Cỏc phương phỏp nhận biết trạng thỏi

Chẩn ủoỏn kỹ thuật là tổng hợp tất cả cỏc biện phỏp ủể xỏc ủịnh trạng thỏi của một hệ thống kỹ thuật và nhận biết cỏc hư hỏng mà khụng cần thỏo rời. Chẩn ủoỏn kỹ thuật là một trong những biện phỏp quan trọng nhất ủể tăng tuổi thọ, giảm chi phớ cho bảo dưỡng sửa chữa.

ðối với ủộng cơ ủốt trong, chẩn ủoỏn kỹ thuật cho khả năng ủỏnh giỏ trạng thỏi tức thời ủưa ra quyết ủịnh hợp lý về sự cần thiết của cỏc biện phỏp bảo trỡ và xỏc ủịnh ủỳng nguyờn nhõn hư hỏng nhờ quan hệ giữa cỏc thụng số khỏc nhau cũng như cỏc mụ hỡnh chẩn ủoỏn phự hợp.

Việc ứng dụng rộng rói chẩn ủoỏn kỹ thuật trong lĩnh vực ủộng cơ ủốt trong nhằm gúp phần làm tăng hiệu quả kinh tế và tớnh năng thõn thiện với mụi trường theo cỏc tiờu chớ sau:

- Tăng an toàn hoạt ủộng, ủộ tin cậy và khả năng sử dụng.

- Giảm chi phớ bảo trỡ và cải thiện tớnh tiết kiệm vật liệu nhờ tận dụng dự trữ hao mũn và giảm thiểu cỏc hư hỏng kế tiếp.

- Cải thiện tớnh tiết kiệm năng lượng nhờ phương thức hoạt ủộng tối ưu và khai thỏc tốt dự trữ cụng suất.

- Giảm thiểu tỏc ủộng xấu ủến mụi trường nhờ làm giảm phỏt thải ủộc hại cũng như phỏt sinh tiếng ồn và dao ủộng.

ðặc ủiểm của kỹ thuật chẩn ủoỏn ủộng cơ hiện ủại là: cú thể xỏc ủịnh trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ ngay trong quỏ trỡnh hoạt ủộng.

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 21

Giỏm sỏt, chỉủảm nhiệm việc tỡm ra hư hỏng. thụng thường giỏm sỏt mụ tả một trạng thỏi.

- Chẩn ủoỏn, ngoài việc mụ tả trạng thỏi kỹ thuật. tỡm ra lỗi hoặc hư hỏng, cũn nhận dạng, xỏc ủịnh vị trớ và lượng húa cỏc hư hỏng. Cỏc phộp ủo ủược thực hiện trong quỏ trỡnh giỏm sỏt ủể ủưa ra cỏc dấu hiệu chẩn ủoỏn. Cỏc dấu hiệu chẩn ủoỏn ủược ủanh giỏ riờng lẻ trong một mụ hỡnh ủơn yếu tố hoặc ủỏnh giỏ phối hợp trong một mụ hỡnh ủa yếu tố.

Cựng với sự phỏt triển mạnh mẽ của kỹ thuật mỏy tớnh và kỹ thuật ủiện tử, ngày càng xuất hiện nhiều cỏc cụng cụ chẩn ủoỏn cú phần cứng, phần mềm xử lý tớn hiệu hiện ủại, nờn cỏc khỏi niệm giỏm sỏt và chẩn ủoỏn ủang dần hũa tan vào nhau, một hệ thống giỏm sỏt cú thể thực hiện cả phần việc của chẩn ủoỏn.

Tuy nhiờn, ủể phõn tớch cú hệ thống và vận dụng cú hiệu quả vào quỏ trỡnh chẩn ủoỏn, khỏi niệm chẩn ủoỏn ủược tỏch thành hai giai ủoạn:

- Nhận biết hư hỏng, ủảm nhiệm việc giỏm sỏt và nhận dạng hư hỏng, tạo dấu hiệu hư hỏng và so sỏnh với trạng thỏi chuẩn và xỏc ủịnh triệu chứng hư hỏng.

- Chẩn ủoỏn hư hỏng, ủảm nhận việc cụ lập hư hỏng và phõn tớch hư hỏng, xõy dựng quan hệ giữa hư hỏng và triệu chứng hư hỏng.

