CN115836196A - 柴油发电机技术状况操作中监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于技术诊断。本方法是使用在柴油发电机控制点上三个相互正交平面内安装的振动传感器测量的振动加速度值。在已知完好且运行中的柴油发电机的控制点处测量振动加速度值，然后在运行中的柴油发电机上按指定的周期进行其控制点上的振动加速度值随后的测量。额外测量在同一控制点上的温度值与超声波信号强度值并判定超声波信号强度值、温度与震动加速值的均方根值。按已测量的振动加速度值计算震动速度与震动移动的均方根值，确定上数次测量聚类之间的距离并做出关于柴油发电完整性的结论。技术结果在于确保通过进行定期测量并相互对比以获得计算结果方法而及时发现柴油发电机工作中缺陷的发现，从而确保装置工艺设备安全性。

Description

柴油发电机技术状况操作中监控方法

发明属于技术诊断领域，其中属于项目，主要往复行动设备，其中包括柴油发电机的技术状况确定方法，可以用于监控电动驱动设备与柴油发电机、转载机器、原子核能装置管理和保护驱动器的监控和管理保护，用于诊断、参数监控与监控结果显示，推出柴油发电装置维修推荐和指出。

已知将震动数据用于确定工艺流程管理机器状况的方法和机器（俄罗斯联邦第2640387号专利）。该方法中，校准时将震动数据用于确定工艺流程管理机器的状况，同时基于最初震动数据计算管理机器的操作限值，收集管理机器有关的操作数据。 操作数据指出与管理有关的寿命。此外，基于所指出的操作数据，进行操作极限值更新。 更新的操作极限值指出与管理机器有关寿命的减少。然后从第一台传感器收集震动监控电路校准后第二次诊断数据并确定工艺流程管理机器在诊断数据超过所更新操作极限值时的状况。 在已所知的发明中已解决基于行动步骤与从传感器到接收器传输数据的基础上管理任何经典技术工艺流程任务，像已知发明类似发明中一样。

已知的方法不允许在操作中进行柴油发电机组件的震动诊断以及评价技术保养的必要性。

所推出技术方案最邻近的类似物是船用柴油发电机操作中技术状况监控方法（俄罗斯联邦发明专利第2682839号），包括在垂直、轴向、横向方向上震动信号，从涡轮压缩机、发动机进气排气系统组件与摇动轴、发动机支腿、发电机轴承壳体与发电机支腿、柴油发电机支腿与基础上安装的传感器读取的振动加速度值、震动速度值与震动移动值的测量和处理，所测信号随后转变成窄带震动加速谱、震动速度谱、震动移动谱以及所指定操作诊断参数限值水平参数的超出部位的确定。

最近类似方法的缺点是，缺席通过确定监控参数受控参数的变更趋势而评价柴油发电机的状况。

本次所提出发明解决的任务是确定柴油发电机技术状况，以分析其进一步未经维修使用的可能性，以及以便通过共同分析性质不同诊断数据的共同分析而提高柴油发电装置故障发生后早期阶段上发现故障的效率。

本发明达到的技术结果在于确保通过进行定期测量并相互对比以获得计算结果方法而及时发现柴油发电机工作中缺陷的发现，从而确保装置工艺设备工艺安全性。

发明的内容是，用在柴油发电机控制点上安装的振动传感器在相垂直的三个平面上进行震动加速初测为核心的柴油发电机技术状况操作中监控方法中，推荐在已知完好运行中柴油发电机控制点上提前进行震动加速值初测，然后按柴油发电机操作中指定的周期在控制点上进行以下的震动加速值测量，同时应在还是这些控制点上额外进行温度值与超声波信号强度值测量并确定超声波信号、温度与震动加速值的均方根值，以及根据实测震动加速值测出震动速度值与震动移动值均方根值，获取的数值以矩阵的形式输出，然后进行以被获得均方根值的归一化，通过计算协方差矩阵与其奇异值分解获得特征矢量与特征值，然后通过所获得数据摄影到主要组分形成相应于主要组分空间中每一点的测量值的组群，此后，确定做为先前测量的组群之间距离范围而形成标准间隔，并在当前测量50%以上放在标准范围时结论柴油发电机完好，或在当前测量50%以下放在标准范围时结论柴油发电机运行中有缺陷，或在当前测量50%以上放在标准范围之下时结论柴油发电机上有故障。

