DE19714371A1 - Procedure for monitoring large diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwa chen eines Großdieselmotors, dessen Kolben und/oder Lager mit Öl geschmiert werden.The present invention relates to a method for monitoring Chen a large diesel engine, its pistons and / or bearings be lubricated with oil.
Motoren bestimmter Größe, z. B. Großdieselmotoren mit Lei stungen von ca. 2000 kW bis 70.000 kW und höher, große Kol benkompressoren oder Leistungsgetriebe, werden auf besonders gefährliche Betriebszustände (Erreichen von Gefährdungsgren zen) überwacht. Alle diese Geräte sind im folgenden unter dem Begriff "Großdieselmotor" zusammengefaßt. Viele dieser möglichen, gefährlichen Betriebszustände machen sich unter Umständen durch Ölnebelbildung bemerkbar oder führen zu thermischen Phänomenen, die wiederum Ölnebelbildung nach sich ziehen. Motors of a certain size, e.g. B. Large diesel engines with lei stungen from approx. 2000 kW to 70,000 kW and higher, large col Compressors, or power gears, are special dangerous operating conditions (reaching hazard levels zen) monitors. All of these devices are listed below the term "large diesel engine" summarized. Many of these possible, dangerous operating conditions Circumstances noticeable through the formation of oil mist or lead to thermal phenomena, which in turn after oil mist formation pull yourself.
Ölnebel besteht aus sehr kleinen Öltröpfchen, die in Luft schweben (Aerosol). Diese entstehen, wenn bei Überhitzung eines Triebraumteils durch Schmiermangel Schmieröl an der Überhitzungsstelle verdampft und dieser Dampf im Triebraum rekondensiert. Die Ölverdampfung verhindert die ausreichende Schmierung dieser Stelle, wodurch die Temperatur ansteigt, die Heißstelle sich vergrößert und der Verdampfungseffekt verstärkt wird, woraus letztendlich eine heftige Ölnebelent wicklung mit schnellem Anstieg der Trübung (Opazität) resul tiert. Ein Überhitzungsschaden mit Folgeschäden ist dann, wenn ein bestimmter Schadenszustand überschritten ist, nicht mehr vermeidbar und wird in relativ kurzer Zeit eintreten. Zwar kann die Ölnebelüberwachung einen Schaden melden, aber einen zu diesem Zeitpunkt durch Schmiermangel bereits ent standenen Überhitzungsschaden nicht verhindern, da Schmier öle erst bei einer Temperatur ≧ 220°C verdampfen.Oil mist consists of very small oil droplets that are in the air float (aerosol). These arise when overheating of an engine compartment part due to lack of lubrication Overheating point evaporates and this steam in the drive room recondensed. The oil evaporation prevents the sufficient Lubricate this point, causing the temperature to rise, the hot spot increases and the evaporation effect is intensified, which ultimately results in a violent oil mist winding with rapid increase in opacity animals. Overheating damage with consequential damage is then if a certain damage condition is exceeded, not more avoidable and will occur in a relatively short time. Oil mist monitoring can report damage, but one already at this point due to lack of lubrication Do not prevent overheating damage due to lubrication Only evaporate oils at a temperature of ≧ 220 ° C.
Die Ölnebelkonzentration, die nach dem Absaugen des Ölnebels aus dem Triebraum gemessen wird, kann erheblich niedriger liegen als die Ölnebelkonzentration in unmittelbarer Nähe des Entstehungsorts. Ein Grund für diesen Ölnebelverlust ist der Ausfall von Ölnebel in Folge von Turbulenzbewegungen im strömenden Medium. Trotz der zur Absaugung des Ölnebels ver wendeten kurzen Absaugrohre ergeben sich aufgrund der zur Vermeidung von Turbulenzen nur geringen Absauggeschwindig keiten (≦ 0,5 m/s) erhebliche Verzögerungszeiten. Außerdem entsteht Ölnebel erst bei Temperaturen ≧ 220°C, während der Schmelzpunkt von einigen der verwendeten Lagermaterialien unterhalb dieser Temperatur liegt.The oil mist concentration after the oil mist has been extracted Measured from the drive room can be significantly lower are in the immediate vicinity as the oil mist concentration the place of origin. One reason for this oil mist loss is the failure of oil mist as a result of turbulence movements in the flowing medium. Despite the ver for the extraction of the oil mist used short suction pipes result from the Avoidance of turbulence only low suction speed speeds (≦ 0.5 m / s) considerable delay times. Furthermore Oil mist only occurs at temperatures ≧ 220 ° C, during the Melting point of some of the bearing materials used is below this temperature.