Trong giai ủoạn phỏt triển một hệ thống chẩn ủoỏn cần xỏc ủịnh cỏc quan hệ giữa cỏc hư hỏng thực xuất hiện hoặc cỏc hư hỏng nhõn tạo với cỏc dấu hiệu từ phõn tớch lý thuyết hoặc ủỏnh giỏ cỏc số liệu thực nghiệm và lưu giữ chỳng ở một dạng thớch hợp. Khi chẩn ủoỏn người ta ủối thoại với cơ sở dữ liệu ủú ủể tỡm ra một lời giải phự hợp

2.1.2. Cỏc phương phỏp nhận biết hư hỏng

ðối với ủộng cơ diesel, cỏc phương phỏp nhận biết và chẩn ủoỏn ủang sử dụng cũng khụng cú nhiều khỏc biệt so với cỏc phương phỏp ủa sử dụng cho

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 22

ủộng cơủốt trong núi chung. Khỏc biệt chủ yếu là cỏc phương phỏp nhận biết và chẩn ủoỏn hư hỏng ủược lựa chọn cho phự hợp với ủặc ủiểm kết cấu và hoạt ủộng của ủộng cơ diesel. Vớ dụ, do nguyờn lý hoạt ủộng và kết cấu nờn những biểu hiện hư hỏng trong hệ thống cung cấp nhiờn liệu và tạo thành hỗn hợp trong ủộng cơ diesel sẽ hoàn toàn khỏc so với ủộng cơ ủốt chỏy cưỡng bức. Hư hỏng trong hệ thống nhiờn liệu chủ yếu tập trung vào bơm nhiờn liệu và vũi phun. Do ủặc ủiểm của quỏ trỡnh chỏy, nờn thụng tin chẩn ủoỏn cần quan tõm từ dũng khớ thải của ủộng cơ diesel lại là hàm lượng NO và muội than.

Với cỏc loại ủộng cơ diesel sử dụng trờn cỏc mỏy nụng lõm nghiệp, mỏy xõy dựng và cụng trỡnh nụng thụn, do phải làm việc trong cỏc ủiều kiện khụng thuận lợi, do kết cấu ủộng cơ kiểu truyền thống khụng cú hệ thống tự chẩn ủoỏn nờn việc lựa chọn cỏc phương phỏp và hệ thống chẩn ủoỏn phải phự hợp, ủỏp ứng ủược tiờu chớ cú tớnh cơ ủộng cao, cú khả năng chẩn ủoỏn nhanh và ủủ chớnh xỏc. Cỏc phương phỏp chẩn ủoỏn cần ủược lựa chọn phự hợp với ủiều kiện làm việc của thiết bị.

Dưới ủõy giới thiệu một số phương phỏp nhận biết và chẩn ủoỏn hư hỏng ủang sử dụng cho ủộng cơ diesel trờn cỏc mỏy nụng lõm nghiệp, mỏy xõy dựng và cụng trỡnh nụng thụn.

2.1.2.1. Phõn tớch nhiệt ủộ

Nhiệt ủộ là thụng số quan trọng ủể ủỏnh giỏ trạng thỏi hoạt ủộng của ủộng cơ, ủặc biệt lỏ quỏ trỡnh biến ủổi năng lượng. Trạng thỏi hoạt ủộng của ủộng cơ ủược giỏm sỏt một cỏch ủơn giản bằng ủồng hồ nhiệt ủộ dầu, nhiệt ủộ nước làm mỏt trờn ca bin.

ðể nhận biết trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ bằng cỏch ủanh giỏ quỏ trỡnh biến ủổi năng lượng trong xi lanh, trong [2] ủó sử dụng phương phỏp phõn tớch nhiệt ủộ khớ thải. Cỏc thụng số chẩn ủoỏn ủược chọn là:

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 23

- Nhiệt ủộ trung bỡnh của khớ thải khi ra khỏi xi lanh.

- Tớch phõn nhiệt ủộ trung bỡnh trong một chu trỡnh nhiệt ủộng. - Giỏ trị cực ủại của nhiệt trong khớ thải.

ðể thực hiện phương phỏp phõn tớch nhiệt ủộ khớ thải, cần cú cỏc cảm biến nhiệt ủộ phự hợp, cú ủộ bền nhiệt và ủộ nhạy rất cao, nhằm xỏc ủịnh quỏ trỡnh biến ủộng nhiệt ủộ rất nhanh trong xy lanhcủa ủộng cơ. Việc phõn tớch nhiệt ủộủểủanh giỏ quỏ trỡnh tạo thành hỗn hợp và quỏ trỡnh chỏy cú thể thực hiện ngắn hạn trong trạm bảo dưỡng sửa chữa, hoặc ủược thiết kế như là một phần tửcảm biến giỏm sỏt hoạt ủộng lõu dài trờn ủộng cơ.