此外推荐在支架和柴油机固定点、柴油机壳体上以及近于柴油机、涡轮压缩机、水泵油泵支架的地方以及在发电机支架与支撑框与其轴承组件上选择安装振动传感器的控制点。

用于测量超声波信号强度的额外控制点，推荐优先在气缸与其高压燃油泵、构造轴承锚杆连结、分配轴滑动轴承、发电机、水泵与油泵上选择。

推荐在发电机轴承、气缸排气支管、高压燃油泵、观察孔、柴油机冷却水泵壳体、吹起风冷却水泵、油泵与发电机上优先选择用于测量温度值的额外控制点。

此外，推荐用热像仪测量温度，且震动加速、温度与超声波信号强度按3个月1次的周期进行测量。

推荐的方法通过如下的方法实现。

首先用振动传感器进行已知工作状态完好柴油发电机三个相垂直平面上震动加速值的初测，以及测量温度值与超声波信号强度值。

这些测量的结果应该记录，因为随后获取的测量结果将与其比较。

在柴油发电机上柴油发电机控制点，比如在支架和柴油机固定点、柴油机壳体上以及近于柴油机、涡轮压缩机、水泵油泵支架的地方以及在发电机支架与支撑框与其轴承组件上安装振动传感器。当作无线三坐标传感器比如可以使用«VS-3D»型传感器。传感器安装时，应确保是否有信号并在不少于一秒钟内进行记录。

推荐的方法此外规定监控悬挂的装置：位于轴承位置附近的涡轮压缩机、油泵与水泵。

柴油机的排列设计规定一排(15Д-100, АС-803与АС-808) 或两排(АСД-5600, ДГ-4000)布置气缸。上摇动轴、下摇动轴的轴承，可以在右舷与左舷上的主轴承所在位置的区域内监控。 诊断时可以通过观察孔直接监控高压燃油泵、喷嘴与气缸。

柴油发电装置配套的发电机为同步的机器，由不动定子与滑动轴承上转动的转子组成。就像所有同步机器上一样，转子是一种通过电刷整流装置供电的电磁。电力机器的完整性，首先根据钉子线圈和轴承的状态决定。同步机器操作中，经常发生转子电刷整流供电的困难，该供电也是必须监控。

变分法监控适用于从是否能操作的视角全面检查设备。控制点上震动水平震动监控后将震动参数与为此类结构机器规定的标准值比较方法，允许做出结论，该装置是否可以进一步操作。振动信号不仅对受控设备中的局部振荡过程敏感，而且对设备中的所有过程都敏感（广义指标）。

对柴油机进行温度监控允许及时发现不保障柴油机必要工作过程的燃料设备的元件。监控允许使得能够快速恢复柴油机必要的动力、经济和环境特性。此外，燃料设备元件的运作控制允许评估维修质量，并在必要时采取适当的措施以改善柴油机的技术状况。气缸排气支管温度或废气温度、工作介质温度、各缸内最大燃烧压力的监控，表征各缸的均匀性和柴油机的整体效率。柴油机框架及其主要装置的温度状态监控，使得识别温度场明显变化的位置，这显然是柴油机配合节点与部件中阻力（摩擦）增加的后果。

温度用热像仪，比如Testo 890-2型，测量，通过指向发电机轴承安装部位、气缸排气支管、高压燃油泵、观察孔、柴油机冷却水泵壳体、吹起风冷却水泵、油泵与发电机，随后自动或手动对焦并在仪器内存中保存热像图示。V型和直列式柴油机曲轴轴承的热成像，通过控制用曲轴轴承润滑所提供润滑油清洗的观察孔温度监控即可。

超声波信号强度监控，通过在气缸与其高压燃油泵、构造轴承锚杆连结、分配轴滑动轴承、发电机、水泵与油泵上进行测量而实现。记录通过在控制点上安装SDT-270型超声波测量仪接触式探针而实现。

在V形气缸布置的柴油机（12ZV40 / 48 + S2445-12，ZVEZDA-BOOOVS-MTU型柴油发电机）中，曲柄机构中发生的所有振动都会被发动机外壳感受。曲轴放置在主轴承的盖内，主轴承用螺栓在发动机外壳上固定，为了增加发动机外壳下部的刚度，每个主轴承平面内布置横向锚固连接。发动机机壳左右两侧是配气机构的凸轮轴。曲轴轴承的超声波检测可以从一侧进行，可以通过接受曲轴架轴承载荷的锚固连接方便地进行。左右两侧凸轮轴轴承超声波参数只能在机体（骨架）上控制。V型柴油发动机的设计允许对位于左舷和右舷的每个高压燃油泵和气缸衬套进行超声波检测。

