колебательной системой с переменными параметрами. При низком значении колебания, возникающие в индикаторном канале, значительно искажают сигнал и вносят существенную погрешность в определение показателей рабочего процесса. На рис. ЭВМ одинакового рабочего процесса в цилиндре дизеля при разной добротности индикаторного канала. Параметры процесса, полученные как по сигналу непосредственно на выходе канала, так и после его обработки в СКРП существенно отличаются от параметров процесса в цилиндре. Частота вращения, обмин . Давление наддува,бар 1. ИТН, о. Собств. Угол ВПТ, в СКРП 1. Рп1 . Рпах 3. Грпах . Рсопр . Рехр 2. Рис. Процесс изменения давления в цилиндре ртл может быть разложен в ряд Фурье и представлен суммой гармоник, являющейся его спектром рис. О,1. ОБЦИЕ ПАРАМЕТРЫ Частота вращения, обиин . Давление наддува . НТО,о. Собств. Угол ВМТ, в СКРП 0. Ртах 3. Рсопр . Рсхр 2. Рис. Индикаторный канал характеризуется амплитудночастотной характеристикой АЧХ, представленной на рис. После прохождения через канал, спектр выходного сигнала 5ВЫХ рис. Э го является одной из причин искажений индикаторной диаграммы. Вторая причина обусловлена нелинейной фазочастотной характеристикой ФЧХ канала проходя канал, гармоники получают фазовые сдвиги, не пропорциональные их частоте. Естественно, чем дальше частота процесса в цилиндре р будет отстоять от Ус, тем меньшие искажения будет вносить индикаторный канал для двухтактного дизеляi. Рис. Аналогичное влияние на результаты индицирования оказывают динамические параметры датчика ДГ, который также является колебательной системой. Однако частота собственных колебаний датчиков давления СКРП обычно намного выше собственной частоты индикаторного канала. Поэтому, на фоне влияния индикаторного канала динамические характеристики датчика давления проявляются незначительно. ВМТ поршня и положением датчика угла поворота, по сигналу которого в СКРП начинается обработка процесса. Вводимое в СКРП значение фвмт непосредственно и сильно влияет на оценку среднего индикаторного давления рпю что доказано как практикой эксплуатации, так и многими исследованиями , , 3 и др. Вместе с тем, на данный момент не существует единой общепринятой методики его настройки. Применяемые в СКРП методы настройки фВмт представлены на рис. Рис. Данная точка принимается за положение ВМТ поршня. Эти способы могут дать ошибочный результат, поскольку операция дифференцирования чувствительна к помехам. Метод а может быть применен лишь в частном случае, характерном для малооборотных двигателей, когда начало видимого сгорания находится за положением ВМТ см. Применение методов первой группы оправдано в тех случаях, когда невозможно или затруднено отключение подачи топлива в индивидуальный цилиндр. Метод г базируется на конструктивных параметрах двигателя углах заклинки кривошипов. Если влияние индикаторного канала незначительно и при условии, что эти углы известны, данный метод представляется достаточно надежным. Применение метода д ограничено наличием на судне других средств измерения мощности двигателя. Для главного двигателя это торсиометры. Для вспомогательных двигателей таким средством является ваттметр, измеряющий электрическую мощность генератора. Однако эти методы дают возможность измерения лишь общей эффективной мощности дизеля. Рис.