RU2034260C1

RU2034260C1 - Method for technical diagnostics of diesels

Info

Publication number: RU2034260C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Залитис; Александр Александрович Финогенов; Александр Анатольевич Кузнецов
Original assignee: Владимир Александрович Залитис; Александр Александрович Финогенов; Александр Анатольевич Кузнецов
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: testing of technical conditions in diesels. SUBSTANCE: method involves construction of reference model of diesel having at least eight dependencies of one parameter with respect to another while parameters are invariant to loading and linear with correlation factor +- (0.9-1). Diagnostic parameters are chosen from parameters of operation process or fuel feeding, while fault is detected by means of analysis of number and sign of deviations from reference model. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение касается контроля технического состояния дизелей и может быть использовано в судовом и стационарном энергомашиностроении. The invention relates to the control of the technical condition of diesel engines and can be used in ship and stationary power engineering.

В настоящее время плановые сроки технического обслуживания (ТО) судового оборудования определяются графиками четырехлетнего ремонтно-эксплуатационного цикла и не отражают действительного состояния объекта, что приводит к неоправданному расходу запчастей и трудозатрат на преждевременную профилактику и ремонты. Применение диагностической аппаратуры позволяет перейти к ТО и ремонту по фактическому состоянию объекта и выявлять скрытые неисправности. Currently, the planned terms of technical maintenance (MOT) of ship equipment are determined by the schedules of the four-year repair and maintenance cycle and do not reflect the actual condition of the facility, which leads to unjustified consumption of spare parts and labor for premature prevention and repair. The use of diagnostic equipment allows you to go to the maintenance and repair of the actual condition of the object and identify hidden faults.

При этом наибольшую трудность представляют собой вопросы, связанные, во-первых, с созданием эталонной модели, характеризующей исходное (исправное) состояние дизеля, во-вторых, с разработкой методов идентификации типовых неисправностей. At the same time, the greatest difficulty is posed by issues related, firstly, with the creation of a reference model characterizing the initial (serviceable) state of a diesel engine, and secondly, with the development of methods for identifying typical faults.

Известно, что для технического диагностирования дизелей в качестве эталонной модели используют среднее значение параметров по всему дизелю с общим нулевым отсчетом для каждого режима, т.е. вычисляют среднее арифметическое параметра по всему двигателю, что и является общей нулевой базой отсчета. It is known that for the technical diagnosis of diesel engines, the average value of the parameters for the entire diesel engine with a common zero count for each mode is used as a reference model, i.e. calculate the arithmetic average of the parameter over the entire engine, which is the total zero reference base.

Этот способ наиболее простой, но сложно выявить неисправности по отдельным цилиндрам дизеля. This method is the simplest, but difficult to identify malfunctions on individual diesel cylinders.

Возможно за эталонную модель принимать средние значения диагностических параметров для отдельного цилиндра и, следовательно, базы нулевого отсчета различны для каждого цилиндра. It is possible to take the average values of diagnostic parameters for an individual cylinder as a reference model and, therefore, the zero reference bases are different for each cylinder.

Этот способ требует сбора достаточно большого статистического материала экспериментальных данных на разных режимах работы двигателя, но точность контроля технического состояния объекта недостаточно высока из-за трудности учета внешних условий эксплуатации судна (загрузка, скорость, крен, дифферент судна, обрастание корпуса и винта) и окружающей среды (погода, море, течение). This method requires the collection of a sufficiently large statistical material of experimental data at different engine operating modes, but the accuracy of monitoring the technical condition of the object is not high enough due to the difficulty of taking into account the external operating conditions of the vessel (loading, speed, roll, trim of the vessel, fouling of the hull and screw) and the surrounding environment (weather, sea, current).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является взятый за прототип способ контроля технического состояния энергетического оборудования. Closest to the technical nature of the proposed is taken as a prototype method of monitoring the technical condition of power equipment.