2.1.2.2. Phõn tớch dao ủộng

Dao ủộng phỏt sinh trờn ủộng cơ khụng chỉ do quỏ trỡnh chỏy gión nở hỗn hợp nhiờn liệu khụng khớ, mà cũn do va ủập của cỏc chi tiết trong cơ cấu xu pỏp, va ủập trong quỏ trỡnh làm việc của pớt tụng - xộc măng - xy lanhtrong cơ cấu biờn tay quay, cũng như cỏc hiệu ứng cơ học khỏc xuất hiện khi ủộng cơ làm việc. ðể nhận dạng hư hỏng ủộng cơ theo phương phỏp phõn tớch dao ủộng, cần bố trớ cỏc cảm biến gia tốc trờn nắp xi lanh, thõn xy lanhvà ổ ủỡ trục khuỷu. Sự phụ thuộc của diễn biến quỏ trỡnh dao ủộng vào gúc quay trục khuỷu của ủộng cơ ủược xỏc ủịnh bởi cỏc kỳ làm việc và trật tự làm việc của cỏc xi lanh. Khi chẩn ủoỏn ủộng cơ nhiều xi lanh, ủể cú hiệu quả chẩn ủoỏn lớn nhất người ta sử dụng cỏc xung ủược tạo ra trong quỏ trỡnh làm việc của cỏc xi lanh, tương ứng với trật tự làm việc của chỳng [1]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Cỏc thụng số ủể ủanh giỏ chẩn ủoỏn theo phương phỏp phõn tớch dao ủộng là cỏc ủặc trưng thống kờ của quỏ trỡnh dao ủộng như giỏ trị trung bỡnh, hàm tương quan, mật ủộ phổ hoặc phõn tớch hỡnh dạng, biờn ủộ, tần số…

Dựa vào phõn tớch dao ủộng cú thể phỏt hiện cỏc hư hỏng như bỏ mỏy, tỡnh

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 24

trạng hao mũn của cỏc chi tiết nhúm pớt tụng - xộc măng - xy lanh, ủồng thời cũn cú thể phõn biệt ủược tớnh chất hao mũn khỏc nhau theo cỏc xy lanh khỏc nhau của ủộng cơ.

2.1.2.3. Phõn tớch lan truyền õm thanh

Tần số õm thanh do quỏ trỡnh chỏy trong ủộng cơ tạo ra nằm rất xa vựng tần số dao ủộng cơ khớ. Nhờ phõn tớch lan truyền õm thanh cú thể xỏc ủịnh ủược sự lặp lại cú tớnh chất chu kỳ khi ủộng cơ hoạt ủộng, qua ủú cú thể phõn tớch, phỏt hiện ủược vị trớ và cỏc dạnghư hỏng.

ðể ủo lan truyền õm thanh cần bố trớ hệ thống ủo và xử lý nhiều kờnh. Cảm biến gúc quay trục khuỷu và cảm biến chu trỡnh tạo ủiều kiện biểu diễn tớn hiệu lan truyền õm thanh theo gúc quay trục khuỷu và trật tự xy lanh. Chẩn ủoỏn theo phương phỏp phõn tớch lan truyền õm thanh cú khả năng nhận biết cỏc trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ như sau :

- Cụng suất của mỗi xy lanh.

- Giỏm sỏt tỡnh trạng hệ thống phun. - Trạng thỏi của cỏc xu pỏp xả. - Giỏm sỏt trạng thỏi của xộc măng.

- Giỏm sỏt cỏc ủường ống cao ỏp trong hệ thống nhiờn liệu.

2.1.2.4. Phõn tớch cụng suất ủộng cơ

Cụng suất là một thụng số chất lượng và thường ủược sử dụng ủể ủỏnh giỏ tổng hợp trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ ủốt trong. Sự thay ủổi trạng thỏi kỹ thuật do hư hỏng hoặc do sai lệch hoạt ủộng cú thể là nguyờn nhõn thay ủổi cụng suất ra của ủộng cơ. Cỏc trị số cụng suất ủo ủược cho khả năng chẩn ủoỏn tổng hợp về tỡnh trạng ủộng cơ, từủú tiếp tục phõn tớch xỏc ủịnh cỏc hư hỏng.

ða số cỏc phương phỏp chẩn ủoỏn ủều dựa trờn kết quả ủo cỏc thụng số trong chế ủộ làm việc bỡnh thường ổn ủịnh của ủộng cơ. Việc ủo lặp lại tại

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 25

chếủộ cụng suất như nhau làm giảm thiểu ảnh hưởng của sự thay ủổi chế ủộ làm việc. Việc sử dụng cú mục ủớch cỏc chếủộ khụng bỡnh ổn hay là cỏc quỏ trỡnh chuyển tiếp cho khả năng tận dựng cỏc quỏ trỡnh tăng tốc hay giảm tốc ủể xõy dựng cỏc dấu hiệu nhận biết và chẩn ủoỏn hư hỏng trong ủộng cơ.

Phương phỏp ủanh giỏ cụng suất khi tăng tốc tựdo cũng là phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh chuyển tiếp, tuy nhiờn với trỡnh ủộ kỹ thuật ủo và xử lý tớn hiệu tại cỏc thời ủiểm ứng dụng, người ta tập trung thiết lập cỏc hệ thống ủo ủể xỏc ủịnh cụng suất cực ủại trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do của ủộng cơ diesel. Cụng suất ủộng cơ khi tăng tốc tự do tớnh theo cụng thức.

