WO2022050863A1 - Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации - Google Patents

Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
WO2022050863A1
WO2022050863A1 PCT/RU2020/000637 RU2020000637W WO2022050863A1 WO 2022050863 A1 WO2022050863 A1 WO 2022050863A1 RU 2020000637 W RU2020000637 W RU 2020000637W WO 2022050863 A1 WO2022050863 A1 WO 2022050863A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diesel generator
vibration
diesel
values
measurements
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000637
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Елена Александровна АБИДОВА
Игорь Геннадьевич ГОРБУНОВ
Виктор Николаевич НИКИФОРОВ
Ольга Юрьевна ПУГАЧЕВА
Виктор Иванович СОЛОВЬЕВ
Original Assignee
Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях"
Федеральное, Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Национальный Исследовательский Ядерный Университет "Мифи" (Нияу Мифи)
Частное, Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации")
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 Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях", Федеральное, Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Национальный Исследовательский Ядерный Университет "Мифи" (Нияу Мифи), Частное, Учреждение По Обеспечению Научного Развития Атомной Отрасли "Наука И Инновации" (Частное Учреждение "Наука И Инновации") filed Critical Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях"
Priority to CN202080102621.4A priority Critical patent/CN115836196A/zh
Priority to JP2023512782A priority patent/JP7462833B2/ja
Priority to EP20952615.1A priority patent/EP4209768A1/en
Priority to CA3191229A priority patent/CA3191229A1/en
Priority to US18/024,249 priority patent/US20230266201A1/en
Priority to BR112022027066A priority patent/BR112022027066A2/pt
Priority to KR1020237007327A priority patent/KR20230058405A/ko
Publication of WO2022050863A1 publication Critical patent/WO2022050863A1/ru
Priority to ZA2023/00143A priority patent/ZA202300143B/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/048—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0077—Imaging

