EA044033B1 - Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации - Google Patents
Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- EA044033B1 EA044033B1 EA202390103 EA044033B1 EA 044033 B1 EA044033 B1 EA 044033B1 EA 202390103 EA202390103 EA 202390103 EA 044033 B1 EA044033 B1 EA 044033B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- diesel generator
- diesel
- clusters
- values
- measurements
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 28
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- WJCNZQLZVWNLKY-UHFFFAOYSA-N thiabendazole Chemical compound S1C=NC(C=2NC3=CC=CC=C3N=2)=C1 WJCNZQLZVWNLKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к технической диагностике, в частности к способам определения технического состояния объекта, преимущественно оборудования возвратно-поступательного действия, в том числе дизель-генераторов, и может быть использовано для контроля электроприводного оборудования и дизель-генераторов, перегрузочных машин, приводов систем управления и защиты ядерных энергетических установок, для диагностики, контроля параметров, обработки и представления результатов контроля, выдаче рекомендаций и указаний по проведению ремонта дизель-генераторных установок.
Известны способы и устройства для использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления технологическим процессом (патент на изобретение РФ № 2640387). В способе используют данные о вибрациях для определения состояния устройства управления технологическим процессом во время калибровки, при этом рассчитывают эксплуатационный порог устройства управления на основании первых данных о вибрациях, собирают данные об эксплуатации относительно устройства управления. Данные об эксплуатации указывают на ресурс, связанный с устройством управления. После этого на основании указанных данных об эксплуатации производят обновление эксплуатационного порога. Обновленный эксплуатационный порог указывает на уменьшение оставшегося ресурса, связанного с устройством управления. Затем собирают вторые данные о вибрациях от первого датчика после калибровки цепи вибрационного мониторинга и определяют состояние устройства управления технологическим процессом в том случае, если вторые данные о вибрациях превышают обновленный эксплуатационный порог. В известном изобретении решена задача управления любым технологическим процессом классической технологии на основе последовательности действий и методов передачи данных от датчика к приемнику также, как и в описанных аналогах известного способа.
Известный способ не позволяет провести вибродиагностику элементов дизель-генератора при его эксплуатации и оценить необходимость проведения технического обслуживания.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации (патент на изобретение РФ № 2682839), включающий измерение и обработку вибросигнала в вертикальном, осевом и поперечном направлениях, значений виброускорения, виброскорости и виброперемещения с датчиков, установленных на корпусе турбокомпрессора, на элементах газовыпускной и впускной систем двигателя и коленчатого вала двигателя, на лапах двигателя, на корпусе подшипников генератора и на лапах генератора, на опорах и фундаменте дизель-генератора, последующее преобразование измеренного сигнала в узкополосные спектры виброускорения, виброскорости, виброперемещения и определение места превышения параметров вибрации установленных пределов эксплуатационных уровней.
Недостатком ближайшего аналога является отсутствие возможности оценки состояния дизельгенератора путем определения тенденции изменения контролируемых параметров.
Задачей, достигаемой предлагаемым изобретением является определение технического состояния дизель-генератора для анализа возможности его дальнейшей эксплуатации без прохождения ремонта, а также повышение эффективности обнаружения неисправности дизель-генераторных установок на ранней стадии возникновения за счет совместного анализа диагностических данных разной природы с учетом ранее зарегистрированных данных оборудования данного типа.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении возможности своевременного выявления отклонений в работе дизель-генератора путем проведения периодических измерений и сравнения полученных результатов вычислений между собой, и, как следствие, в обеспечении промышленной безопасности технологического оборудования установок.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе контроля технического состояния дизельгенератора при эксплуатации, заключающемся в проведении измерений значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, установленных в контрольных точках дизель-генератора, предложено предварительно осуществлять первичные измерения значений виброускорения в контрольных точках заведомо исправного работающего дизель-генератора, а затем осуществлять последующие измерения значений виброускорения в контрольных точках дизель-генератора при его эксплуатации с регламентируемой периодичностью, при этом дополнительно осуществлять измерение значений температуры и интенсивности ультразвукового сигнала в этих же контрольных точках и определять среднеквадратичные значения интенсивности ультразвукового сигнала, температуры и виброускорения, а также вычислять по измеренным значениям виброускорения среднеквадратичные значения виброскорости и виброперемещения, полученные значения представлять в виде матриц, далее осуществлять нормирование полученных среднеквадратичных значений, вычисление ковариационных матриц и их сингулярное разложение с получением собственных векторов и собственных значений, затем выполнять проецирование полученных данных на главные компоненты с формированием кластеров, соответствующих измерениям в каждой точке в пространстве главных компонент, после чего определять нормативный интервал, сформированный как диапазон расстояния между кластерами предыдущих измерений, и делать вывод о полной исправности дизель-генератора при попадании более 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал или о наличии дефектов в работе дизель-генератора при попадании менее 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал, или о неисправности дизельгенератора при попадании более 50% кластеров ниже границы нормативного интервала.
