RU195805U1 - Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов - Google Patents

Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов Download PDF

Info

Publication number
RU195805U1
RU195805U1 RU2019139701U RU2019139701U RU195805U1 RU 195805 U1 RU195805 U1 RU 195805U1 RU 2019139701 U RU2019139701 U RU 2019139701U RU 2019139701 U RU2019139701 U RU 2019139701U RU 195805 U1 RU195805 U1 RU 195805U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dga
fuel consumption
fuel
determining
input
Prior art date
Application number
RU2019139701U
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Андреевич Алексеев
Андрей Александрович Виноградов
Сергей Емельянович Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»
Priority to RU2019139701U priority Critical patent/RU195805U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU195805U1 publication Critical patent/RU195805U1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/28—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at two spaced portions of a single system, e.g. at opposite ends of one line, at input and output of apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области технической диагностики и эксплуатации судовых дизель-генераторных агрегатов (ДГА), а именно к устройствам автоматизированного функционального диагностирования ДГА в условиях эксплуатации. Технический результат заключается в возможности определения технического состояния ДГА и соответствия используемого топлива штатному дизельному топливу ДГА путем определения перерасхода топлива в рассматриваемом режиме работы ДГА в виде разности измеренного с помощью расходомера расхода используемого топлива и соответствующего рассчитанного расхода штатного топлива исправного ДГА без вывода ДГА из действия. Устройство содержит датчики тока, напряжения и расхода топлива, измерительно-нормирующие преобразователи и дисплей. Кроме того, в устройство введены программируемый логический контроллер для расчета регрессионной зависимости расхода топлива ДГА Q(P; cosφ) от отдаваемой на шины главного электрораспределительного щита (ГРЩ) активной мощности Pи коэффициента мощности нагрузки cosφ, первоначально рассчитываемой по данным заводских испытаний ДГА при cosφ=1, а также блок сравнения фактического значения расхода используемого топлива и рассчитанного расхода топлива исправного ДГА и использующего штатное топливо при тех же значениях отдаваемой на шины ГРЩ активной мощности Pи cosφ. При этом входы программируемого логического контроллера соединены с выходами измерительно-нормирующих преобразователей текущих значений Pи cosφ, выход программируемого логического контроллера соединен с одним входом блока сравнения, другой вход блока сравнения соединен с выходом измерительно-нормирующего преобразователя значения фактического расхода топлива ДГА, а выход блока сравнения подключен к входу дисплея. 1 ил.