Definitions

  • the invention relates to technical diagnostics, in particular to methods for determining the technical condition of an object, mainly reciprocating equipment, including diesel generators, and can be used to control electric equipment and diesel generators, refueling machines, drives of control and protection systems nuclear power plants, for diagnostics, control of parameters, processing and presentation of control results, issuing recommendations and instructions for the repair of diesel generator sets.
  • Known methods and devices for using vibration data to determine the state of the process control device uses vibration data to determine the state of the process control device during calibration, while calculating the operating threshold of the control device based on the first vibration data, collecting operating data regarding the control device. The operating data points to the resource associated with the control device. The operating threshold is then updated based on said operating data. The updated operating threshold indicates a decrease in the remaining resource associated with the control device. Second vibration data is then collected from the first sensor after the vibration monitoring circuit is calibrated, and the state of the process control device is determined if the second vibration data exceeds the updated operating threshold.
  • the problem of controlling any technological process of a classical technologies based on the sequence of actions and methods for transmitting data from the sensor to the receiver as well as in the described analogues of the known method.
  • the known method does not allow vibrodiagnostics of diesel generator elements during its operation and assess the need for maintenance.
  • the closest analogue to the claimed technical solution is a method for monitoring the technical condition of a marine diesel generator in operation (patent for the invention of the Russian Federation No. on the turbocharger housing, on the elements of the gas exhaust and intake systems of the engine and the engine crankshaft, on the engine feet, on the generator bearing housing and on the generator feet, on the supports and foundation of the diesel generator, subsequent conversion of the measured signal into narrow-band spectra of vibration acceleration, vibration velocity, vibration displacement and determination of the place where the vibration parameters exceed the established limits of operational levels.
  • the disadvantage of the closest analogue is the inability to assess the state of the diesel generator by determining the trend of the controlled parameters.
  • the objective achieved by the invention is to determine the technical condition of a diesel generator to analyze the possibility of its further operation without undergoing repairs, as well as to increase the efficiency of detecting a malfunction of diesel generator sets at an early stage of occurrence through a joint analysis of diagnostic data of a different nature, taking into account previously recorded equipment data of this type.
  • the technical result achieved by the present invention is to ensure the possibility of timely detection of deviations in the operation of a diesel generator by conducting periodic measurements and comparing the results of calculations with each other, and, as a result, in ensuring the industrial safety of the technological equipment of the installations.
  • the essence of the invention lies in the fact that in a method for monitoring the technical condition of a diesel generator during operation, which consists in measuring the values of vibration acceleration in three mutually orthogonal planes using vibration sensors installed at the control points of the diesel generator, it is proposed to preliminarily measure the values of vibration acceleration in the control points of a known-good working diesel generator, and then carry out subsequent measurements of the values of vibration acceleration at the control points of the diesel generator during its operation with a regulated frequency, while additionally measuring the temperature and intensity of the ultrasonic signal at the same control points and determining the root-mean-square values of the intensity of the ultrasonic signal, temperature and vibration acceleration, as well as to calculate the RMS values of vibration velocity and vibration displacement, the obtained values from the measured values of vibration acceleration represent in the form of matrices, then normalize the obtained rms values, calculate the covariance matrices and their singular value decomposition to obtain eigenvectors and eigenvalues, then project the obtained data onto the principal components with the formation of cluster
  • Additional control points for measuring the values of the ultrasonic signal intensity are proposed to be chosen mainly on the cylinders and their high pressure fuel pumps, main bearing anchors, camshaft plain bearings, generator, water and oil pumps.
  • the proposed method is carried out as follows.
  • Vibration sensors are installed on the diesel generator at the control points of the diesel generator, for example, on the supports and attachment points of the diesel engine, the diesel body and in places close to the location of the diesel supports, turbochargers, water and oil pumps, as well as on the supports and the support frame of the generator and its bearings.
  • wireless three-coordinate sensors can be used, for example, sensors of the "VS-3D" type.
  • the proposed method also provides for the control of attachments: turbochargers, water and oil pumps in places on the housing close to the location of the bearings.
  • the in-line execution of diesel engines implies the arrangement of cylinders in one (15D-100, AS-803 and AS-808) or two (AS D-5600, DG-4000) rows.
  • the bearings of the upper and lower crankshafts can be controlled on the engine housing in the area where the main bearings are located on the right and left sides.
  • the generators that are part of the DGU are synchronous machines, consisting of a fixed stator and a rotor rotating on plain bearings. As in all synchronous machines, the rotor is an electromagnet powered by direct current through a brush-collector apparatus. The serviceability of an electrical machine is determined primarily by the condition of the stator windings and bearings. When operating synchronous machines, there are often difficulties with the brush-collector power supply of the rotor, which must also be controlled. Vibration control is intended for a generalized check of equipment in terms of the possibility of its operation. Vibration control of the vibration level at control points, followed by a comparison of the vibration parameters with their standard values determined for machines of this design, allows us to conclude that the installation can be further operated. The vibration signal is sensitive not only to local oscillatory processes in the controlled equipment, but also to all processes in the equipment (generalized indicator).