Суть этого способа сводится к следующему: в процессе эксплуатации объекта с нормальным техническим состоянием измеряют величину одного или нескольких входных и выходных параметров на исходном режиме и сравнивают их с аналогичными параметрами на другом режиме работы оборудования, принятом за базовый. Вычисляют относительные эксплуатационные и базовые отклонения соответствующих входных и выходных параметров, далее определяют характеристику распределения (показатель относительно эксцесса) для получения эксплуатационных отклонений входных и выходных параметров, т.е. определяют зону допустимых отклонений этих параметров. О техническом состоянии объекта судят по изменению показателя относительного эксцесса, т.е. по величине отклонения каждого параметра от зоны его допустимого значения. The essence of this method is as follows: during operation of an object with a normal technical condition, measure the value of one or more input and output parameters in the initial mode and compare them with similar parameters in another operating mode of the equipment, taken as the base one. The relative operational and basic deviations of the corresponding input and output parameters are calculated, then the distribution characteristic (indicator relative to excess) is determined to obtain operational deviations of the input and output parameters, i.e. determine the zone of permissible deviations of these parameters. The technical condition of the object is judged by a change in the relative excess indicator, i.e. according to the deviation of each parameter from the zone of its permissible value.

Недостаток этого способа заключается в том, что при этом не учитывают внешних условий эксплуатации судна, что дает возможность только констатировать об изменении (нарушении) технического состояния объекта, не идентифицируя возникшую неисправность. The disadvantage of this method is that it does not take into account the external operating conditions of the vessel, which makes it possible only to ascertain about a change (violation) in the technical condition of the object without identifying the malfunction.

Технический результат, получаемый от использования предлагаемого решения, заключается в повышении точности контроля дизеля и идентификации неисправности. The technical result obtained from the use of the proposed solution is to increase the accuracy of diesel control and fault identification.

Так же, как и в прототипе, техническое диагностирование дизелей осуществляется путем создания эталонной модели исправного дизеля в виде зависимости одного диагностического параметра от другого, измерения на эксплуатационном режиме этих диагностических параметров и идентификации неисправности путем анализа отклонения измеренных значений диаг- ностических параметров от эталонной модели. As in the prototype, technical diagnostics of diesels is carried out by creating a reference model of a working diesel engine in the form of a dependence of one diagnostic parameter on another, measuring these diagnostic parameters on-line and identifying a malfunction by analyzing the deviation of the measured values of the diagnostic parameters from the reference model.

Отличие предлагаемого решения от прототипа заключается в том, что создают эталонную модель дизеля для каждого цилиндра дизеля в виде не менее восьми инвариантных к нагрузке линейных с коэффициентом корреляции ± (0,9-1) зависимостей одного диагностического параметра от другого, в качестве диагно- стических параметров используют параметры рабочего процесса или топливоподготовки, а неисправность идентифицируют путем анализа совокупности и знака отклонений от эталонной модели. The difference between the proposed solution and the prototype lies in the fact that they create a reference diesel model for each diesel cylinder in the form of at least eight load-invariant linear curves with a correlation coefficient ± (0.9-1) of the dependence of one diagnostic parameter on another, as diagnostic Parameters use the parameters of the working process or fuel preparation, and the malfunction is identified by analyzing the totality and sign of deviations from the reference model.

Технический результат достигается при использовании всех признаков формулы (как новых, так и известных) и заключается в более точном диагностировании и идентификации неисправностей дизеля. The technical result is achieved using all the features of the formula (both new and known) and consists in a more accurate diagnosis and identification of diesel malfunctions.

На фиг. 1 представлена зависимость давления продувочного воздуха Р_s от среднего индикаторного давления Р_i для цилиндра N 1 дизеля "Бурмейстер и Вайн" (одна из зависимостей эталонной модели); на фиг. 2 то же, зависимость для каждого из цилиндров дизеля.In FIG. 1 shows the dependence of the purge air pressure P _s on the average indicator pressure P _i for cylinder N 1 of the Burmeister and Vine diesel engine (one of the dependencies of the reference model); in FIG. 2 the same, the dependence for each of the diesel cylinders.