Es ist auch bekannt, die Lagertemperaturen zu überwachen. Bei diesem Überwachungsverfahren treten unvermeidliche Zeit verzögerungen bis zum Erscheinen der Temperaturänderung am Temperatursensor und technische Schwierigkeiten der Messung auf. Die technischen Schwierigkeiten liegen z. B. darin, pra xistaugliche Temperaturabnahmestellen an Pleuellagern oder Kolbengleitflächen zu finden.It is also known to monitor storage temperatures. There is inevitable time in this monitoring process delays until the temperature change appears on Temperature sensor and technical difficulties in measuring on. The technical difficulties are e.g. B. therein, pra xa suitable temperature decrease points on connecting rod bearings or Find piston sliding surfaces.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahinge hend zu verbessern, daß eine sichere und schnellere Überwa chung des Dieselmotors auf kritische Betriebszustände mög lich wird.In contrast, the present invention has the object based on a method of the type mentioned hend to improve that a safe and faster monitoring of the diesel engine for critical operating conditions becomes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperatur des aus Kolben und/oder Lagern ausgetretenen Öl gemischs, vorzugsweise unmittelbar nach seinem Austritt, ge messen und überwacht wird. So kann z. B. die Absoluttempera tur des ausgetretenen Ölgemischs mittels eines Widerstands thermometers gemessen werden.This object is achieved in that the Temperature of oil leaking from pistons and / or bearings mixed, preferably immediately after leaving, ge measure and monitor. So z. B. the absolute temperature the leaked oil mixture by means of a resistor thermometers can be measured.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsge mäßen Überwachungsverfahrens wird die Temperatur des ausge tretenen Ölgemischs relativ zu einer, zumindest im Vergleich zu Temperaturänderungen des ausgetretenen Ölgemischs, nahezu konstanten Umgebungstemperatur, z. B. relativ zu einer Motor wandtemperatur, gemessen.In a particularly preferred embodiment of the fiction According to the monitoring procedure, the temperature of the occurring oil mixture relative to one, at least in comparison to temperature changes of the leaked oil mixture, almost constant ambient temperature, e.g. B. relative to an engine wall temperature, measured.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführung wird die Temperatur des ausgetretenen Ölgemischs mit einem Peltier-Element gemessen. Üblicherweise werden Peltier-Elemente nur zum Kühlen bzw. zum Heizen z. B. in kleineren Kühlschränken oder in Laborgeräten eingesetzt. Er findungsgemäß wird das Peltier-Element als Thermoelement eingesetzt. Mit Hilfe dieses Peltier-Effekts wird der Span nungsfluß zwischen der heißen und der kalten Seite genutzt, um das dabei entstehende Spannungsdifferenzpotential zur re lativen Messung von Temperaturen zu verwenden. In a very particularly preferred development of this Execution is the temperature of the leaked oil mixture measured with a Peltier element. Usually Peltier elements only for cooling or heating z. B. in smaller refrigerators or used in laboratory equipment. He According to the invention, the Peltier element is used as a thermocouple used. With the help of this Peltier effect, the chip flow between the hot and cold sides, to the resulting voltage difference potential to the right to use latent measurement of temperatures.
Um ein gegen Temperaturschwankungen besonders stabiles Meß signal zu erhalten, trifft in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung das ausgetretene Ölge misch auf die eine Seite des Peltier-Elements auf, während sich dessen andere Seite auf einer nahezu konstanten Umge bungstemperatur, insbesondere auf der Temperatur des Gehäu ses des Dieselmotors, befindet. Gegenüber dieser Umgebungs temperatur, die sich z. B. im Vergleich zu Temperaturschwan kungen des Ölgemischs nur sehr viel langsamer ändert und daher als im wesentlich konstant angenommen werden kann, weicht die Öltemperatur positiv oder negativ ab. Diese posi tiven und negativen Abweichungen erlauben eine schnelle op tische Anzeige der Temperaturschwankungen und ihres jeweili gen Vorzeichens.A particularly stable measurement against temperature fluctuations receiving signal hits in a particularly advantageous Design of this training the leaked oil mix on one side of the Peltier element while its other side on an almost constant reverse exercise temperature, especially the temperature of the casing ses of the diesel engine. Towards this environment temperature, the z. B. compared to temperature swan changes in the oil mixture changes much more slowly and can therefore be assumed to be essentially constant, the oil temperature deviates positively or negatively. This posi tive and negative deviations allow a quick op table display of temperature fluctuations and their respective sign.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zum Überwachen eines Großdieselmotors, bei dem der im Betrieb entstehende Ölnebel von Kolben und Lagern gemes sen und überwacht wird.In a further aspect, the invention also relates to a Method for monitoring a large diesel engine, in which the Oil mist from pistons and bearings occurring during operation measured is monitored and monitored.