- 1 044033
Также предлагается контрольные точки дизель-генератора для установки вибродатчиков выбирать на опорах и точках крепления дизеля, корпусе дизеля и в местах, близких к расположению опор дизеля, турбокомпрессоров, водяных и масляных насосов, а также на опорах и опорной раме генератора и его подшипниковых узлах.
Дополнительные контрольные точки для измерения значений интенсивности ультразвукового сигнала предлагается преимущественно выбирать на цилиндрах и их топливных насосах высокого давления, анкерных связях рамовых подшипников, подшипниках скольжения распределительного вала, генераторе, водяном и масляном насосах.
Дополнительные контрольные точки для измерения значений температуры предлагается выбирать на подшипнике генератора, выхлопных патрубках цилиндров, топливных насосах высокого давления, смотровых люках, корпусах водяного насоса охлаждения дизеля, водяного насоса охлаждения наддувочного воздуха, масляного насоса и генератора.
Также предлагается температуру измерять с помощью тепловизора, а измерения значений виброускорения, температуры и интенсивности ультразвукового сигнала осуществлять с периодичностью один раз в 3 месяца.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Первоначально осуществляют первичные измерения заведомо исправного работающего дизельгенератора значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, а также измерение значений температуры и интенсивности ультразвукового сигнала. Результаты этих измерений должны быть зафиксированы, поскольку с ними будут сравнивать полученные далее результаты измерений.
На дизель-генератор устанавливают вибродатчики в контрольных точках дизель-генератора, например, на опорах и точках крепления дизеля, корпусе дизеля и в местах, близких к расположению опор дизеля, турбокомпрессоров, водяных и масляных насосов, а также на опорах и опорной раме генератора и его подшипниковых узлах. В качестве беспроводных трехкоординатных датчиков могут быть использованы, например, датчики типа VS-3D. При установке датчиков следует убедиться в наличии сигнала и произвести запись в течение не менее одной секунды.
Предлагаемый способ предусматривает также контроль навесного оборудования: турбокомпрессоров, водяных и масляных насосов в местах на корпусе, близких к расположению подшипников.
Рядное исполнение дизелей подразумевает расположение цилиндров в один (15Д-100, АС-803 и АС-808) или два (АС Д-5600, ДГ-4000) ряда. Подшипники верхнего и нижнего коленчатых валов возможно контролировать на корпусе двигателя в районе расположения коренных подшипников по правому и левому бортам. При диагностировании возможен непосредственный контроль топливного насоса высокого давления, форсунок и цилиндров через смотровые окна.
Генераторы, входящие в состав ДГУ, представляют собой синхронные машины, состоящие из неподвижного статора и вращающегося на подшипниках скольжения ротора. Как и во всех синхронных машинах, ротор представляет собой электромагнит, питающийся постоянным током через щеточноколлекторный аппарат. Исправность электрической машины определяется в первую очередь состоянием обмоток статора и подшипников. При эксплуатации синхронных машин зачастую возникают сложности с щеточно-коллекторным питанием ротора, которое необходимо также контролировать.
Вибрационный контроль предназначен для обобщенной проверки оборудования с точки зрения возможности его эксплуатации. Вибрационный контроль уровня вибрации в контрольных точках с последующим сравнением параметров вибрации с их нормативными значениями, определенными для машин данной конструкции, позволяет сделать вывод о возможности дальнейшей эксплуатации установки. Сигнал вибрации чувствителен не только к локальным колебательным процессам в контролируемом оборудовании, но и ко всем процессам в оборудовании (обобщенный показатель).
