Methοds οf mοnitοring and diagnοsis οf diesel engine failures

Abstract

Η παρούσα εργασία έχει βασικό στόχο την βιβλιογραφική επισκόπηση των βασικών μεθόδων παρακολούθησης λειτουργίας και διάγνωσης βλαβών κινητήρων diesel. Ο κινητήρας diesel είναι σήμερα η θερμική μηχανή με τον μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης σε σχέση με όλες τις άλλες γνωστές θερμικές μηχανές και κυρίως για το λόγο αυτό βρίσκει εφαρμογή τόσο στον τομέα των μεταφορών όσο και στον τομέα της ηλεκτροπαραγωγής. Η συνεχής χρήση των κινητήρων diesel απαιτεί υψηλή διαθεσιμότητα και πολύ υψηλή αξιοπιστία. Για το λόγο αυτό τις τελευταίες δεκαετίες έχουν αναπτυχθεί διάφορα συστήματα παρακολούθησης λειτουργίας και έγκαιρης διάγνωσης πιθανών βλαβών. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση των διαφόρων συστημάτων παρακολούθησης λειτουργίας και διάγνωσης βλαβών με σκοπό την κατανόηση της αρχής λειτουργίας τους, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων εκάστης μεθόδου και την τελική πρόταση της βέλτιστης – με βάση τα βιβλιογραφικά στοιχεία – μεθόδου. Με βάση την διεθνή βιβλιογραφία οι πιο ευρέως διαδεδομένες μέθοδοι διάγνωσης βλαβών κινητήρων diesel και στις οποίες επικεντρώνεται η παρούσα μελέτη είναι οι ακόλουθες: • Διαγνωστική μέθοδος με μέτρηση της πίεσης κυλίνδρου και θερμοδυναμική προσομοίωση της λειτουργίας εκάστου κυλίνδρου ενός κινητήρα diesel. • Διαγνωστική μέθοδος με μέτρηση και ανάλυση μηχανικών κραδασμών. • Διαγνωστική μέθοδος με μέτρηση και υπολογιστική ανάλυση στρεπτικών ταλαντώσεων στροφαλοφόρου άξονα. Στο 1ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας εξετάζονται οι διάφορες μέθοδοι συντήρησης. Στο 2ο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η διαγνωστική μέθοδος που βασίζεται στην μέτρηση της πίεσης κυλίνδρου και στην θερμορευστομηχανική προσομοίωση της λειτουργίας κάθε κυλίνδρου ενός κινητήρα diesel. Για την συγκεκριμένη μέθοδο αναλύεται διεξοδικά συγκεκριμένο παράδειγμα εφαρμογής της σε δίχρονη κύρια ναυτική μηχανή diesel και σε τετράχρονη ηλεκτρομηχανή πλοίου. Στο 3ο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η μέθοδος μέτρησης και ανάλυσης μηχανικών κραδασμών. Για την συγκεκριμένη μέθοδο παρατίθενται οι διεθνείς νόρμες εφαρμογής της σε μηχανές diesel με βάση πρότυπα κατασκευαστικών οίκων κινητήρων diesel και αναλύεται ένα παράδειγμα εφαρμογής της μεθόδου για την διαπίστωση εσφαλμένης ρύθμισης βαλβίδας εξαγωγής κινητήρα diesel. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαγνωστική μέθοδος της κατάστασης λειτουργίας ενός κινητήρα diesel η οποία βασίζεται στην μέτρηση και στην ανάλυση στρεπτικών ταλαντώσεων στροφαλοφόρου άξονα. Τέλος στο 5ο κεφάλαιο γίνεται σύγκριση του βαθμού αποτελεσματικότητας κάθε διαγνωστικής μεθόδου και προκρίνεται η βέλτιστη με βάση υφιστάμενα βιβλιογραφικά δεδομένα. Στο ίδιο κεφάλαιο παρατίθενται ορισμένες προτάσεις για μελλοντική επέκταση και βελτίωση της παρούσας εργασίας.