Ein derartiges Überwachungsverfahren durch Absaugen von im Triebraum entstehendem Ölnebel ist bekannt und bei Großdie selmotoren, großen Kolbenkompressoren und Leistungsgetrie ben teilweise sogar zwingend vorgeschrieben.Such a monitoring method by suction in The oil mist generated in the drive room is known and is used by Großdie motors, large piston compressors and power transmission sometimes even mandatory.
Die oben genannte Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren in einer ersten Variante auch dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Ölnebelüberwachung gleichzeitig auch der im Triebraum des Dieselmotors herrschende Druck gemessen und überwacht wird, um Durchbläser im Anfang der Entstehung frühzeitig zu erkennen. Da diese Messung im Triebraum aufgrund von Turbu lenzen und Druckschwankungen nicht möglich ist, kann der Druck auch mittelbar über eine aus dem Triebraum führende Triebraumentlüftungsleitung gemessen und überwacht werden. The above task is used in the mentioned method in a first variant also solved in that for oil mist monitoring also at the same time in the engine room pressure of the diesel engine is measured and monitored is used to blow through early in the beginning detect. Since this measurement in the engine room is due to Turbu limits and pressure fluctuations are not possible, the Pressure also indirectly via a lead from the drive room The engine ventilation line is measured and monitored.
Eine Änderung des im Triebraum des Dieselmotors herrschenden Drucks erfolgt im wesentlichen mit Schallgeschwindigkeit und kann daher nahezu zeitgleich z. B. am Triebraumentlüftungs rohr gemessen werden. Daher kann auf beginnende Durchbläser zwischen Kolben und Laufbuchse sehr viel schneller reagiert werden. Durch Vergleich der zeitversetzt entstehenden Zunah me der Ölnebelkonzentration mit dem entsprechenden Drucksi gnal können Fehlalarme erkannt und entsprechend reagiert werden.A change in the prevailing in the engine of the diesel engine Pressure occurs essentially at the speed of sound and can therefore z. B. on the engine ventilation tube can be measured. It is therefore possible to start blowing through reacted much faster between the piston and the liner will. By comparing the staggered increase of the oil mist concentration with the corresponding pressure si false alarms can be recognized and reacted accordingly will.
Die oben genannte Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren in einer zweiten Variante auch dadurch gelöst, daß zusätz lich zur Ölnebelüberwachung gleichzeitig auch die Drehzahl des Dieselmotors gemessen und überwacht wird. Diese Dreh zahlüberwachung kann in Kombination mit der Ölnebelüberwa chung auch zusätzlich zur Drucküberwachung im Triebraum ein gesetzt werden. Eine Änderung im Betriebszustand des Diesel motors, z. B. ein beginnender Durchbläser, der zu einem Kol benfresser führen kann, wirkt sich unmittelbar auf die Dreh zahl des Dieselmotors aus, die sich dabei verringert. Durch Vergleich des Ölnebelverlaufs, der Drehzahl und vorzugsweise auch noch des Drucks im Triebraum können schnelle und genaue Aussagen über den Betriebszustand des Dieselmotors gemacht und insbesondere Fehlalarme erkannt werden.The above task is used in the mentioned method in a second variant also solved in that additional speed for oil mist monitoring of the diesel engine is measured and monitored. This rotation number monitoring can be combined with the oil mist monitor also in addition to pressure monitoring in the drive room be set. A change in the operating state of the diesel motors, e.g. B. a beginning blow-through to a Kol ben eater can have an immediate effect on the rotation number of the diesel engine, which decreases in the process. By Comparison of the oil mist course, the speed and preferably even the pressure in the drive room can be quick and accurate Statements made about the operating state of the diesel engine and in particular false alarms are recognized.
Die oben genannte Aufgabe wird in einer dritten Variante auch dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Ölnebelüberwachung gleichzeitig auch die Füllung des Dieselmotors gemessen und überwacht wird. Bei einem beginnenden Durchbläser ändert sich die entsprechend der geringer werdenden Drehzahl an steigende Füllung des Dieselmotors. The above task is done in a third variant also solved in that in addition to oil mist monitoring at the same time the filling of the diesel engine is measured and is monitored. When blowing begins to change corresponding to the decreasing speed increasing filling of the diesel engine.
