ВІБРОАКУСТИЧНА ДІАГНОСТИКА ТУРБОКОМПРЕСОРА СУДНОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГУНА
Анотація
Вступ. Сучасні турбонагнітачі суднових дизельних двигунів мають високий коефіцієнт підвищення тиску в компресорі – до 5 і вище. Вони створюють високий тиск наддувочного повітря, тим самим забезпечуючи високу питому потужність і високоефективну роботу суднового двигуна з низьким викидом оксидів вуглецю та сажі. Серед іншого, висока економічність дизельних двигунів MAN MC і MAN ME з фактичною питомою витратою палива на рівні 160–170 г/ кВт·год забезпечується високим тиском наддувочного повітря. При зниженні ефективності роботи турбонагнітача, потужність і економічність дизельного двигуна швидко знижуються, а рівень викидів оксидів вуглецю та сажі зростає. Допустимий рівень шкідливих викидів при експлуатації суднових дизельних двигунів обмежений чинними вимогами Міжнародної морської організації. Оскільки переважна більшість морських транспортних суден різного класу має дизельні двигуни, питання їх ефективної та безпечної експлуатації є безумовно актуальним. У статті представлено метод віброакустичної діагностики турбокомпресора суднового дизельного двигуна в умовах експлуатації, коли необхідно оперативно визначити миттєву частоту обертання турбокомпресора та рівня вібрації ротора. Метод полягає в аналізі віброакустичного сигналу, який формується компресором турбонагнітача під час роботи дизельного двигуна під навантаженням. Результати. Спектральний аналіз показує, що лопатки компресора генерують коливання, які завжди присутні в спектрі загальної вібрації турбонагнітача незалежно від його технічного стану. «Лопаткова» гармоніка, яка відповідає цим коливанням, в спектрі визначається за допомогою методу обмежень. Розрахована миттєва частота обертання турбокомпресора дозволяє проаналізувати амплітуду основної гармоніки в спектрі. Метод, представлений у статті, допомагає усунути спектральні витоки дискретного перетворення Фур’є (DFT), щоб оцінити амплітуду основної гармоніки. Подальший аналіз амплітуди основної гармоніки дозволяє ефективно оцінити рівень вібрації ротора турбокомпресора під час експлуатації. Метод можна застосувати на практиці за допомогою смартфона або комп’ютера, на якому встановлено спеціальне програмне забезпечення. Висновки. Запропонований метод може бути закладений в основу системи постійного моніторингу частоти і рівня вібрації турбокомпресора суднового дизельного двигуна.
Завантаження
Посилання
2. MAN B&W S60MC-C8.2-TII Project Guide. Available online: https://marine.man-es.com/applications/projectguides/2stroke/content/printed/S60MC-C8_2.pdf (accessed on 5 November 2020).
3. TCA Turbocharger Project Guide. Available online: https://turbocharger.mandieselturbo.com/docs/default-source/shopwaredocuments/tca.%20pdf?sfvrsn=2 (accessed on 5 November 2020).
4. Čampara, L., Hasanspahić, N., & Vujicic, S. (2018). Overview of MARPOL ANNEX VI regulations for prevention of air pollution from marine diesel engines. SHS Web of Conferences. 58. 01004. 10.1051/shsconf/20185801004.
5. Varbanets, R., & Karianskiy, A. (2012). Marine diesel engine performance analyze. Journal of Polish CIMAC. Energetic Aspects. Gdansk: Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology Gdansk University of Technology, 7 (1), 269–275.
6. Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., & Kučera, P. (2019). Dynamic load computational modelling of containers placed on a flat wagon at railroad ferry transportation. VIBROENGINEERING PROCEDIA 2019, Greater Noida (Delhi), India, 118–123, doi: 10.21595/vp.2019.21132
7. Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., & Kučera, P. (2020). Research of stability of containers in the combined trains during transportation by railroad ferry. MM SCIENCE JOURNAL, 3728–3733.
8. Solomatin, S. Foundations of technical diagnostics. Odessa, ONMU, 2007, 80 p.
9. Píštěk, V., Kučera, P., Fomin, O., & Lovska, A. (2020). Effective Mistuning Identification Method of Integrated Bladed Discs of Marine Engine Turbochargers. J. Mar. Sci. Eng. 8, 379.
10. Píštěk, V., Kučera, P., Fomin, O., Lovska, A., & Prokop, A. (2020). Acoustic Identification of Turbocharger Impeller Mistuning – A New Tool for Low Emission Engine Development. Appl. Sci., 10, 6394.
11. Zigelman, E., Skvortzov, D., & Loshinin, I. (2013). Study of Possibility for vibrodiagnostics of medium diesel generators. Izvestiya vuzov, 6, 42–48.
12. Varbanets, R., & Kucherenko, Y. (2013). Turbocharged Marine diesel engine frequency parameters monitoring. Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Marine equipment and technology. 1, 103–110.
13. Kostyukov, V., & Naumenko, A. (2009). Condition monitoring of reciprocating machines. – In: COMADEM 2009, 22nd Intern. Congress of Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management. San Sebastian (Spain): Fundacion TEKNIER, 113–120.
14. Naumenko, A. (2009). Real-time condition monitoring of reciprocating machines. In: The 6th Intern. Conf. on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies. Dublin (Ireland), 1202–1213.
15. ISO 10816 Series. Mechanical vibration: Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts.
16. EM-4015-BC, Analog Microphone Electret Condenser 1V~10V Omnidirectional (–44 dB ±3 dB @94 dB SPL) Solder Pads. Available online: https://www.soberton.com/em-4015-bc/ (accessed on 5 November 2020).
17. Otnes, R., & Enochson, L. Applied Time Series Analysis, by New York: Wiley, 1978, 428 p.
18. VTR564E32 ABB Turbo Systems. Available online: https://library.e.abb.com/public/18a4237f8f5b406e9a9a92aa74aeb501/ZTL2104.pdf (accessed on 5 November 2020).
19. Hanjin Dampier. Available online: https://www.atsb.gov.au/media/24941/mair184_001.pdf (accessed on 5 November 2020).
20. Fomin, O. V. (2015). Increase of the freight wagons ideality degree and prognostication of their evolution stages. Scientific Bulletin of National Mining University, 3, 68–76. http://nv.nmu.org.ua/index.php/en/monographs-and-innovations/monographs/1078-engcat/archive/2015/contents-no-3-2015/geotechnical-and-mining-mechanical-engineeringmachine-building/3040-increase-of-the-freight-wagons-ideality-degreeand-prognostication-of-their-evolution-stages