Description
Полезная модель относится к области технической диагностики и эксплуатации судовых дизель-генераторных агрегатов (ДГА), а именно к устройствам автоматизированного функционального диагностирования ДГА в условиях эксплуатации.
Известны системы, которые при диагностике судового оборудования требуют вывода из действия оборудования и его разборку (Васильев, Б.В. и др. Диагностирование технического состояния судовых дизелей. - М.: Транспорт. 1982. - 144 с.)
Такие устройства используют при возникновении отказа и при техническом обслуживании ДГА. Однако с их помощью нельзя предупредить отказ оборудования без вывода из действия и разборки последнего и определить причину его возможного возникновения.
Одним из наиболее близких аналогов предлагаемого устройства по технической сущности является «Устройство определения дефекта судового дизель-генераторного агрегата» (патент на полезную модель №146253, опубл. 03.09.2014 г.). Устройство, выбранное за прототип предлагаемого решения, содержит датчики рабочих диагностических параметров и расхода топлива, измерительно-нормирующие преобразователи, преобразующие входные сигналы в унифицированные электрические сигналы, модуль вычисления текущих значений параметров, программный модуль с диагностической моделью исправного ДГА, модуль определения регрессионной зависимости расхода топлива от коэффициентов вида дефектов (КВД), модуль определения наличия дефектов, блок хранения текущих значений КВД, блок прогнозирования вида дефекта и дисплей. Для определения коэффициентов вида дефектов (КВД) используется компьютерная модель исправного ДГА, в которую предусматривается ввод данных, получаемых по результатам заводских испытаний, приводимых в паспортных данных ДГА. В дальнейшем в процессе эксплуатации определяется регрессионная зависимость между диагностическими параметрами (ток, напряжение, электрическая мощность и др.) и коэффициентами вида дефекта (КВД), определяется вид и наличие дефекта по величине потерь мощности, приведенных к соответствующему значению расхода топлива, и действительным расходом топлива. Анализ полученных регрессионных зависимостей и тенденций изменения КВД позволяет судить о наличии дефекта и прогнозировать его появление.
Недостатком способа является необходимость периодических измерений расхода топлива при разной потребляемой мощности и сложных вычислений коэффициентов вида дефекта (КВД), соответствующих техническому состоянию СДГ агрегата на текущий момент.
Заявляемое устройство позволяет получить новый технический результат, заключающийся в определении перерасхода топлива с целью определения технического состояния и соответствия используемого топлива штатному дизельному топливу.
Для достижения указанного технического результата используется следующая совокупность существенных признаков.
В устройство определения перерасхода топлива ДГА, содержащее, также как и прототип, датчики тока, напряжения и расхода топлива ДГА с подключенными к ним измерительно-нормирующими преобразователями (ИНП) для определения фактических значений активной электрической мощности, отдаваемой на шины главного электрораспределительного щита (ГРЩ), коэффициента мощности нагрузки и расхода используемого топлива, а также дисплей, в отличие от прототипа дополнительно введен программируемый логический контроллер (ПЛК) для расчета регрессионной зависимости расхода топлива от активной электрической мощности, отдаваемой на шины ГРЩ, и коэффициента мощности нагрузки ДГА с учетом постоянных коэффициентов, зависящих от технического состояния ДГА и вида топлива и первоначально определяемых на основе заводских испытаний, блок сравнения фактического расхода используемого топлива в рассматриваемом режиме работы ДГА и рассчитанного расхода штатного топлива исправного ДГА в этом режиме, при этом выходы датчиков тока и напряжения ДГА подключены к входам ИНП для определения активной электрической мощности, отдаваемой на шины ГРЩ, и ИНП для определения коэффициента мощности, кроме этого, вход ИНП для определения коэффициента мощности соединен с выходом ИНП для определения активной электрической мощности; выходы ИНП для определения активной электрической мощности и коэффициента мощности подключены к входам ПЛК, а выход ПЛК подключен к одному входу блока сравнения, другой вход блока сравнения подключен к выходу ИНП определения фактического расхода используемого топлива, вход которого соединен с выходом датчика расхода топлива, а выход блока сравнения подключен к входу дисплея.
В указанном исполнении устройство осуществляет непрерывные измерения электрической мощности PГ и cosφ ДГА, которые вводятся в ПЛК, где с использованием регрессионной зависимости расхода топлива Q(PГ, cosφ) от активной мощности и коэффициента мощности определяется величина расхода топлива QП(PГ, cosφ), соответствующая исправному состоянию ДГА и штатному дизельному топливу, используемому при заводских испытаниях.
После расчета (при измеренных активной мощности Pг и коэффициенте мощности cosφ) в ПЛК значения расхода топлива QП(PГ, cosφ), соответствующего исправному состоянию ДГА и штатному дизельному топливу, это значение сравнивается с фактическим значением расхода топлива QЭ(PГ, cosφ) при тех же измеренных значениях активной мощности Pг и коэффициента мощности cosφ, результаты сравнения, информация о техническом состоянии, качестве топлива и рекомендации выводятся на дисплей.
Сущность предлагаемого решения состоит в следующем.
Перерасход топлива в конкретном режиме работы ДГА при заданных значениях мощности PГ и коэффициента мощности cosφ электрической нагрузки может быть определен как разность расхода топлива, измеренного по показаниям штатного расходомера, и расхода топлива, рассчитанного по паспортным данным исправного ДГА при использовании штатного дизельного топлива. Решение этой задачи усложняется тем, что в паспортных данных обычно приводятся результаты заводских испытаний при активной электрической нагрузке (cosφ=1), а судовая электрическая нагрузка активно-индуктивная, и cosφ может быть существенно меньше единицы. В связи с этим для определения перерасхода топлива необходимо получить аналитическую зависимость расхода топлива ДГА от отдаваемой на шины главного распределительного щита (ГРЩ) активной мощности PГ и cosφ электрической нагрузки, которые позволят рассчитать расход топлива, соответствующий паспортным данным исправного ДГА при использовании штатного топлива при фактических значениях отдаваемой на шины ГРЩ активной мощности PГ и cosφ.
Расход топлива, соответствующий паспортным данным ДГА и фактическим значениям cosφ и PГ, определяют согласно (заявка на изобретение RU 2019100773 от 10.01.2019 «Способ определения перерасхода топлива в судовых дизель-генераторных агрегатов», решение о выдачи патента 12.09.2019 г.) по формуле
Figure 00000001
, кг/ч,		 [1]
где
Figure 00000002
, кг/ч – постоянная составляющая расхода, соответствующая расходу топлива на холостом ходу;
Figure 00000003
, кг/(кВт∙ч),
Figure 00000004
, кВт /А2 – постоянные коэффициенты, первоначально определяемые по паспортным данным ДГА;
Figure 00000005
, кВт – постоянная составляющая потерь мощности, соответствующая потерям в генераторе на холостом ходу;
U, В – напряжение генератора.
Наличие перерасхода топлива в анализируемом режиме работы ДГА за счет снижения уровня технического состояния или пониженного качества используемого топлива определяют путем сравнения расхода топлива, рассчитанного по формуле [1], с измеренным его значением QЭ(PГ, cosφ)
Figure 00000006
 		[2]
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определить перерасход топлива, который может быть вызван снижением технического состояния ДГА и (или) вследствие использования нештатного топлива, то есть судить о техническом состоянии ДГА и качестве топлива.
Сравнение предлагаемого устройства с прототипом показало, что поставленная задача решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие заявленной полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Структурная схема устройства показана на фиг. 1.
Устройство определения перерасхода топлива судового дизель-генераторного агрегата (ДГА) в условиях эксплуатации содержит датчики фактических значений: тока (1) и напряжения (2) генератора, подключенные к цепи ДГА, соединяющей ДГА с шинами главного распределительно щита (ГРЩ), расхода топлива ДГА (3), а также измерительно-нормирующие преобразователи для определения (4) – отдаваемой на шины ГРЩ активной мощности PГ, (5) – коэффициента мощности нагрузки cosφ и (6) – расхода используемого топлива; входы нормирующих преобразователей (4) и (5) соединены с выходами датчиков (1) и (2), кроме этого вход преобразователя (5) соединен с выходом преобразователя (4) для определения cosφ, а вход нормирующего преобразователя (6) – с выходом датчика (3). Выходы нормирующих преобразователей (4) и (5), преобразующих входные сигналы в соответствующие унифицированные электрические сигналы (0-20 и 4-20 мА; 0-10 и 2-10 В), подключены к входам программируемого логического контроллера (7), содержащего программную модель расхода топлива ДГА и выполняющего расчет значения расхода штатного топлива QП(PГ, cosφ) исправного ДГА, соответствующего текущим значениям отдаваемой на шины ГРЩ активной мощности PГ и коэффициента мощности cosφ. Для вычисления QП(PГ, cosφ) в контроллер (7) вводят постоянные коэффициенты формулы [1] Qпост, КД, КГ, PП, определяемые первоначально по результатам заводских испытаний и зависящие от технического состояния ДГА и типа топлива. С выхода контроллера (7) сигнал поступает на вход блока сравнения (8), на другой вход которого поступает сигнал с выхода измерительно-нормирующего преобразователя (6), вход которого соединен с выходом датчика (3), фактического расхода топлива ДГА. Сигналы, поступающие с блоков (7) и (6) на входы блока (8), сравниваются и анализируются в блоке (8), который соединен с входом дисплея (9), на экране которого отображаются значения перерасхода топлива, фактического расхода топлива и соответствующего рассчитанного расхода штатного топлива исправного ДГА.
Заявленная полезная модель была разработана специалистами кафедры Судовых автоматизированных электроэнергетических систем (САЭЭС) ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова» для использования в судовых электростанциях. Устройство было смоделировано. Проведенные исследования дали положительный результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».