Die oben genannte Aufgabe wird bei dem genannten Verfahren in einer vierten bevorzugten Variante auch dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Ölnebelüberwachung gleichzeitig auch die Temperatur des aus Kolben und Lagern des Dieselmotors ausge tretenen Ölgemischs, vorzugsweise unmittelbar nach seinem Austritt, gemessen und überwacht wird. Vorzugsweise werden dabei neben der Ölnebelüberwachung zusätzlich auch der Druck im Triebraum bzw. Abluftrohr, die Drehzahl und die Füllung des Dieselmotors gemessen und überwacht. Bei einer Zustands änderung des Dieselmotors, z. B. bei einem Kolben- oder La gerschaden, werden sich zeitlich nacheinander die Drehzahl, die Füllung des Motors, der Druck im Abluftrohr, die Tempe ratur des ausgetretenen Ölgemischs und, zeitlich zuletzt, die Ölnebelkonzentration ändern. Durch Vergleich der einzel nen Meßdaten läßt sich zum einen eine Zustandsänderung des Dieselmotors früh- und rechtzeitig erkennen und außerdem Fehlalarme ausschließen. Die dabei anfallenen Daten, d. h. Drehzahl des Dieselmotors, Druck im Abluftrohr, Temperatur des ausgetretenen Ölgemischs oder eine Temperaturdifferenz, Füllung des Dieselmotors und die Ölnebelkonzentration, wer den mit Hilfe von Mikroprozessoren verarbeitet, ausgewertet und angezeigt.The above task is used in the mentioned method in a fourth preferred variant also solved that in addition to oil mist monitoring, the Temperature of the piston and bearings of the diesel engine occurring oil mixture, preferably immediately after his Leakage, measured and monitored. Preferably be besides the oil mist monitoring also the pressure in the drive room or exhaust pipe, the speed and the filling of the diesel engine measured and monitored. In a state change of the diesel engine, e.g. B. in a piston or La damage, the speed will change one after the other, the filling of the engine, the pressure in the exhaust pipe, the tempe temperature of the leaked oil mixture and, last in time, change the oil mist concentration. By comparing the individual NEN measurement data can be a change of state of the Detect diesel engine early and in time and also Exclude false alarms. The resulting data, i.e. H. Speed of the diesel engine, pressure in the exhaust pipe, temperature the leaked oil mixture or a temperature difference, Filling the diesel engine and the oil mist concentration, who processed with the help of microprocessors, evaluated and displayed.
Durch Heranziehung von einzelnen Meßverfahren, die, einzeln betrachtet, sicher sind und in der Kombination zueinander/ untereinander Rückschlüsse auf den Zustand des Motors zulas sen, wird eine sichere und schnellere Überwachung des Die selmotors auf kritische Betriebszustände möglich.By using individual measurement methods, the, individually considered, safe and in combination with each other / allow each other to draw conclusions about the condition of the engine security and faster monitoring of the die selmotors possible for critical operating conditions.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch eine Vorrichtung zur Überwachung eines Dieselmotors mittels Tem peraturmessung. In a further aspect, the invention also relates to a Device for monitoring a diesel engine using Tem temperature measurement.
Bei bekannten Vorrichtungen wird die Temperatur in den Haupt- oder Grundlagern und Pleuellagern mit Hilfe eines möglichst nahe im Lagergehäuse an die eigentliche Lagerflä che herangeführten Thermoelements gemessen. Diese Messung ist wegen der zwischen Thermoelement und Lager noch vorhan dener Gehäuseteile nur mit Zeitverzögerung möglich.In known devices, the temperature in the Main or base bearings and connecting rod bearings with the help of a as close as possible in the bearing housing to the actual storage area che introduced thermocouple measured. This measurement is still present because of the thermocouple and the bearing whose housing parts only possible with a time delay.
Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Überwachungsvor richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in nerhalb des Dieselmotors ein Temperaturmeßfühler vorgesehen ist, der die Temperatur des aus Kolben und Lagern des Die selmotors ausgetretenen Ölgemischs mißt. Bei einem Kolben- oder Lagerschaden erhöht sich z. B. aufgrund eines unterbro chenen Schmierölfilms die Temperatur des dort befindlichen Öls, welche durch den Temperaturmeßfühler ohne wesentliche Zeitverzögerung gemessen wird.The above task is performed during a surveillance Direction of the type mentioned solved in that a temperature sensor is provided within the diesel engine is the temperature of the piston and bearings of the die selmotors leaked oil mixture measures. With a piston or bearing damage increases z. B. due to an interruption oil film the temperature of the oil there Oil, which by the temperature sensor without essential Time delay is measured.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist der Tempera turmeßfühler ein Relativtemperaturmeßfühler, vorzugsweise ein Differenzthermoelement, der die Temperatur des ausgetre tenen Ölgemischs relativ zu einer nahezu konstanten Umge bungstemperatur mißt.In a very particularly preferred embodiment of this monitoring device according to the invention is the tempera tower probe a relative temperature probe, preferably a differential thermocouple that measures the temperature of the oil mixture relative to an almost constant reversal exercise temperature measures.