  • Carrying out temperature control of a diesel engine allows timely detection of defects in fuel equipment elements that do not provide the necessary working process of a diesel engine. Control makes it possible to quickly restore the necessary power, economic and environmental characteristics of a diesel engine.
  • the operational control of fuel equipment elements allows assessing the quality of repairs and, if necessary, taking appropriate measures to improve the technical condition of the diesel engine.
  • the control of the temperature of the exhaust pipes of the cylinders or the temperature of the exhaust gases, the temperature of the working media, the maximum combustion pressure in each cylinder characterizes the uniformity of the cylinders and the efficiency of the diesel engine as a whole. Control of the temperature state of the diesel frame and its main units makes it possible to identify places with a pronounced change in the temperature field, which, obviously, is a consequence of increased resistance (friction) in the mating nodes and parts of the diesel engine.
  • the temperature is measured using a thermal imager, for example, Testo 890-2, by pointing at the installation areas of the generator bearings, cylinder exhaust pipes, high pressure fuel pumps, inspection hatches, diesel cooling water pump housings, charge air cooling water pump, oil pump and generator, subsequent automatic or manual focusing and saving the thermographic image in the memory of the device.
  • Thermal imaging control of the crankshaft bearings of V-shaped and in-line diesel engines is sufficient to control the temperature of the inspection hatches, washed by the oil supplied to lubricate the crankshaft bearings.
  • the intensity of the ultrasonic signal is carried out by taking measurements on the cylinders and their high-pressure fuel pumps, anchor connections of the main bearings, camshaft plain bearings, generator, water and oil pumps. Registration is carried out by installing the contact probe of the ultrasonic device SDT-270 at the control points.
  • crankshaft In diesel engines with a V-shaped arrangement of cylinders (DGU type 12ZV40 / 48 + S2445-12, ZVEZDA-BOOOVS-MTU), all vibrations that occur in the crank mechanism are perceived by the engine housing.
  • the crankshaft is placed in the caps of the main bearings, which are attached to the engine housing with studs, and to increase the rigidity of the lower part of the engine housing, transverse anchors are located in the plane of each main bearing.
  • transverse anchors On the left and right sides of the engine housing are the camshafts of the gas distribution mechanism. Ultrasonic testing of crankshaft bearings can be carried out from one side, which is convenient to do through anchor connections that perceive the loads of crankshaft frame bearings.
  • the ultrasonic parameters of the camshaft bearings on the left and right sides can only be controlled on the engine housing (skeleton).
  • the design of V-shaped diesels allows ultrasonic testing of each high-pressure fuel pump and cylinder bushings located on the port and starboard sides.
  • ultrasonic signal at the same control points of the diesel generator during its operation at a frequency determined by the regulations of the operating organization, for example, once every three months.
  • the vibration registration time at each control point is determined by the nominal speed of the diesel shaft. During the registration time for reliable control of the structural element, the number of revolutions must be at least 10. The recommended registration time is 1 second.
  • Control is carried out during the operation of the equipment at rated power. Simultaneous registration of two or three types of technical condition parameters corresponding to typical equipment groups allows for a comprehensive assessment by presenting data in the n-dimensional region, calculating the centers of data clusters and the distance between centers. The value of the distance between data samples recorded at different times is a complex indicator of the change in the state of the equipment.
  • the root-mean-square values of the intensity of the ultrasonic signal, temperature and vibration acceleration are calculated. Then, based on the measured values of vibration acceleration, the root-mean-square values of vibration velocity and vibration displacement are calculated.
  • the obtained values are presented in the form of matrices, for example: VRMS] UMAX] ⁇ ⁇ root-mean-square values and maximum values of vibration velocities in three mutually orthogonal planes recorded several times at the same equipment points, where K is the number of measurements, L is the number of points.
  • the covariance matrix is decomposed using singular decomposition to obtain eigenvectors and eigenvalues where U n are eigenvectors (directions of greatest dispersion); L p - eigenvalue (dispersion fraction of the parameter in the direction of the corresponding vector).
  • the obtained data are projected onto the principal components with the formation of clusters corresponding to the measurements at each point in the space of the principal components.
  • the standard interval is determined, formed as the distance range between the clusters of previous measurements, and a conclusion is made about the full serviceability of the diesel generator if more than 50% of the clusters of current measurements fall into the standard interval or about the presence of defects in the operation of the diesel generator if less than 50% of the clusters hit current measurements within the standard interval, or about a diesel generator malfunction if more than 50% of the clusters fall below the border of the standard interval.
  • the described method was used in the diagnosis of diesel generator sets of the type 15D-100, 12ZV40 / 48 + S2445-12, ZVEZDA- 6000BC-MTU, operated at Novovoronezh, Smolensk, Rostov NPPs, and can be used in the diagnostics of diesel generator sets of AS D-5600, DG-4000, AS-803 and AS-808 types, operated at other NPPs.
  • Using the proposed method allows you to determine the technical condition of the diesel generator, promptly and timely identify deviations in its operation.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технической диагностике. Способ заключается в проведении измерений значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, установленных в контрольных точках дизель-генератора. Измеряют виброускорения в контрольных точках заведомо исправного работающего дизель-генератора, а затем осуществляют измерение виброускорения в контрольных точках дизель-генератора при его эксплуатации с регламентируемой периодичностью. Дополнительно измеряют температуру и интенсивность ультразвукового сигнала в этих же контрольных точках и определяют среднеквадратичные значения интенсивности ультразвукового сигнала, температуры и виброускорения. Вычисляют по измеренным значениям виброускорения среднеквадратичные значения виброскорости и виброперемещения, определяют расстояния между кластерами предыдущих измерений и делают вывод об исправности дизель-генератора. Технический результат 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 безопасности технологического оборудования установок.