Claims (1)

  1. Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов (ДГА), содержащее датчики тока, напряжения и расхода топлива ДГА с подключенными к ним измерительно-нормирующими преобразователями (ИНП) для определения фактических значений активной электрической мощности, отдаваемой на шины главного электрораспределительного щита (ГРЩ), коэффициента мощности нагрузки и расхода используемого топлива, а также дисплей, отличающееся тем, что в него дополнительно введен программируемый логический контроллер (ПЛК) для расчета регрессионной зависимости расхода топлива от активной электрической мощности, отдаваемой на шины ГРЩ, и коэффициента мощности нагрузки ДГА с учетом постоянных коэффициентов, зависящих от технического состояния ДГА и вида топлива и первоначально определяемых на основе заводских испытаний, блок сравнения фактического расхода используемого топлива в рассматриваемом режиме работы ДГА и рассчитанного расхода штатного топлива исправного ДГА в этом режиме, при этом выходы датчиков тока и напряжения ДГА подключены к входам ИНП для определения активной электрической мощности, отдаваемой на шины ГРЩ, и ИНП для определения коэффициента мощности, кроме этого, вход ИНП для определения коэффициента мощности соединен с выходом ИНП для определения активной электрической мощности; выходы ИНП для определения активной электрической мощности и коэффициента мощности подключены к входам ПЛК, а выход ПЛК подключен к одному входу блока сравнения, другой вход блока сравнения подключен к выходу ИНП определения фактического расхода используемого топлива, вход которого соединен с выходом датчика расхода топлива, а выход блока сравнения подключен к входу дисплея.
RU2019139701U 2019-12-05 2019-12-05 Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов RU195805U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139701U RU195805U1 (ru) 2019-12-05 2019-12-05 Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139701U RU195805U1 (ru) 2019-12-05 2019-12-05 Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU195805U1 true RU195805U1 (ru) 2020-02-05

