(21), (22) Заявка: 2008108198/06, 05.03.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
05.03.2008
(43) Дата публикации заявки: 10.09.2009
(46) Опубликовано: 27.01.2010
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
ЕР 1323927 А1, 02.07.2003. SU 469812 A1, 05.05.1975. SU 1255725 А1, 07.09.1986. SU 1661465 A1, 07.07.1991. JP 63195360 A, 12.08.1988. JP 63065154 A, 23.03.1988. JP 8061112 A, 05.03.1996. JP 6241128 A, 30.08.1994. JP 7083102 A, 28.03.1995. JP 6159121 A, 07.06.1994. SU 987140 А1, 07.01.1983. DE 10237416 А1, 26.02.2004.
Адрес для переписки:
117105, Москва, Новоданиловская наб., 2, к.1, ФГОУ Московская государственная академия водного транспорта, патентный отдел
|
(72) Автор(ы):
Толшин Валерий Иннокентьевич (RU), Минаев Алексей Юрьевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
ФГОУ Московская государственная академия водного транспорта (RU)
|
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА ПО ПОМПАЖУ СУДОВОГО ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДИЗЕЛЯ С ТУРБОНАДДУВОМ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ НА БОРТУ СУДНА
(57) Реферат:
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к диагностике судовых дизелей. Изобретение позволяет упростить конструкцию и расширить диагностические возможности устройства. Устройство для определения запаса по помпажу судового четырехтактного дизеля с турбонаддувом при измерениях на борту судна включает в себя датчик давления наддува, давления на входе в компрессор, датчик температуры на входе в компрессор, датчик расхода топлива, расчетный блок и датчик кислорода в отработавших газах дизеля, служащий для определения коэффициента избытка воздуха. Информация от датчиков поступает в расчетный блок, в который предварительно должна быть загружена характеристика контролируемого компрессора. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области водного транспорта, в частности к диагностике судовых дизелей.
Известна электронная система контроля работы турбокомпрессора, позволяющая своевременно определять предстоящий переход компрессора в режим помпажа (заявка Германии 10237416, МПК7 F02B 37/12. DaimlerChrysler AG, Fischle Michael, Springer Ulrich, Streu Daniel. 10237416.3; Заявл. 16.08.2002; Опубл. 26.02.2004).
В качестве аналога также может быть назван способ определения помпажа компрессора в системе турбонаддува, предусматривающий анализ волновых явлений, отражающего наступление режима помпажа, обработку первичного сигнала с использованием фильтра для выделения волновых явлений, специфических для помпажа, сопоставление амплитуды обработанного сигнала с заданным граничным уровнем для суждения о наличии помпажа [1].
Основным недостатком этого способа является высокая стоимость приборов, используемых для анализа волновых явлений в компрессоре, что позволяет определить помпаж, когда он уже наступил. Кроме того, данный способ не позволяет определить запас по помпажу.
Предлагаемое устройство для определения запаса по помпажу судового четырехтактного дизеля с турбонаддувом при измерениях на борту судна включает в себя помимо штатных измерительных приборов (датчик давления наддува, датчик давления на входе в компрессор, датчик температуры на входе в компрессор, датчик расхода топлива) датчик кислорода в отработавших газах дизеля, служащий для определения коэффициента избытка воздуха.
Информация от датчиков поступает в расчетный блок, в который предварительно должна быть загружена характеристика контролируемого компрессора (фиг.1). Запас по помпажу выражается в процентах и находится по формуле

где kпр – приведенная степень повышения давления;
kпомп – степень повышения давления на линии помпажа при неизменной частоте вращения турбокомпрессора;
Gпр – приведенный расход воздуха через компрессор;
Gпомп – расход воздуха через компрессор на линии помпажа при неизменной частоте вращения турбокомпрессора.
Приведенная степень повышения давления:

где Pkc – давление наддувочного воздуха после компрессора;
Рd – давление воздуха на входе в компрессор;
Td – температура воздуха на входе в компрессор;
Td н – температура воздуха на входе в компрессор при нормальных условиях (Td н=293 К);
Приведенный расход воздуха через компрессор:

где Gair – расход воздуха через компрессор;
Рd н – давление воздуха на входе в компрессор при нормальных условиях (Рd н=101325 Па).
Расход воздуха через компрессор:

где 1 – коэффициент избытка воздуха;
L0 – теоретическая масса воздуха, необходимая для сгорания 1 кг топлива (L0=14,3 кг/кг);
В – часовой расход топлива.
Коэффициент избытка воздуха:

где r02 – концентрация кислорода в отработавших газах дизеля;
rN2 – концентрация азота в отработавших газах дизеля (rN2=0,79).
Определив приведенные расход воздуха и степень повышения давления в компрессоре, расчетный блок определяет точку, в которой в данный момент работает компрессор, достраивает эквидистантную кривую оборотов компрессора до линии помпажа и определяет запас по помпажу на данном режиме работы компрессора (фиг.2).
При значении запаса по помпажу меньше критического расчетный блок подает сигнал к исполнительным механизмам, предпринимающим действия к предотвращению помпажа. К таким действиям могут относиться уменьшение подачи топлива, изменение положения лопаток регулируемого соплового аппарата турбины и т.д.
В предлагаемом устройстве в отличие от предложенных ранее, в которых коэффициент избытка воздуха определяется по датчику расхода воздуха (перепад давления на мерной шайбе и т.п.), для диагностики дизеля с турбонаддувом используется – зонд, измеряющий концентрацию кислорода в отработавших газах дизеля.
Формула изобретения
Устройство для определения запаса по помпажу судового четырехтактного дизеля с турбонаддувом при измерениях на борту судна, включающее в себя датчик давления наддува, давления на входе в компрессор, датчик температуры на входе в компрессор, датчик расхода топлива, расчетный блок и датчик кислорода в отработавших газах дизеля, служащий для определения коэффициента избытка воздуха, причем информация от датчиков поступает в расчетный блок, в который предварительно должна быть загружена характеристика контролируемого компрессора.
РИСУНКИ
|