Reliability model of two-shaft turbine combustion engine with heat regenerator

• Autorzy: Girtler J.

Warianty tytułu

PL

Model niezawodnościowy dwuwałowego turbinowego silnika spalinowego z regeneratorem ciepła

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwość zastosowania teorii procesów semimarkowskich do opisu niezawodności turbinowego silnika spalinowego. W rozważaniach uwzględniony został silnik dwuwałowy, z regeneratorem ciepła, składający się z następujących urządzeń: sprężarki z filtrem powietrza, komory spalania, regeneratora ciepła, turbiny wytwornicy spalin oraz turbiny napędowej. Wyprowadzone zostały wzory określające rozklad graniczny procesu zmian stanów technicznych takiego silnika. Rozkład ten stanowią prawdopodobieństwa przebywania turbinowego silnika spalinowego w stanie zdatności oraz w stanach niezdatności wskutek uszkodzenia dowolnego z wymienionych jego urządzeń. Prawdopodobieństwo przebywania rozpatrywanego silnika spalinowego w stanie zdatności może być interpretowane jako współczynnik gotowości tego silnika do uruchomienia i zastosowania zgodnie z przeznaczeniem. Opracowany model niezawodnościowy, umożliwiający określenie wspomnianych prawdopodobieństw ma formę procesu semimarkowskiego siedmiostanowego, ciągłego w czasie. Uzasadniono, że model ten jest lepszym modelem niezawodnościowym tego rodzaju silników spalinowych niż model w formie struktuty niezawodnościowej szeregowej. Zwrócono uwagę, że uwzględnienie w badaniach niezawodnościowych wspomnianych silników struktury szeregowej i korzystanie z wzorów znanych w klasycznej teorii niezawodności urządzeń technicznych może dać dobre rezultaty, gdy są spełnione ściśle określone założenia a mianowicie: przedziały czasu poprawnej pracy każdego z badanych turbinowych silników spalinowych są zmiennymi losowymi wzajemnie niezależnymi, w czasie postoju tego rodzaju silników nie zachodzą uszkodzenia jego urządzeń, w czasie obsługiwania tych silników ich urządzenia zdatne nie ulegają uszkodzeniom, zaś uszkodzone elementy wspomnianych urządzeń nie są naprawiane, lecz wymieniane na nowe. Na ogól takie założenia nie mogą być przyjęte w badaniach niezawodnościowych tego rodzaju silników. Przyjęcie takich założeń wymaga odpowiedniego ich uzasadnienia. W przedstawionej propozycji określenia niezawodności turbinowego silnika spalinowego dwuwałowego z regeneratorem ciepła przyjęto, że badania będą dotyczyć takich jego urządzeń jak: sprężarka z filtrem powietrza, komora spalania, regenerator ciepła, turbina wytwornicy spalin oraz turbina napędowa.

EN

The paper presents a possibility of applying the theory of the semimarkovian processes to describe reliability of a ship turbine combustion engine. The considerations concern a two-shaft engine with heat regenerator, consisting of the following systems: compressor with air filter, combustion chamber, heat regenerator, combustion gas generator turbine and power turbine. Formulas have been derived which determine a limiting distribution of the process of changes of technical states, regarding this type of engines. The distribution consists of probabilities of turbine engine staying in ability state as well as in states of disability caused by failures of any of the mentioned systems. Probability of staying the considered combustion engine in ability state can be interpreted as the factor of engine availability for starting and using in compliance with its destination. The elaborated reliability model which enables determining the mentioned probabilities is of the form of a semimarkovian seven-state process which is continuous in time. Attention has been paid that consideration of serial structure in reliability researches on the mentioned engines and application of the formulas known in the classical theory on technical machines reliability can give advantageous results. Acceptance of such assumptions requires proper justification. The presented proposal to define reliability of a two-shaft turbine combustion engine with heat regenerator assumes that the researches will concern such systems of the engines, like: compressor with air filter, combustion chamber, heat regenerator, combustion gas generator turbine and power turbine.

Słowa kluczowe

PL

niezawodność; proces semimarkowski; turbinowy silnik spalinowy

EN

transport; diesel engine; reliability; semimarkovian process; turbine combustion engine

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 13, No. 4
• Strony: 15--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Girtler J.

• Gdansk University of Technology Faculty of Ocean Engineering & Ship Technology Department of Ship Power Plants tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Girtler, J., Sterowanie procesem eksploatacji okretowych silników spalinowych na podstawie diagnostycznego modelu decyzyjnego, Zeszyty Naukowe AMW, nr 100A, Gdynia 1989.
• [2] Girtler, J., Physical aspects of application and usefulness of semi-Markov processes for modeling the processes occurring in operational phase of technical objects, Polish Maritime Research, Vol. 11, No 3, September 2004.
• [3] Girtler, J., Semi-Markov reliability model of gas turbine combustion engines, Proceedings of the Second International Scientific Symposium COMPOWER’2000. Politechnika Gdańska, Gdańsk 2000, s.133-140.
• [4] Grabski, F., Teoria semi-markowskich procesów eksploatacji obiektów technicznych, Zeszyty Naukowe AMW, nr 75A, Gdynia 1982.
• [5] Kowalski, A., Okretowe turbozespoły spalinowe, WM, Gdańsk 1983.
• [6] McNeely, M., GE’s LMS 100, a „Game Changer”. New gas turbine combines frame and aero technology, achieves 46% efficiency, Diesel & Gas Turbine. Worldwide. January-February 2004, pp.38, 40, 42 and 43.
• [7] Informator European Gas Turbine Limited. England. Publication No.108/1997.