Als ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausfüh rungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Relativ temperaturmeßfühler ein Peltier-Element ist, dessen eine Seite in thermischem Kontakt mit, vorzugsweise unmittelbar, aus den Kolben und Lagern ausgetretenem Ölgemisch steht. Der Betrieb eines Peltier-Elements hat den wesentlichen Vorteil, daß bereits auf dem Markt erhältliche Peltier-Elemente ein gesetzt werden können. Durch den Peltier-Effekt kann bei ei ner Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten des Peltier- Elements ein Differenzspannungssignal gemessen werden, des sen Vorzeichen eine höhere oder niedrigere Temperatur gegen über einer Vergleichsstelle anzeigt.As a particularly advantageous further development of this embodiment tion form is provided according to the invention that the relative temperature sensor is a Peltier element, one of which Side in thermal contact with, preferably directly, oil mixture escaping from the pistons and bearings. Of the Operating a Peltier element has the main advantage that Peltier elements already available on the market can be placed. Due to the Peltier effect, ei temperature difference between both sides of the Peltier Elements are measured a differential voltage signal, the a higher or lower temperature over a cold junction.
Damit die Umgebungstemperatur auf einer möglichst konstan ten, schwankungsarmen Temperatur gehalten wird, steht die andere Seite des Peltier-Elements in thermischem Kontakt mit einem wärmeleitenden Massekörper, insbesondere mit einem Motordeckel.So that the ambient temperature is as constant as possible low, fluctuating temperature is maintained other side of the Peltier element in thermal contact with a thermally conductive body, in particular with a Engine cover.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Weiterbildung ist der Massekörper nach außen thermisch isoliert, so daß er von z. B. kurzzeitigen Temperaturschwankungen im Innenraum des Motors nicht wesentlich beeinflußt wird.In an advantageous embodiment of this training the mass body is thermally insulated from the outside, so that it from Z. B. brief temperature fluctuations in the interior of the engine is not significantly affected.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Über wachungsvorrichtung ist der Temperaturmeßfühler im gemeinsa men spritzbereich des aus den Kolben und Lagern ausgetrete nen Ölgemischs im Kompartment angeordnet. Dadurch trifft das aus den Kolben und Lagern herausgeschleuderte Öl direkt auf den Temperaturmeßfühler, ohne vorher durch andere Teile ab gekühlt worden zu sein.In a particularly advantageous embodiment of the over monitoring device is the temperature sensor in common spray area of the escaped from the pistons and bearings NEN oil mixture arranged in the compartment. This is what makes it happen Oil thrown out of the pistons and bearings directly on the temperature sensor without first being cut off by other parts to have been chilled.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung ist der Temperaturmeßfühler an der Innenseite eines eine Öffnung im Gehäuse des Dieselmotors verschließenden Motordeckels vorgesehen, wodurch ein schnel les Wechseln sowie eine einfache Wartung des Temperaturmeß fühlers ermöglicht wird.In a very particularly preferred embodiment of the The monitoring device is the temperature sensor on the Inside of an opening in the housing of the diesel engine closing engine cover provided, which makes a quick Change and easy maintenance of the temperature measurement is made possible.
Vorzugsweise verschließt der Motordeckel dabei eine Öffnung in einem Triebraumdeckel. Solche Triebraumdeckel sind zur Wartung bei Großdieselmotoren meist bereits im Spitzbereich von austretendem Öl vorhanden, so daß in diese Triebraumdec kel leicht und einfach, insbesondere auch nachträglich, ein Temperaturfühler bzw. ein weiterer Deckel mit einem Tempera turmeßfühler angebracht werden kann.The motor cover preferably closes an opening in an engine room cover. Such engine compartment covers are for Maintenance of large diesel engines usually already in the tip area of escaping oil, so that in this light and simple, especially afterwards Temperature sensor or another lid with a tempera tower sensor can be attached.
Erfindungsgemäß ist bei einer Überwachungsvorrichtung mit tels Druck in einer aus dem Triebraum führenden Triebraum entlüftungsleitung eine Druckmeßeinrichtung vorgesehen.According to the invention with a monitoring device pressure in a drive room leading from the drive room vent line a pressure measuring device is provided.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf ten Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the Be writing and drawing. Likewise, the above mentioned and invented the features further invented in accordance with the invention individually for themselves or for several in be arbitrary combinations are used. The shown and The embodiments described are not intended to be final Understand enumeration, but rather have exemplary th character for the description of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfin dungsgemäßen Überwachungsvorrichtung für einen Dieselmotor; Figure 1 is a schematic block diagram of a monitoring device according to the invention for a diesel engine.