Способ осуществляется следующим образом. Эталонная модель строится для исправного дизеля и представляет собой набор линейных зависимостей между выбранными диагностическими параметрами. В качестве диагностических параметров можно использовать как значения контролируемых параметров (давление, частота вращения, мощность), так и значения, полученные из их комбинаций путем деления, умножения, вычитания. The method is as follows. The reference model is built for a working diesel engine and is a set of linear relationships between the selected diagnostic parameters. As the diagnostic parameters, you can use both the values of the monitored parameters (pressure, speed, power), and the values obtained from their combinations by division, multiplication, subtraction.

Замеры проводят на установившихся режимах работы после окончания прогрева двигателя в диапазоне нагрузок 75-105% и волнении моря не выше трех баллов. Количество замеров для достаточно точного построения зависимостей должно быть не менее 20 на разных режимах работы дизеля, например,
для режима при нагрузке двигателя 75-85%
для режима при нагрузке двигателя 102-105%
шесть режимов при нагрузке двигателя 85-95%
десять режимов при нагрузке двигателя 95-100%
Это количество замеров дает возможность с достаточной точностью определить коэффициент корреляции (r), коэффициенты линейной регрессии (а) и (b) и среднеквадратичное отклонение (σ) для каждого цилиндра в отдельности.Measurements are carried out at steady-state operating modes after the end of engine warm-up in the load range of 75-105% and sea waves not higher than three points. The number of measurements for a sufficiently accurate construction of dependencies should be at least 20 at different diesel operation modes, for example,
for operation at engine load 75-85%
for operation at engine load of 102-105%
six modes with an engine load of 85-95%
ten modes with an engine load of 95-100%
This number of measurements makes it possible to determine with sufficient accuracy the correlation coefficient (r), the linear regression coefficients (a) and (b) and the standard deviation (σ) for each cylinder separately.

Диагностические параметры выбирают на базе статистической обработки данных, полученных при различных условиях плавания. Diagnostic parameters are selected on the basis of statistical processing of data obtained under various swimming conditions.

Исходя из опыта эксплуатации для получения достаточно достоверной эталонной модели двигателя, необходимо располагать не менее чем 8-ю эталонными зависимостями. Based on operating experience, to obtain a sufficiently reliable reference model of the engine, it is necessary to have at least 8 reference dependencies.

Так, например, для дизеля "Бурмейстер и Вайн" 6Д КРН67/170-7 эталонная модель исправного технического состояния состоит из совокупности 23 зависимостей:
1. Pz Pc f(Pexp)
2. Pz x LPz f(Pi)
3. n/Ni f(Pexp)
4. Pz x LPz f(Pexp)
5. n/Ps f(Pc)
6. Pz x LPz f(Pc)
7. Ps f(Pi)
8. Pexp f(Pi)
9. Ps/n f(Pexp)
10. Pz x Ps f(Pexp)
11. Pi x Ps f(Pc)
12. Pexp f(Pc)
13. Pz x LPz f(Ps)
14. Pc x Pexp f(Ps)
15. Pc x FPz f(Ni)
16. Pexp x FPz f(Ni)
17. Pc x FPz f(Pi)
18. Pi x G f(Pc)
19. Ps x FPopen f(Pc)
20. Pi x G f(Pexp)
21. Pexp x FPz f(Pc)
22. Pexp f(G)
23. Pexp f(FPz), где Рi среднее индикаторное давление, кг/см²;
Рz максимальное давление сгорания, кг/см²;
Рс давление на кривой расширения, соответствующее повороту коленвала на 36^о после ВМТ, кг/см²;
LPz угол, соответствующий давлению Рz, в градусах поворота вала от ВМТ;
Ni мощность цилиндра, кВт;
n частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
Рs давление продувочного воздуха, кг/см²;
FPz давление впрыска топлива в момент открывания форсунки, кг/см²;
FPopen давление впрыска топлива в момент открывания форсунки, кг/см²;
LFPopen угол, соответствующий давлению FPopen, в градусах поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки (ВМТ);
G продолжительность подачи топлива, в градусах угла поворота коленчатого вала;
Рехр давление на кривой расширения, соответствующее повороту коленчатого вала на 36^о после ВМТ, кг/см².So, for example, for the Burmeister and Vine diesel 6D KRN67 / 170-7, the reference model of good technical condition consists of a set of 23 dependencies:
1. Pz Pc f (Pexp)
2.Pz x LPz f (Pi)
3.n / Ni f (Pexp)
4.Pz x LPz f (Pexp)
5.n / Ps f (Pc)
6. Pz x LPz f (Pc)
7. Ps f (Pi)
8. Pexp f (Pi)
9. Ps / nf (Pexp)
10. Pz x Ps f (Pexp)
11. Pi x Ps f (Pc)
12. Pexp f (Pc)
13. Pz x LPz f (Ps)
14. Pc x Pexp f (Ps)
15. Pc x FPz f (Ni)
16. Pexp x FPz f (Ni)
17. Pc x FPz f (Pi)
18. Pi x G f (Pc)
19. Ps x FPopen f (Pc)
20. Pi x G f (Pexp)
21. Pexp x FPz f (Pc)
22. Pexp f (G)
23. Pexp f (FPz), where Pi is the average indicator pressure, kg / cm ² ;
Pz maximum combustion pressure, kg / cm ² ;
Pc pressure on extension of the curve, corresponding to a rotation ^{of the} crankshaft after TDC 36 kg / cm ^2;
LPz is the angle corresponding to the pressure Pz, in degrees of rotation of the shaft from TDC;
Ni cylinder power, kW;
n engine speed, rpm;
Ps purge air pressure, kg / cm ² ;
FPz fuel injection pressure at the moment of opening the nozzle, kg / cm ² ;
FPopen fuel injection pressure at the moment of opening the nozzle, kg / cm ² ;
LFPopen angle corresponding to the FPopen pressure, in degrees of crankshaft rotation from top dead center (TDC);
G the duration of the fuel supply, in degrees of the crankshaft rotation angle;
Rehr pressure on the expansion curve corresponding to a rotation of the crankshaft by 36 ^about after TDC, kg / cm ² .

