Контроль экономности дизеля на основе диагностирования рабочих процессов

Эксплуатационные расходы топлива судовых дизелей не всегда соответствуют значениям, указанным фирмами-изготовителями. Отличие внешних условий от стендовых, разные сорта топлив, нестабильность внешних нагрузок в условиях морского плавания- все это увеличивает удельный расход топлива. Кроме того, при эксплуатации возможно снижение топливной экономичности из-за износов и нарушения геометрической формы деталей, отложений в газовоздушных трактах, проточных частях турбин и компрессоров

Техническая диагностика судовых дизелей, как самостоятельный элемент, включает контроль параметров рабочих процессов для своевременного обнаружения отклонений в работе дизеля, которые могут привести к нарушению его работоспособности и снижению экономичности.

Использование технической диагностики позволяет увеличить период между вскрытиями цилиндров дизеля, уменьшить расходы на обслуживание и ремонт, повысить среднеэксплуатационную мощность, снизить расход топлива.

Исследования, проводимые в течение ряда лет, подтвердили правильность прогнозировавшихся значений для первых трех составляющих [11]. Прогноз об уменьшении расхода топлива на 1-2% не подтверждается.

Для определения экономии топлива за счет использования технической диагностики необходимо иметь эталонную модель рабочих процессов дизеля, позволяющую получить расчетным путем интересующие нас контролируемые параметры для конкретных условий эксплуатации.

В реальных условиях главный двигатель получает непрерывные возмущения со стороны движителя в связи с перемещением пера руля, волнением моря и т.п. Эти возмущения отражаются на контролируемых параметрах, придавая им стохастический характер. Поэтому эталонные модели, полученные при испытании дизелей на стенде не могут быть использованы для целей диагностики. Таким же недостатком обладают эталонные модели, разработанные на основе численного моделирования.

Наиболее точными являются модели полученные в результате обработки пассивного эксперимента на реальных объектах (судах). Однако, для разработки таких моделей требуется продолжительное время и большой объем статистического материала.

Для этих целей предполагается использовать комбинированный метод, который включает:

-разработку замкнутой математической модели рабочих процессов дизеля, пригодный для моделирования в широком диапазоне эксплуатационных режимов и отражающей влияние внешних условий на показатели работы, а для настройки модели использовать данные стендовых испытаний дизеля;

-вывод эталонных регрессивных зависимостей для диагностических параметров на основе численного моделирования рабочих процессов с учетом стохастического характера влияющих факторов;

-проведение выборочных экспериментов на судне в условиях эксплуатации для проверки адекватности полученных эталонных зависимостей фактическим значениям контролируемых параметров.

Применение комбинированного метода позволяет существенно сократить объем натуральных испытаний на стенде и в условиях эксплуатации.

При разработке простейших систем контроля и диагностики судовых дизелей в качестве контролируемых параметров были приняты традиционные теплотехнические параметры, которые мало пригодны для прогнозирования ресурса двигателя и его отдельных элементов.

Теплотехнические параметры становятся информативными когда загрязнение, эрозия, деформация, износ и т.д. достигнут определенных пределов, после которых наступает резкое ухудшение характеристик, что рассматривается уже как неисправность [12]. Поэтому теплотехнические параметры дизелей следует использовать для предупреждения нарушений процессов в эксплуатационных условиях.

Для совершенствования технической эксплуатации судовых дизелей на основе численного моделирования их рабочих процессов необходимо соблюдать определенные требования, предъявляемые к математическим моделям. Помимо конструктивных особенностей дизелей эти модели должны учитывать следующие эксплуатационные факторы:

-режимные факторы- цикловая подача топлива, частота вращения коленчатого вала, фазы топливоподачи с учетом широкого диапазона рабочих режимов при предварительной настройке модели по результатам стендовых испытаний дизеля;

-внешние условия - давление и температура воздуха перед компрессором, относительная влажность воздуха на входе в компрессор , температура воды перед охладителем поддувочного воздуха ;

-эксплуатационные - загрязнение продувочно- выпускного тракта и проточных частей турбин и компрессора.

Обобщение неисправности дизеля, вызывающие отклонения параметров и от их средних значений можно представить в следующем порядке:

1) нарушение плотности рабочей полости цилиндра: прогорание выпускного клапана, износ или поломка поршневых колец, трещина в деталях ЦПГ и др.;

2)слишком ранний впрыск и воспламенение топлива, что является следствием увеличения угла опережения подачи топлива из-за неправильной установки кулачковой шайбы ТНВД;

3)слишком поздний впрыск и воспламенение топлива, что является причиной уменьшения угла опережения подачи топлива из-за неправильной установки кулачковой шайбы ТНВД, самопроизвольное смещение кулачковой шайбы на распределительном вале, износ или выкрашивание метала кулачковой шайбы;

4)уменьшение цикловой подачи топлива в результате неправильной регулировки ТНВД, образование трещины в корпусе ТНВД или разрыв форсуночного трубопровода, чрезмерный износ прецизионных пар, неплотность всасывающего или перепускного клапана и т. д.;

5)увеличение цикловой подачи топлива в следствие неправильной регулировки ТНВД;

6)плохое сгорание топлива из-за неисправности форсунки в результате износа отверстий распылителя, образования трещины или обрыва носика распылителя, зависание иглы форсунки, поломки пружины форсунки и т.д.

Таким образом, анализ состояния дизеля на основе диагностирования рабочих процессов и своевременное выполнение профилактических работ позволят снизить отклонения параметров от номинальных значений и повысить его экономичность.

Дата добавления: 2015-06-27