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Deckel am Gehäuse des Dieselmotors entsprechend II-II in Fig. 1; und Figure 2 is a section through a lid on the housing of the diesel engine according to II-II in Fig. 1. and
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf verschiedener mit der Über wachungsvorrichtung in Fig. 1 gemessenen Meßdaten im Normalzustand (durchgezogene Linien) und im ge störten Zustand (gestrichelte Linien). Fig. 3 shows the temporal course of various measurement data measured with the monitoring device in Fig. 1 in the normal state (solid lines) and in the disturbed state (dashed lines).
In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Dieselmotor be zeichnet, bei dem die Bewegung eines in einem Kompartment 2 beweglichen Kolbens 3 über eine Pleuelstange 4 auf eine Kur belwelle 5 übertragen wird. Der Kolben 3 läuft in einer Lagerbuchse 6, und die Pleuelstange 4 ist über ein Pleuella ger 7 an der Kurbelwelle 5 gelagert, die ihrerseits in orts festen Grundlagern 8 gelagert ist. Durch die Kurbelwelle 5 wird ein Schwungrad 9 und z. B. eine Schiffsschraube (nicht gezeigt) angetrieben. Um den Dieselmotor 1 auf gefährliche Betriebszustände (z. B. Kolbenfresser) zu überwachen, werden verschiedene Parameter des Dieselmotors 1 fortlaufend gemes sen und überwacht.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a diesel engine, in which the movement of a movable in a compartment 2 piston 3 via a connecting rod 4 to a cure belwelle 5 is transmitted. The piston 3 runs in a bearing bush 6 , and the connecting rod 4 is mounted on a connecting rod 7 on the crankshaft 5 , which in turn is mounted in fixed base bearings 8 . By the crankshaft 5 , a flywheel 9 and z. B. a propeller (not shown) driven. In order to monitor the diesel engine 1 for dangerous operating conditions (e.g. piston seizure), various parameters of the diesel engine 1 are continuously measured and monitored.
Ein bei mangelnder Schmierung des Kolbens 3 oder der Lager 7, 8 entstehender Ölnebel wird mit Hilfe eines Ölnebeldetek tors 11, welcher die Ölnebelkonzentration CNebel anhand sei ner Trübung (Opazität) mißt, überwacht. Dazu wird der im Triebraum 10 befindliche Ölnebel in einer Leitung 12 mit Hilfe einer Lichtschranke gemessen. Die Meßdaten werden über eine Meßleitung 13 einem Mikroprozessor 14 zugeführt.A lack of lubrication of the piston 3 or the bearings 7 , 8 resulting oil mist is monitored with the help of an oil mist detector 11 , which measures the oil mist concentration C mist based on its turbidity (opacity). For this purpose, the oil mist located in the drive room 10 is measured in a line 12 with the aid of a light barrier. The measurement data are fed to a microprocessor 14 via a measurement line 13 .
Ein Drehzahlmesser 17 mißt die Drehzahl UM des Schwungrads 9 bzw. des Dieselmotors 1. Außerdem wird die Drehzahl eines dem Dieselmotor 1 über eine Leitung 20 nachgeschalteten Tur boladers 19 mit einem Drehzahlmesser 21 gemessen. Die ermit telten Drehzahlen werden über Meßleitungen 18 bzw. 22 dem Mikroprozessor 14 zugeführt.A tachometer 17 measures the speed U M of the flywheel 9 or the diesel engine 1 . In addition, the speed of the diesel engine 1 via a line 20 downstream Bolader 19 is measured with a tachometer 21 . The determined speeds are fed via measuring lines 18 and 22 to the microprocessor 14 .
Zur Überwachung der Füllung des Dieselmotors 1 ist ein Fül lungsmesser 23 vorgesehen, der die Stellung eines Füllungs anzeigers 24, z. B. eines Nockens, über eine Meßleitung 25 dem Mikroprozessor 14 zuführt.To monitor the filling of the diesel engine 1 , a filling meter 23 is provided, the position of a filling indicator 24 , z. B. a cam, the microprocessor 14 via a measuring line 25 .
Schließlich wird noch der in der Leitung 12 herrschende Druck mit einem Drucksensor 30 und einem Staudrucksensor 31 gemessen und über Meßleitungen 32, 33 dem Mikroprozessor 14 zugeführt. Finally, the pressure prevailing in line 12 is measured with a pressure sensor 30 and a dynamic pressure sensor 31 and is fed to the microprocessor 14 via measuring lines 32 , 33 .