Family

ID=69416410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139701U RU195805U1 (ru) 2019-12-05 2019-12-05 Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU195805U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112462259A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 西安热工研究院有限公司 一种黑启动柴油发电机带负荷极限时间自动测定装置及方法
RU2806423C1 (ru) * 2023-04-25 2023-10-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140097683A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Eaton Corporation Generator dispatching or load shedding control method and system for microgrid applications
RU146253U1 (ru) * 2014-03-18 2014-10-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Государственный Университет Морского И Речного Флота Имени Адмирала С.О. Макарова" Устройство определения дефекта судового дизель-генераторного агрегата
RU2705865C1 (ru) * 2019-01-10 2019-11-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" Способ определения перерасхода топлива в судовых дизель-генераторных агрегатах

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140097683A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Eaton Corporation Generator dispatching or load shedding control method and system for microgrid applications
RU146253U1 (ru) * 2014-03-18 2014-10-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Государственный Университет Морского И Речного Флота Имени Адмирала С.О. Макарова" Устройство определения дефекта судового дизель-генераторного агрегата
RU2705865C1 (ru) * 2019-01-10 2019-11-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова" Способ определения перерасхода топлива в судовых дизель-генераторных агрегатах

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112462259A (zh) * 2020-11-19 2021-03-09 西安热工研究院有限公司 一种黑启动柴油发电机带负荷极限时间自动测定装置及方法
RU2806423C1 (ru) * 2023-04-25 2023-10-31 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4101287B2 (ja) 同一負荷状態の２部品の比較によるマシン健康状態推定方法とその装置
Zhang et al. A wavelet-based approach to abrupt fault detection and diagnosis of sensors
RU2626231C1 (ru) Способ диагностики технического состояния и оценки остаточного ресурса электромеханического агрегата с асинхронным двигателем
US5991707A (en) Method and system for predictive diagnosing of system reliability problems and/or system failure in a physical system
EP2458178A2 (en) Turbine performance diagnositic system and methods
WO2017138238A1 (ja) 監視装置及び監視装置の制御方法
RU195805U1 (ru) Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов
CN111664083A (zh) 一种基于贝叶斯网络的核电主泵故障诊断方法
JP2544498B2 (ja) 余寿命診断方法及び余寿命診断装置並びに余寿命情報表示方法及び表示装置とエキスパ―トシステム
JP3922426B2 (ja) ガスタービンの性能診断方法
WO2017138239A1 (ja) 監視装置及び監視装置の制御方法
KR101399488B1 (ko) 원전 저널 베어링 온라인 결함 진단 시스템
RU160950U1 (ru) Устройство для контроля неисправностей системы управления клапанами перепуска воздуха газотурбинного двигателя
RU53472U1 (ru) Система информационного обеспечения диагностики аналоговых параметров технологических процессов
RU2427875C1 (ru) Способ контроля и анализа многопараметрических систем
RU146253U1 (ru) Устройство определения дефекта судового дизель-генераторного агрегата
RU2445596C2 (ru) Автоматизированная система диагностики стационарных дизельных двигателей
RU2546993C1 (ru) Способ диагностики технического состояния электропривода по оценке динамики его параметров
JP2009176024A (ja) 生産プロセス異常検知方法および生産プロセス異常検知システム、上記生産プロセス異常検知方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
KR200267127Y1 (ko) 원자력발전소용 텐덤형 디젤발전기 성능감시장치
KR20130049232A (ko) 엔진 모니터링 시스템 및 방법
RU2672793C1 (ru) Дифференциальный измерительный преобразователь
RU93885U1 (ru) Установка для диагностирования дизелей на основе временных параметров рабочего цикла
RU102393U1 (ru) Контрольно-проверочный комплекс
CN111749951A (zh) 液压机构故障监测方法、装置、计算机设备和存储介质