Description

Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации
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 техническому решению 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 дизель-генератора 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 дизель-генератора 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 дизель-генератора при попадании более 50% кластеров ниже границы нормативного интервала.
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 дизель-генератора 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 щеточно-коллекторный 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 фокусировки 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-бОООВС-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 виброускорения, 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 секунда.
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:
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000011_0001
VRMS] УМАХ]} ~ 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 соответствовало нулю, а дисперсия единице) и вычисляют ковариационные матрицы:
Figure imgf000011_0002
Ковариационную матрицу подвергают разложению с помощью сингулярной декомпозиции с получением собственных векторов и собственных значений
Figure imgf000011_0003
где Un - собственные векторы (направления наибольшей дисперсии); Лп - 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 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.
Описанный способ был использован при диагностике дизель- генераторных установок типа 15Д-100, 12ZV40/48+S2445-12, ЗВЕЗДА- 6000BC-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.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. 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.
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.
PCT/RU2020/000637 2020-09-01 2020-11-27 Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации WO2022050863A1 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080102621.4A CN115836196A (zh) 2020-09-01 2020-11-27 柴油发电机技术状况操作中监控方法
JP2023512782A JP7462833B2 (ja) 2020-09-01 2020-11-27 運転中のディーゼル発電機の技術的状態を監視する方法
EP20952615.1A EP4209768A1 (en) 2020-09-01 2020-11-27 Method for monitoring the technical condition of a diesel generator when in operation
CA3191229A CA3191229A1 (en) 2020-09-01 2020-11-27 Method for monitoring the technical condition of a diesel generator when in operation
US18/024,249 US20230266201A1 (en) 2020-09-01 2020-11-27 Method for monitoring the technical condition of a diesel generator when in operation
BR112022027066A BR112022027066A2 (pt) 2020-09-01 2020-11-27 Método de monitoramento da condição técnica de um gerador a diesel em operação
KR1020237007327A KR20230058405A (ko) 2020-09-01 2020-11-27 작동 중인 디젤 발전기 기술적 조건 모니터링 기법
ZA2023/00143A ZA202300143B (en) 2020-09-01 2023-01-03 Method for monitoring the technical condition of a diesel generator when in operation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128924 2020-09-01
RU2020128924A RU2753156C1 (ru) 2020-09-01 2020-09-01 Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022050863A1 true WO2022050863A1 (ru) 2022-03-10

Family

ID=77349178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000637 WO2022050863A1 (ru) 2020-09-01 2020-11-27 Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20230266201A1 (ru)
EP (1) EP4209768A1 (ru)
JP (1) JP7462833B2 (ru)
KR (1) KR20230058405A (ru)
CN (1) CN115836196A (ru)
BR (1) BR112022027066A2 (ru)
CA (1) CA3191229A1 (ru)
RU (1) RU2753156C1 (ru)
WO (1) WO2022050863A1 (ru)
ZA (1) ZA202300143B (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115859092A (zh) * 2022-12-01 2023-03-28 南京天洑软件有限公司 一种基于主成分分解的发电机绕组温度预警方法及装置
CN116498435A (zh) * 2023-07-03 2023-07-28 西安陕柴重工核应急装备有限公司 基于柴油发电机组的使用状态监控方法及装置
CN115163323B (zh) * 2022-06-27 2023-09-29 北京理工大学 基于振动信号的柴油机喷油时刻动态优化方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2338609C1 (ru) * 2007-01-09 2008-11-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") Способ диагностики резонансной вибрации и управления многоклетьевым станом холодной прокатки полос и устройство для его осуществления
RU2484442C1 (ru) * 2011-11-22 2013-06-10 Александр Владимирович Иванов Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель
US9778080B2 (en) * 2013-04-29 2017-10-03 Emerson Electric (Us) Holding Corporation (Chile) Limitada Selective decimation and analysis of oversampled data
RU2640387C2 (ru) 2012-06-27 2017-12-28 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Способы и устройства для использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления технологическим процессом
RU2682839C1 (ru) * 2018-05-24 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации
RU2728485C1 (ru) * 2019-12-13 2020-07-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Способ мультифункциональной диагностики подшипниковых узлов и устройство его реализации в интегральном исполнении

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5101396B2 (ja) 2008-05-29 2012-12-19 三菱重工業株式会社 健全性診断方法及びプログラム並びに風車の健全性診断装置
JP2019023771A (ja) 2015-12-16 2019-02-14 三菱電機株式会社 故障診断装置
JP6854595B2 (ja) 2016-05-31 2021-04-07 旭化成エンジニアリング株式会社 ディーゼルエンジンのすべり軸受の診断装置
EP3649568B1 (en) 2017-07-04 2024-05-01 Vrije Universiteit Brussel Method for automatic detection of physical modes in a modal analysis model
US20190033843A1 (en) 2017-07-26 2019-01-31 Caterpillar Inc. System and method for detecting abnormal operating condition of genset power system component