Проведение температурного контроля дизеля позволяет вовремя выявить дефекты элементов топливной аппаратуры, которые не обеспечивают необходимый рабочий процесс дизеля. Контроль дает возможность оперативно восстановить необходимые мощностные, экономические и экологические характеристики дизеля. Кроме того, оперативный контроль элементов топливной аппаратуры позволяет оценить качество ремонта и, в случае необходимости, принять соответствующие меры для улучшения технического состояния дизеля. Контроль температуры выпускных патрубков цилиндров или температуры выхлопных газов, температуры рабочих сред, максимальное давление сгорания в каждом цилиндре характеризуют равномерность работы цилиндров и эффективность работы дизеля в целом. Контроль температурного состояния остова дизеля и его основных агрегатов позволяет выявить места с резко выраженным изменением температурного поля, что, очевидно, является следствием повышенного сопротивления (трения) в сопрягаемых узлах и деталях дизеля.
Температуру измеряют с помощью тепловизора, например, Testo 890-2, путем наведения на области установки подшипников генератора, выхлопных патрубках цилиндров, топливных насосах высокого давления, смотровых люках, корпусах водяного насоса охлаждения дизеля, водяного насоса охлаждения наддувочного воздуха, масляного насоса и генератора, последующей автоматической или ручной фоку
- 2 044033 сировки и сохранения термографического изображения в памяти прибора. Тепловизионный контроль подшипников коленчатого вала V-образных и рядных дизелей достаточно контролировать по температуре смотровых лючков, омываемых маслом, поступающим для смазки подшипников коленчатого вала.
Интенсивность ультразвукового сигнала осуществляют путем проведения измерений на цилиндрах и их топливных насосах высокого давления, анкерных связях рамовых подшипников, подшипниках скольжения распределительного вала, генераторе, водяном и масляном насосах. Регистрацию осуществляют путем установки контактного щупа ультразвукового прибора SDT-270 в контрольных точках.
В дизелях с V-образным расположением цилиндров (ДГУ типа 12ZV40/48+S2445-12, ЗВЕЗДА-6000ВС-MTU) все вибрации, возникающие в кривошипно-шатунном механизме, воспринимаются корпусом двигателя. Коленчатый вал уложен в крышках рамовых подшипников, крепящихся к корпусу двигателя при помощи шпилек, а для увеличения жесткости нижней части корпуса двигателя в плоскости каждого рамового подшипника расположены поперечные анкерные связи. По левому и правому бортам корпуса двигателя расположены кулачковые валы газораспределительного механизма. Ультразвуковой контроль подшипников коленчатого вала можно проводить с одного борта, что удобно сделать через анкерные связи, воспринимающие нагрузки рамовых подшипников коленчатого вала. Ультразвуковые параметры подшипников распределительного вала по левому и правому борту возможно контролировать только на корпусе (остове) двигателя. Конструкция V-образных дизелей допускает ультразвуковой контроль каждого топливного насоса высокого давления и цилиндровых втулок, расположенных по левому и правому борту.
После проведения первичных измерений осуществляют последующие измерения значений виброу скорения, температуры и интенсивности ультразвукового сигнала в этих же контрольных точках дизель генератора при его эксплуатации с периодичностью, которая определяется регламентом эксплуатирующей организации, например, один раз в три месяца.
Время регистрации вибрации в каждом месте контроля определяется номинальной частотой вращения вала дизеля. За время регистрации для достоверного контроля элемента конструкции число оборотов должно быть не менее 10. Рекомендуемое время регистрации - 1 с.
Контроль проводится в период работы оборудования на номинальной мощности. Одновременная регистрация двух или трех видов параметров технического состояния, соответствующих типовым группам оборудования, позволяет проводить комплексную оценку путем представления данных в п-мерной области, вычисления центров кластеров данных и расстояния между центрами. Величина расстояния между выборками данных, зарегистрированных в разное время, является комплексным показателем изменения состояния оборудования.