( ) e d N J kW dt ω ω = (2.1)

Trong ủú: J - mụ men quỏn tớnh của ủộng cơ. ω - vận tốc gúc.

t - thời gian tăng tốc.

ðể ủảm bảo ủủ chớnh xỏc, chỉ cần ủo giỏ trị gia tốc gúc khi vận tốc gúc cú giỏ trị gần với vận tốc gúc danh nghĩa. Vận tốc gúc của ủộng cơ cú thể xỏc ủịnh bằng cỏch ủo tớn hiệu xung trờn một vị trớ bất kỳ cú thể nhận biết ủược chuyển ủộng quay của ủộng cơ. Theo phương phỏp xỏc ủịnh cụng suất nờu trờn, ủó xuất hiện hàng loạt cỏc thiết bịủể xỏc ủịnh cụng suất ủộng cơ diesel trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do. Cỏc thiết bị này ủược thiết kế theo nguyờn tắc ủếm, xử lý xung và lựa chọn thời ủiểm tớnh cụng suất tại vận tốc gúc gần với giỏ trị danh nghĩa. Kết quả hiển thị là cụng suất ủộng cơ phỏt huy trong quỏ trỡnh tăng tốc tự do [2], [8]. Cỏc cụng việc của phương phỏp phõn tớch quỏ trỡnh tăng tốc tự do là ủo, xử lý và xõy dựng cỏc ủặc tớnh cụng suất, ủặc tớnh mụ men. Ảnh hưởng cửa trạng thỏi kỹ thuật ủộng cơ ủến sự phỏt triển cụng suất cú thểủược nhận biết theo dạng ủường ủặc tớnh cụng suất xõy dựng trong quỏ trỡnh tăng tốc tựdo, vớ dụ hỏng một xy lanhhoặc biến dạng mỏi lũ xo ủiều

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 26

tốc. Ngoài ra dạng ủường ủặc tớnh cụng suất và ủặc tớnh mụ men khi tăng tốc tự do cú thể sử dụng ủểủỏnh giỏ trạng thỏi kỹ thuật của nhúm pớt tụng - xộc măng - xi lanh, hệ thống cung cấp nhiờn liệu và hệ thống trao ủổi khớ. Dấu hiệu nhận dạng trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ cũn ủược phỏt hiện khi phõn tớch tốc ủộ quay khụng tải cực ủại. cụng suất cực ủại, mụ men cực ủại với tốc ủộ quay tương ứng.

2.1.2.5. Phõn tớch mức tiờu thụ nhiờn liệu và dầu bụi trơn

Với một ủộng cơ cú cụng suất ủó cho, chi phớ nhiờn liệu và ủầu bụi trơn cú quan hệ trực tiếp với trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ. Do ủú, tiờu thụ nhiờn liệu và tiờu thụ dầu bụi trơn cú thể sử dụng làm dấu hiệu nhận dạng ủể ủỏnh giỏ tổng hợp trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ ủốt trong. Tiờu thụ dầu bụi trơn phụ thuộc mạnh vào tải trọng ủộng cơ nờn ủược ủỏnh giỏ ủồng thời theo tỷ lệ với tiờu thụ nhiờn liệu. Tỷ lệ tiờu thụ dầu bụi trơn với tiờu thụ nhiờn liệu tăng gần như tuyến tớnh với mức ủộ hao mũn cặp lắp ghột pớt tụng - xộc măng - xy lanh[4]. Sự thay ủổi của ủường cong chi phớ nhiờn liệu riờng cú thể sử dụng ủể nhận biết trạng thỏi kẹt vũi phun trong ủộng cơ diesel. Ngoài ra, nếu kết hợp với một số thụng số chẩn ủoỏn khỏc cú thể chẩn ủoỏn tổng hợp trạng thỏi của quỏ trỡnh làm việc trong xi lanh.

2.1.2.6. Phõn tớch dầu bụi trơn

Tớnh bất thường của quỏ trỡnh làm việc hoặc trạng thỏi cấu trỳc của ủộng cơ ủố trong cú thể biểu hiện bởi thay ủổi trong thành phần hoặc tớnh chất dầu bụi trơn. Phõn tớch dầu bụi trơn cho phộp nhận biết trạng thỏi kỹ thuật của ủộng cơ nhờ những biểu hiện sau:

+ Lượng hạt mài, kớch thước hạt mài (hoặc mức ủộ bứt phỏ hạt mài là ủộ tăng lượng hạt theo thời gian) cho biết về trạng thỏi hao mũn tức thời hoặc tăng hao mũn.

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 27

+ Dạng hạt mài phẳng, mỏng là kết quả của hao mũn, mỏi vật liệu biểu