Um den Dieselmotor 1 noch sicherer und schneller auf kriti sche Betriebszustände überwachen zu können, ist ein Diffe renzthermoelement 34 im Innenraum des Dieselmotors 1 derart angeordnet, daß das bei jedem Hubvorgang des Kolbens 3 zwi schen Kolben 3 und Lagerbuchse 6 austretende Öl 35, das aus den Pleuellagern 7 austretende Öl 36 und das aus den Grund lagern 8 austretende Öl 37 möglichst unmittelbar nach seinem Austritt auf das Differenzthermoelement 34 auftrifft. Dieses Differenzthermoelement 34 ist an einem Deckel 38 angebracht, der seinerseits an einem Triebraumdeckel 39 vorgesehen ist. Die so gemessene Temperaturdifferenz zwischen dem Ölgemisch TÖl des aus Kolben 3 oder Lagern 7, 8 ausgetretenen Ölge mischs 35, 36, 37 und der Motorwand wird über eine Meßlei tung 40 dem Mikroprozessor 14 zugeführt.In order to be able to monitor the diesel engine 1 even more reliably and quickly for critical operating states, a differential thermocouple 34 is arranged in the interior of the diesel engine 1 in such a way that the oil 35 that emerges during each lifting operation of the piston 3 between the piston 3 and bearing bush 6 the connecting rod bearings 7 escaping oil 36 and the base oil 8 escaping oil 37 strikes the differential thermocouple 34 as soon as possible after it emerges. This differential thermocouple 34 is attached to a cover 38 , which in turn is provided on an engine compartment cover 39 . The temperature difference measured in this way between the oil mixture T oil of the oil mixture 35 , 36 , 37 emerging from pistons 3 or bearings 7 , 8 and the motor wall is fed to the microprocessor 14 via a measuring line 40 .
Alle dem Mikroprozessor 14 zugeführten Meßdaten werden ent sprechend verarbeitet und über eine Anzeige 48 angezeigt. Über eine Signalleitung 28 wird die Veränderung des Reglers 29 zur Nachregelung der Füllung, d. h. der über eine Ein spritzpumpe 26 durch eine Einspritzdüse 27 eingespritzten Kraftstoffmenge, im Falle eines beginnenden Durchbläsers ge nutzt. Insbesondere ist es, wie bei Fig. 3 noch näher ausge führt, möglich, kritische Betriebszustände des Dieselmotors 1 rechtzeitig zu erkennen und so größere Beschädigungen an dem überwachten Dieselmotor 1 zu verhindern.All measurement data supplied to the microprocessor 14 are processed accordingly and displayed on a display 48 . Via a signal line 28 , the change in the controller 29 is used for readjustment of the filling, ie the amount of fuel injected via an injection pump 26 through an injection nozzle 27 , in the event of a beginning blow-through. In particular, as is shown in FIG. 3, it is possible to recognize critical operating states of the diesel engine 1 in good time and thus prevent major damage to the monitored diesel engine 1 .
Wie Fig. 2 zeigt, ist das Differenzthermoelement 34 durch ein Peltier-Element 41 gebildet. Das austretende Öl 35, 36, 37 trifft auf die eine (Vorder)Seite 42 des Peltier-Elements 41, während die andere (Rück)Seite 43 des Peltier-Elements 41 mit dem Deckel 38 in thermischem Kontakt steht. Im Vergleich zu den schnellen Temperaturschwankungen des ausge tretenen Ölgemischs 35, 36, 37 kann der aufgrund seiner gro ßen Masse thermisch träge Deckel 38 als auf einer im wesent lichen konstanten Umgebungstemperatur T0 liegend angenommen werden. Das Peltier-Element 41 und der Deckel 38 sind in ei ner Aufnahme eines Isolationskörpers 45 angeordnet und dort gehalten. Der Isolationskörper 45 ist an der Innenseite des Deckels 38 befestigt, der seinerseits eine Öffnung 47 im größeren Triebraumdeckel 39 verschließt. Die Meßleitung 40 ist durch den Deckel 38 bis zum Peltier-Element 41 herange führt. Durch das Peltier-Element 41 werden bei einer Tempe raturdifferenz zwischen dem auftreffenden Ölgemisch 35, 36, 37 und dem Deckel 38 Differenzspannungssignale gemessen, de ren Vorzeichen jeweils eine positive oder negative Span nungs- und damit Temperaturabweichung anzeigt.As shown in FIG. 2, the differential thermocouple 34 is formed by a Peltier element 41 . The emerging oil 35 , 36 , 37 strikes one (front) side 42 of the Peltier element 41 , while the other (rear) side 43 of the Peltier element 41 is in thermal contact with the cover 38 . In comparison to the rapid temperature fluctuations of the oil mixture 35 , 36 , 37 which emerged , the thermally inert cover 38, due to its large mass, can be assumed to be at an essentially constant ambient temperature T 0 . The Peltier element 41 and the cover 38 are arranged in a receptacle of an insulating body 45 and held there. The insulation body 45 is fastened to the inside of the cover 38 , which in turn closes an opening 47 in the larger engine compartment cover 39 . The measuring line 40 leads through the cover 38 to the Peltier element 41 . Through the Peltier element 41 , at a temperature difference between the impinging oil mixture 35 , 36 , 37 and the cover 38, differential voltage signals are measured, the sign of which indicates a positive or negative voltage and thus temperature deviation.
