Система моніторингу шатунних підшипників колінчастих валів суднових двигунів внутрішнього згоряння

Abstract

З розвитком нових технологій значно розширилися можливості створення повністю автоматизованих систем діагностування, що особливо необхідно у разі складної обробки сигналів датчиків діагностичної системи. Сучасні конструкції датчиків забезпечують термокомпенсацію, одночасне вимірювання кількох параметрів та відрізняються великою надійністю (на кілька порядків вищою, ніж раніше), що полегшує побудову комплексних автоматизованих систем діагностування. Мета. Дана стаття присвячена розробці прямого безперервного контролю температури підшипників шатунної шийки, що дасть змогу забезпечити більш раннє виявлення порушення режиму мащення обертових підшипників колінчастих валів суднових двигунів внутрішнього згоряння та моделюванню процесу перегріву нижньої головки шатуна при порушенні функціонування системи мащення. 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 як в режимі вимірювання температури, так і режимі сигналізатору критичної температури. В першому варіанті постійно здійснюється передача та реєстрація температури вимірюваного об’єкту, а в другому – активація вихідного сигналу датчика при критичному значенні температури підшипника та відповідно збільшенні температурного градієнта на термоелементі. В останньому варіанті зростання температури об’єкту вимірювання призводить до підвищення електричної потужності термоелектричного елемента та, при досягненні порогового значення температури, здійснюється активація передачі аварійного сигналу модулем бездротової передачі даних до модуля бездротового прийому даних. Для визначення градієнту температур та подальшого конструювання датчика та вибору параметрів термоелектричного модулю приведено 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, що потребує швидкої реєстрації критичного зростання температури системами безперервного моніторингу. Поставлену задачу можливо вирішити шляхом модернізації таких систем дистанційними перетворювачами температури запропонованої конструкції. With the development of new technologies, the possibilities of creating fully automated diagnostic systems have significantly expanded, which is especially necessary in the case of complex signal processing of diagnostic system sensors. Modern sensor designs provide thermal compensation, simultaneous measurement of several parameters and are very reliable (several orders of magnitude higher than before), which facilitates the construction of complex automated diagnostic systems. Purpose. This article is devoted to the development of direct continuous temperature control of connecting rod neck bearings, which will provide earlier detection of the vessel combustion-type engines cranks’ failure and also to the modeling of the temperature distribution of the lower connecting rod head in case of malfunction of the lubrication system. Results. A variant of the of the connecting rod bearing temperature sensor design is proposed, which, in contrast to the method of measurement using surface acoustic wave radio technology, has an active temperature sensor and an power generating thermoelement. Such a device can detect an increase in the temperature of the measured object, which leads to an increase in the temperature gradient on the thermoelement and increase the electrical power of the thermoelectric element when the threshold value is reached and activates alarm transmission by the wireless data transmission module to the wireless data reception module. Conclusions. The obtained results of system modeling indicate that the process of changing the temperature of connecting-rod bearings is quite fast, which requires rapid registration of temperature rise by continuous monitoring systems. The problem can be solved by retrofitting such systems with remote temperature transducers of the proposed design.