Набор линейных зависимостей для каждого цилиндра дизеля с указанием зоны допустимых отклонений (± 2 σ) и составляет эталонную модель. В процессе диагностирования на установившемся режиме работы дизеля замеряют все указанные диагностические параметры (cм. табл. 1). A set of linear relationships for each cylinder of the diesel engine with an indication of the zone of permissible deviations (± 2 σ) makes up the reference model. In the process of diagnosing at a steady-state diesel engine, all the indicated diagnostic parameters are measured (see table. 1).

Полученные данные, например, для первого цилиндра Рi и Рs определяют положение точки Е на фиг. 1. Если точка Е находится внутри зоны допустимых значений, ограниченная линиями АС и BD, то по данной зависимости фиксируется нулевое отклонение, если точка Е расположена выше или ниже указанных линий, то ставится соответствующий знак отклонения (плюс или минус). The data obtained, for example, for the first cylinder Pi and Ps determine the position of point E in FIG. 1. If point E is inside the zone of permissible values limited by lines AC and BD, then this deviation is recorded as a zero deviation, if point E is located above or below these lines, then the corresponding deviation sign (plus or minus) is put.

Каждой неисправности соответствует своя совокупность отклонений диагностических параметров, которая была определена эмпирическим путем на основе анализа статистических данных для реальных или имитированных неисправностей. Each fault corresponds to its own set of deviations of the diagnostic parameters, which was determined empirically based on the analysis of statistical data for real or simulated faults.

Например для дизеля "Бурмейстер и Вайн" возможны следующие варианты сочетаний значений отклонения диагностических параметров (cм. табл. 2). For example, for the Burmeister and Vine diesel engine, the following options are possible for combinations of diagnostic parameter deviation values (see Table 2).

Claims

METHOD FOR TECHNICAL DIAGNOSIS OF DIESELS by creating a reference model of a working diesel engine in the form of a dependence of one diagnostic parameter on another, measuring these diagnostic parameters on the operational mode and identifying a malfunction by analyzing the deviation of the measured values of the diagnostic parameters from the reference model, characterized in that they build a reference model for each cylinder diesel engine in the form of at least eight load-invariant linear ones with a correlation coefficient of ± 0.9 1 dependences of one diagnostic parameter from another, as diagnostic parameters using the parameters of the working process or fuel preparation, and a fault is identified by analyzing aggregate and sign of deviations from the reference model.