После проведения вышеуказанных измерений вычисляют среднеквадратичные значения интенсивности ультразвукового сигнала, температуры и виброускорения. Затем вычисляют по измеренным значениям виброускорения среднеквадратичные значения виброскорости и виброперемещения.
Полученные значения представляют в виде матриц, например:
| Vх 1 | yY 1 | yz 1 | yz 1 | |||||
| Vх 1 | yY * | yz * | yZ * vMAXi | 2i | ||||
| уХ К | V«ax? | yr K | yZ K | yz K YmAX-l | ||||
| А= | k· | J | ||||||
| Vх 1 VRMSL | yZ 1 | ^MAXl | 3(1 | |||||
| Vх J | rM * vMAXl | yY 1 | 1 *МАХ^ | vrmsl | yz * vmaxl | |||
| уХ к | yx K | yY K | * yY K vMAXl | yz * | yZ x 'MAX^ |
iyx 1 где уХ * yY * *МАХ j vRMSj
MAXj yz ' *RMSj yz VMAX / среднеквадратичные значения и максимальные значения виброскоростей в трех взаимно ортогональных плоскостях, зарегистрированных несколько раз в одних и тех же точках оборудования, где К - число замеров, L - число точек.
В виде таких же матриц представляют значения температур и интенсивности ультразвукового сигнала.
Далее производят нормирование параметров (так, чтобы матожидание элементов в каждом столбце
-
Claims (6)
- соответствовало нулю, а дисперсия единице) и вычисляют ковариационные матрицы: I _ ААТКовариационную матрицу подвергают разложению с помощью сингулярной декомпозиции с получением собственных векторов и собственных значений сли„ = λ„υη где Un - собственные векторы (направления наибольшей дисперсии); λn -собственное значение (дисперсионная доля параметра в направлении соответствующего вектора).Затем выполняют проецирование полученных данных на главные компоненты с формированием кластеров, соответствующих измерениям в каждой точке в пространстве главных компонент. После этого определяют нормативный интервал, сформированный как диапазон расстояния между кластерами предыдущих измерений, и делают вывод о полной исправности дизель-генератора при попадании более 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал или о наличии дефектов в работе дизельгенератора при попадании менее 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал, или о неисправности дизель-генератора при попадании более 50% кластеров ниже границы нормативного интервала.Описанный способ был использован при диагностике дизель-генераторных установок типа 15Д-100, 12ZV40/48+S2445-12, ЗВЕЗДА-6000ВС-MTU, эксплуатируемых на Нововоронежской, Смоленской, Ростовской АЭС, и может быть использован при диагностике дизель-генераторных установок типа АС Д-5600, ДГ-4000, АС-803 и АС-808, эксплуатируемых на других АЭС.Использование предлагаемого способа позволяет определять техническое состояние-дизель генератора, оперативно и своевременно выявлять отклонения в его работе.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации, заключающийся в проведении измерений значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, установленных в контрольных точках дизель-генератора, отличающийся тем, что предварительно осуществляют первичные измерения значений виброускорения в контрольных точках заведомо исправного работающего дизель-генератора, а затем осуществляют последующие измерения значений виброускорения в контрольных точках дизель-генератора при его эксплуатации с регламентируемой периодичностью, при этом дополнительно осуществляют измерение значений температуры и интенсивности ультразвукового сигнала в этих же контрольных точках и определяют среднеквадратичные значения интенсивности ультразвукового сигнала, температуры и виброускорения, а также вычисляют по измеренным значениям виброускорения среднеквадратичные значения виброскорости и виброперемещения, полученные значения представляют в виде матриц, далее осуществляют нормирование полученных среднеквадратичных значений, вычисление ковариационных матриц и их сингулярное разложение с получением собственных векторов и собственных значений, затем выполняют проецирование полученных данных на главные компоненты с формированием кластеров, соответствующих измерениям в каждой точке в пространстве главных компонент, после чего определяют нормативный интервал, сформированный как диапазон расстояния между кластерами предыдущих измерений, и делают вывод о полной исправности дизель-генератора при попадании более 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал или о наличии дефектов в работе дизель-генератора при попадании менее 50% кластеров текущих измерений в нормативный интервал, или о неисправности дизель-генератора при попадании более 50% кластеров ниже границы нормативного интервала.