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2338609C1 (ru) * 2007-01-09 2008-11-20 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") Способ диагностики резонансной вибрации и управления многоклетьевым станом холодной прокатки полос и устройство для его осуществления
RU2484442C1 (ru) * 2011-11-22 2013-06-10 Александр Владимирович Иванов Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель
RU2640387C2 (ru) 2012-06-27 2017-12-28 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Способы и устройства для использования данных о вибрациях для определения состояния устройства управления технологическим процессом
US9778080B2 (en) * 2013-04-29 2017-10-03 Emerson Electric (Us) Holding Corporation (Chile) Limitada Selective decimation and analysis of oversampled data
RU2682839C1 (ru) * 2018-05-24 2019-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации
RU2728485C1 (ru) * 2019-12-13 2020-07-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Способ мультифункциональной диагностики подшипниковых узлов и устройство его реализации в интегральном исполнении

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115163323B (zh) * 2022-06-27 2023-09-29 北京理工大学 基于振动信号的柴油机喷油时刻动态优化方法和装置
CN115859092A (zh) * 2022-12-01 2023-03-28 南京天洑软件有限公司 一种基于主成分分解的发电机绕组温度预警方法及装置
CN115859092B (zh) * 2022-12-01 2023-11-17 南京天洑软件有限公司 一种基于主成分分解的发电机绕组温度预警方法及装置
CN116498435A (zh) * 2023-07-03 2023-07-28 西安陕柴重工核应急装备有限公司 基于柴油发电机组的使用状态监控方法及装置
CN116498435B (zh) * 2023-07-03 2023-09-15 西安陕柴重工核应急装备有限公司 基于柴油发电机组的使用状态监控方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2753156C1 (ru) 2021-08-12
KR20230058405A (ko) 2023-05-03
BR112022027066A2 (pt) 2023-03-14
CA3191229A1 (en) 2022-03-10
CN115836196A (zh) 2023-03-21
US20230266201A1 (en) 2023-08-24
EP4209768A1 (en) 2023-07-12
ZA202300143B (en) 2023-09-27
JP7462833B2 (ja) 2024-04-05
JP2023540689A (ja) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022050863A1 (ru) Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации
CN108008718B (zh) 基于模型的智能型船舶机舱监测报警系统
KR101275702B1 (ko) 진동신호를 이용한 기어박스의 결함진단 및 결함검출방법 및 그 장치
CN109477464A (zh) 机械设备，尤其是风力涡轮机的状态监控
US20190033843A1 (en) System and method for detecting abnormal operating condition of genset power system component
CN115539139A (zh) 一种汽轮机安全性的监测方法
Kamran et al. Diagnostics of reciprocating machines using vibration analysis and ultrasound techniques
Lin et al. Development of a diagnostic tool for condition monitoring of rotating machinery
Lim et al. Improved blade fault diagnosis using discrete Blade Passing Energy Packet and rotor dynamics wavelet analysis
EA044033B1 (ru) Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации
RU2478923C2 (ru) Способ диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя
RU2682839C1 (ru) Способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации
Lus Vibro-acoustic methods in marine diesel engines diagnostics
Grajales et al. Engine diagnosis based on vibration analysis using different fuel blends
EP4269775A1 (en) Method and device for detecting misfiring cylinder of reciprocating internal-combustion engine by using torsional vibration signal
Ahmadi et al. Vibration analysis of Kartini reactor secondary cooling pump using FFT analyzer
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
Sinnasamy et al. RECOGNITION OF MOST COMMON DIESEL ENGINE CONDITION MONITORING METHODS.
RU2360148C1 (ru) Способ повышения надежности работы центробежного перекачивающего агрегата углеводородного сырья и система диагностирования его технического состояния
Grządziela et al. An application of order tracking procedure for diagnosis technical state of rotor system in shut-down process
Listewnik et al. Preliminary evaluation of effective vibration analysis for the fault diagnosis of natural gas engine-driven compressor
Deshpande et al. Vibration Signature Analysis of Reciprocating Element in Machines using MATLAB and LabVIEW
Muñoz et al. Engine diagnosis method based on vibration and acoustic emission energy
Κωνσταντόπουλος Methοds οf mοnitοring and diagnοsis οf diesel engine failures
KR20030018920A (ko) 내연기관의 크랭크 축 경도 검사 시스템 및 그 검사방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20952615

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112022027066

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023512782

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3191229

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112022027066

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20221230

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020952615

Country of ref document: EP

Effective date: 20230403

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 523442738

Country of ref document: SA