在初始测量完成之后，在柴油发电机运营机构规范指定的使用周期下，例如每三个月一次，在柴油发电机的相同控制点上进行超声波信号的振动加速度、温度和超声波信号强度值的后续测量。

每个控制点上的振动记录时间由柴油机轴的标称转速决定。在记录时间内，以可靠地控制结构元件，转数必须至少为10。推荐的记录时间为1秒。

设备在额定功率下工作时进行监控。相应于设备分类组的两种或三种技术状况参数的同时记录，允许通过在n-维区域中展示数据，数据组中心与中心间距计算出进行全面的评估。不同时间所记录数据样本之间的距离值是设备状况变化的综合指标。

进行上述测量后，计算出超声波信号强度、温度和振动加速度的均方根值。随后按已测量的振动加速度值计算出震动速度与震动移动的均方根值。

得到的值以矩阵的形式呈现，例如：

其中

是在同一设备点多次记录的三个相互正交平面内振动速度的均方根值和最大值，其中K是测量次数，L是点数。

超声波信号的温度值和强度值以相同矩阵的形式呈现。

然后，对参数进行归一化（使得每列中元素的数学期望值对应于零，方差为1）并计算出协方差矩阵：

使用奇异分解对协方差矩阵进行分解，得到特征向量和特征值

其中 U _n 是特征向量（最大方差方向）；λ _n - 是特征值（参数在相应向量方向上的方差分数）。

然后将获得的数据投影到主成分上，形成与主成分空间中每个点的测量相对应的组群。之后，确定做为先前测量的组群之间距离范围而形成标准间隔，并在当前测量50%以上放在标准范围时结论柴油发电机完好，或在当前测量50%以下放在标准范围时结论柴油发电机运行中有缺陷，或在当前测量50%以上放在标准范围之下时结论柴油发电机上有故障。

所述方法可适用于新沃罗涅日、斯摩棱斯克、罗斯托夫核电站运行的15Д-100,12ZV40/48+S2445-12, ZVEZDA6000BC-MTU型柴油发电机组的诊断，也可用于其他核电站运行的ASD-5600, DG-4000, AS-803 与 AS-808型柴油发电机组的诊断。

使用所建议的方法可以确定柴油发电机的技术状况，及时识别其运行中的偏差。

Claims (6)

1.柴油发电机运行中技术状况一种控制方法，是使用在柴油发电机控制点上安装的振动传感器测量三个相互正交平面内的振动加速度值，其特征是，在已知工作完好且运行中柴油发电机的控制点处测量振动加速度值，然后在运行中的柴油发电机上按指定的周期进行其控制点上的振动加速度值随后的测量，同时应在还是这些控制点上额外进行温度值与超声波信号强度值测量并确定超声波信号、温度与震动加速值的均方根值，以及根据实测震动加速值测出震动速度值与震动移动值均方根值，获取的数值以矩阵的形式输出，然后进行以被获得均方根值的归一化，通过计算协方差矩阵与其奇异值分解获得特征矢量与特征值，然后通过所获得数据摄影到主要组分形成相应于主要组分空间中每一点的测量值的组群，此后，确定做为先前测量的组群之间距离范围而形成标准间隔，并在当前测量50%以上放在标准范围时结论柴油发电机完好，或在当前测量50%以下放在标准范围时结论柴油发电机运行中有缺陷，或在当前测量50%以上放在标准范围之下时结论柴油发电机上有故障。

2.根据权利要求1所述的柴油发电机技术状况一种监控方法，其特征是，在支架和柴油机固定点、柴油机壳体上以及近于柴油机、涡轮压缩机、水泵油泵支架的地方以及在发电机支架与支撑框与其轴承组件上选择安装振动传感器的控制点。

3.根据权利要求1所述的柴油发电机技术状况一种监控方法，其特征是，在气缸与其高压燃油泵、构造轴承锚杆连结、分配轴滑动轴承、发电机、水泵与油泵上选择用于测量超声波信号强度的额外控制点。

4.根据权利要求1所述的柴油发电机技术状况一种监控方法，其特征是，在发电机轴承、气缸排气支管、高压燃油泵、观察孔、柴油机冷却水泵壳体、吹起风冷却水泵、油泵与发电机上选择用于测量温度值的额外控制点。

5.根据权利要求1所述的柴油发电机技术状况一种监控方法，其特征是，用热像仪测量温度。

6.根据权利要求1所述的柴油发电机技术状况一种监控方法，其特征是，震动加速值、温度值与超声波信号强度按3个月1次的周期进行测量。