In Fig. 3 sind die einzelnen Meßdaten des Dieselmotors 2 so wohl im Normalbetrieb (durchgezogene Linien) als auch in ei nem gestörten Zustand (gestrichelte Linien) dargestellt. Nach einer gewissen Anlaufphase stellen sich jeweils kon stante Werte der Drehzahl UM, der Füllung FM, der Ölnebel konzentration CNebel, des Drucks PT und der Temperatur TÖl des ausgetretenen Öls 35, 36, 37 ein.In Fig. 3, the individual measurement data of the diesel engine 2 are shown in normal operation (solid lines) as well as in a faulty state (dashed lines). After a certain start-up phase, constant values of the speed U M , the filling F M , the oil mist concentration C mist , the pressure P T and the temperature T oil of the escaped oil 35 , 36 , 37 are set .
Bei einer Zustandsänderung des Dieselmotors 1, z. B. bei ei nem Schaden am Kolben 3, werden sich zeitlich nacheinander zuerst die Drehzahl UM, der Druck PT, die Füllung FM des Dieselmotors 1, die Temperatur TÖl des ausgetretenen Ölge mischs 35, 36, 37 und, zeitlich zuletzt, die Ölnebelkonzen tration CNebel ändern. Bei einem Schaden in den Lagern 7, 8 werden sich zeitlich nacheinander erst die Temperatur TÖL des ausgetretenen Ölgemischs 35, 36 und 37 und danach die Ölnebelkonzentration CNebel ändern.When the state of the diesel engine 1 changes , e.g. B. with egg nem damage to the piston 3 , the speed U M , the pressure P T , the filling F M of the diesel engine 1 , the temperature T oil of the leaked Ölge mixture 35 , 36 , 37 and, temporally last who have changed the Oil Mist Concentration C Mist . If the bearings 7 , 8 are damaged, the temperature T OL of the escaped oil mixture 35 , 36 and 37 and the oil mist concentration C Mist will change in succession.
Durch Vergleich der einzelnen Meßdaten und Rückberechnung auf ihren Entstehungszeitpunkt lassen sich kritische Zu standsänderungen des Dieselmotors 1 frühzeitig und damit rechtzeitig erkennen. Außerdem können Fehlalarme ausge schlossen werden.By comparing the individual measurement data and back calculation to their point of origin, critical changes in the state of the diesel engine 1 can be recognized early and thus in good time. False alarms can also be excluded.
Bei einem Verfahren zum Überwachen eines Großdieselmotors (1), dessen Kolben (3) und/oder Lager (7, 8) mit Öl ge schmiert werden, wird die Temperatur (TÖl) des aus Kolben (3) und/oder Lagern (7, 8) ausgetretenen Ölgemischs (35, 36, 37), vorzugsweise unmittelbar nach seinem Austritt, gemessen und überwacht. Zur Temperaturmessung wird ein Peltier-Ele ment eingesetzt, dessen eine Seite in thermischem Kontakt mit dem, vorzugsweise unmittelbar, aus den Kolben (3) und/oder Lagern (7, 8) ausgetretenen Ölgemisch (35, 36, 37) steht. Dadurch wird eine sichere und schnellere Überwachung des Dieselmotors (1) auf kritische Betriebszustände möglich.In a method for monitoring a large diesel engine ( 1 ), the pistons ( 3 ) and / or bearings ( 7 , 8 ) are lubricated with oil, the temperature (T oil ) of the piston ( 3 ) and / or bearings ( 7 , 8 ) leaked oil mixture ( 35 , 36 , 37 ), preferably immediately after its discharge, measured and monitored. For temperature measurement, a Peltier element is used, one side of which is in thermal contact with the oil mixture ( 35 , 36 , 37 ) that has escaped from the pistons ( 3 ) and / or bearings ( 7 , 8 ), preferably directly. This enables safe and faster monitoring of the diesel engine ( 1 ) for critical operating conditions.
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