СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ШАТУННИХ ПІДШИПНИКІВ КОЛІНЧАСТИХ ВАЛІВ СУДНОВИХ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ
Анотація
Вступ. З розвитком нових технологій значно розширилися можливості створення повністю автоматизованих систем діагностування, що особливо необхідно в разі складної обробки сигналів датчиків діагностичної системи. Сучасні конструкції датчиків забезпечують термокомпенсацію, одночасне вимірювання декількох параметрів та відрізняються великою надійністю (набагато вищою, ніж раніше), що полегшує побудову комплексних автоматизованих систем діагностування. Мета. Статтю присвячено розробленню прямого безперервного контролю температури підшипників шатунної шийки, що дасть змогу забезпечити більш раннє виявлення порушення режиму змащення обертових підшипників колінчастих валів суднових двигунів внутрішнього згоряння, та моделюванню процесу перегріву нижньої головки шатуна в разі порушення функціонування системи змащення. Результати. Запропоновано варіант конструкції датчика температури шатунного підшипника, який, на відміну від способу вимірювання з використанням радіотехнології поверхневої акустичної хвилі (SAW), має активний датчик температури та електрогенеруючий термоелемент. Такий пристрій може працювати в режимі як вимірювання температури, так і сигналізатора критичної температури. У першому варіанті постійно здійснюється передача та реєстрація температури вимірюваного об’єкта, а в другому – активація вихідного сигналу датчика за критичного значення температури підшипника та, відповідно, збільшення температурного градієнта на термоелементі. В останньому варіанті зростання температури об’єкта вимірювання призводить до підвищення електричної потужності термоелектричного елемента та в разі досягнення порогового значення температури здійснюється активація передачі аварійного сигналу модулем бездротової передачі даних до модуля бездротового прийому даних. Для визначення градієнта температур і подальшого конструювання датчика, а також вибору параметрів термоелектричного модуля наведено результати комп’ютерного моделювання процесу нагріву шатунного підшипника на прикладі дизельного двигуна МаК М32С. Висновки. Отримані результати системного моделювання вказують на те, що процес зміни температури шатунних підшипників є досить швидким, а тому потребує швидкої реєстрації критичного зростання температури системами безперервного моніторингу. Поставлене завдання можна вирішити шляхом модернізації таких систем дистанційними перетворювачами температури запропонованої конструкції.
Завантаження
Посилання
2. Marine Systems and Equipment Prognostics and Health Management: A Systematic Review from Health Condition Monitoring to Maintenance Strategy / Peng Zhang, Zeyu Gao, Lele Cao, Fangyang Dong, Yongjiu Zou, Kai Wang, Yuewen Zhang, Peiting Sun. Machines. 2022. Vol. 10. Iss. 2. Р. 72–125. URL: https://doi.org/10.3390/machines10020072
3. Vencl A., Rac A. Diesel engine crankshaft journal bearings failures: Case study. Engineering Failure Analysis. 2014. Vol. 44. P. 217–228. URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.05.014
4. Ligier J.-L., Noel B. Friction Reduction and Reliability for Engines Bearings. Lubricants. 2015. Vol. 3. Iss. 3. P. 569–596. DOI: 10.3390/lubricants3030569
5. Thermoelectric effect of wear of alloy bearing / Jun Zhua, Hongliang Gao, Da-neng Pi, Zhong-qing Xie, Lei Mei. Engineering Failure Analysis. 2019. Vol. 103. P. 376–383. URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.04.030
6. Townsend J., Affan Badar M., Szekerces J. Updating temperature monitoring on reciprocating compressor connecting rods to improve reliability. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2016. Vol. 19. Iss. 1. P. 566–573. URL: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2015.09.012
7. Jia Y., Henao-Sepulveda J., Toledo-Quinones M. Wireless temperature sensor for bearing health monitoring. Proceedings volume 5391 “Smart Structures and Materials 2004: Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems” (March 14–18, 2006). San Diego, 2004. DOI: 10.1117/12.539578
8. Biao Wan, Jianguo Yang, Sicong Sun. A Method for Monitoring Lubrication Conditions of Journal Bearings in a Diesel Engine Based on Contact Potential. Appl. Sci. 2020. Vol. 10. Iss. 15. P. 5199–5211. DOI: 10.3390/app10155199
9. Henao-Sepulveda J., Toledo-Quinones M., Jia Y. Contactless Monitoring of Ball Bearing Temperature. 2005 IEEE: Instrumentation and Measurement Technology Conference Proceedings. 2005. P. 1571–1573. DOI: 10.1109/IMTC.2005.1604416
10. RF-Powered Wireless Sensor Circuits for Temperature Monitoring / J. Henao-Sepulveda, P. Robles-Rodriguez, M. Toledo-Quiniones, Y. Jia. Circuits and Systems. MWSCAS '06. 49th IEEE International Midwest Symposium. 2006. Vol. 2. P. 628–631.
11. Keogh P., Gomiciaga R., Khonsari M. CFD based design techniques for thermal prediction in a generic two-axial groove hydrodynamic journal bearing. J. Tribol. 1997. Vol. 119. P. 428–435. URL: https://doi.org/10.1115/1.2833511
12. Radar based sensors – a new technology for real-time, direct temperature monitoring of crank and crosshead bearings of diesels and hazardous media reciprocating compressors / S. Fossen, E. Gemdjian, L. Cornelius, J. Turney. Proceedings of the thirty-fifth turbomachinery symposium. 2006. P. 92–107. URL: https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/163187/13-FOSSEN.pdf?sequence=1&isAllowed=y