- 2. Способ контроля технического состояния дизель-генератора по п.1, отличающийся тем, что контрольные точки дизель-генератора для установки вибродатчиков выбирают на опорах и точках крепления дизеля, корпусе дизеля и в местах, близких к расположению опор дизеля, турбокомпрессоров, водяных и масляных насосов, а также на опорах и опорной раме генератора и его подшипниковых узлах.
- 3. Способ контроля технического состояния дизель-генератора по п.1, отличающийся тем, что дополнительные контрольные точки для измерения значений интенсивности ультразвукового сигнала выбирают на цилиндрах и их топливных насосах высокого давления, анкерных связях рамовых подшипников, подшипниках скольжения распределительного вала, генераторе, водяном и масляном насосах.
- 4. Способ контроля технического состояния дизель-генератора по п.1, отличающийся тем, что дополнительные контрольные точки для измерения значений температуры выбирают на подшипнике генератора, выхлопных патрубках цилиндров, топливных насосах высокого давления, смотровых люках, корпусах водяного насоса охлаждения дизеля, водяного насоса охлаждения надувочного воздуха, масляного насоса и генератора.
- 5. Способ контроля технического состояния дизель-генератора по п.1, отличающийся тем, что температуру измеряют с помощью тепловизора.- 4 044033
- 6. Способ контроля технического состояния дизель-генератора по п.1, отличающийся тем, что измерения значений виброускорения, температуры и интенсивности ультразвукового сигнала осуществляют с периодичностью один раз в 3 месяца.Евразийская патентная организация, ЕАПВРоссия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020128924 | 2020-09-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044033B1 true EA044033B1 (ru) | 2023-07-19 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2753156C1 (ru) | Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации | |
| US9038445B2 (en) | Method and apparatus for diagnosing engine fault | |
| CN109477464A (zh) | 机械设备，尤其是风力涡轮机的状态监控 | |
| KR102245696B1 (ko) | 표준 품질 관리 기술을 이용한 왕복운동 장치 이상 검출 시스템 및 방법 | |
| JPH06137164A (ja) | 内燃機関の故障予知装置 | |
| US20190033843A1 (en) | System and method for detecting abnormal operating condition of genset power system component | |
| Jagtap et al. | Failure analysis of induced draft fan used in a thermal power plant using coordinated condition monitoring approach: A case study | |
| RU2551447C1 (ru) | Способ вибрационной диагностики технического состояния подшипниковой опоры ротора двухвального газотурбинного двигателя | |
| CN115539139A (zh) | 一种汽轮机安全性的监测方法 | |
| EA044033B1 (ru) | Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации | |
| Kamran et al. | Diagnostics of reciprocating machines using vibration analysis and ultrasound techniques | |
| Lim et al. | Improved blade fault diagnosis using discrete Blade Passing Energy Packet and rotor dynamics wavelet analysis | |
| RU2478923C2 (ru) | Способ диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя | |
| Lin et al. | Development of a diagnostic tool for condition monitoring of rotating machinery | |
| RU2682839C1 (ru) | Способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации | |
| Grajales et al. | Engine diagnosis based on vibration analysis using different fuel blends | |
| Ahmadi et al. | Vibration analysis of Kartini reactor secondary cooling pump using FFT analyzer | |
| Sinnasamy et al. | RECOGNITION OF MOST COMMON DIESEL ENGINE CONDITION MONITORING METHODS. | |
| JPH0313837A (ja) | 排気弁の故障診断装置 | |
| KR20210005823A (ko) | 비틀림진동 신호를 이용한 왕복동 내연기관의 착화실패 실린더 검출 방법 및 그 장치 | |
| Chybowski et al. | Quantitative indicators of the instantaneous speed of a ship’s main engine and its usability in assessing the quality of the combustion process | |
| Rinnanont et al. | Advanced Predictive and Intelligent Analysis Methods for Machine Life Extension | |
| Abidova et al. | Methodology and hardware-software complex for diagnosing diesel generator units of nuclear power plants | |
| Muñoz et al. | Engine diagnosis method based on vibration and acoustic emission energy | |
| Roque et al. | Motion Amplification Technology as a Tool to Support Maintenance Decisions |