Analysis of crankshaft’s angular velocity waveforms as a method of long term monitoring of engine performance quality

• Autorzy: Dereszewski M.

Warianty tytułu

PL

Analiza prędkości kątowej wału korbowego jako metoda długoterminowego monitoringu jakości pracy silnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an idea to utilize crankshaft’s angular speed variation and its derivative for monitoring of trouble of Diesel engine combustion quality. Measurement of instantaneous angular speed, recording and archive of values is easy to obtain using optical indicator and programmable logic controller. Advantage of this method is simple installation and constant signal. Collected data can be processed on board, basing on MS Excel formulas. Observation of changes of instantaneous speed and acceleration can not replace more accurate monitoring systems like Main Effective Pressure measurement or vibration monitoring, but is an excellent tool for early warning. When a signal about deteriorating of engine performance is obtain, more accurate diagnostic can be implemented. Expected final result will be elimination of engine’s cycle’s irregularity. Proposed method is at early stage of investigation and further steps to prove its utility and to develop concluding rules are to be conducted. In the paper are presented preliminary analysis of some bunches of data collected from two bulk carriers, operating in similar condition.

PL

W artykule przedstawiono ideę wykorzystania funkcji zmian prędkości kątowej wału korbowego oraz jej pochodnej do monitorowania zakłóceń równomierności pracy cylindrów. Pomiar prędkości chwilowej, zapis i archiwizacja wartości jest łatwe do uzyskania przy zastosowaniu głowicy fotooptycznej sprzężonej ze sterownikiem programowalnym. Zalety powyższej metody to łatwość instalacji systemu oraz uzyskiwanie bieżącego sygnału. Zebrane dane mogą być obrabiane na statku w oparciu o formuły zapisane w programie MS Excel. Obserwacja zmian chwilowej prędkości i przyspieszenia kątowego nie zastąpi typowych pomiarów, takich jak pomiar ciśnienia indykowanego lub monitoring drgań, jest jednak doskonałym narzędziem do wczesnego informowania i ostrzegania. W przypadku otrzymania sygnału o pogarszającym się stanie jakości pracy silnika można przystąpić do dokładnego ustalenia przyczyn przy pomocy dokładnych metod pomiarowych. Oczekiwanym efektem finalnym tych działań powinno być usunięcie przyczyn nieregularnej pracy silnika. Przedstawiona metoda jest na wczesnym etapie badań i wymaga dalszych analiz w celu wykazania jej użyteczności diagnostycznej. W artykule przedstawiono wstępne analizy pakietów danych pochodzących z dwóch masowców operujących w podobnych warunkach.

Słowa kluczowe

EN

diagnostics; marine diesel engine; angular speed; mean effective pressure; photo optical signal; shaft angular velocity

PL

diagnostyka techniczna; okrętowy silnik spalinowy; prędkość kątowa wału; ciśnienie efektywne; sygnał fotooptyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 28 (100) z. 1
• Strony: 14--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Dereszewski M.

• Gdynia Maritime University, Mechanical Faculty Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny 81-225 Gdynia, ul. Morska 83,

Bibliografia

• 1. MERKISZ J., JAKUBCZAK M.: System monitoringu silnika tłokowego z wykorzystaniem sensora optycznego. Journal of KONES, 1999.
• 2. DERESZEWSKI M., CHARCHALIS A., POLANOWSKI S.: Analysis of diagnostic utility of instantaneous angular Speer of a sea going vessel propulsion shaft. Journal of KONES, vol. 18, No. 1, 2011.
• 3. PIOTROWSKI I., WITKOWSKI K.: Okrętowe silniki spalinowe. TRADEMAR, Gdynia 2003
• 4. POLANOWSKI S.: Studium metod analizy wykresów indykatorowych w aspekcie diagnostyki silników okrętowych. Zeszyty Naukowe AMW, Nr 169 A (2007).
• 5. JIANGUO YANG, LIJUN PU, ZHIHUA WANG, YICHEN ZHON, XINPING YAN: Fault detection in a Diesel engine by analyzing the instantaneous angular speed. Mechanical Systems and Signal Processing 15(3), 2001.
• 6. MARGARONIS I.E.: The torsional vibration of marine Diesel engines under fault operation of its cylinder. Forsh Ingenieur, 1992, No. 1–2.
• 7. BONNIER J.S., TROMP C.A.J., KLEIN WOUD J.: Decoding torsional vibration recordings for cylinder process monitoring. CIMAC, Vol. 3, 1998.
• 8. CITRON S.J., O’HIGGINS J.E, CHEN L.Y.: Cylinder-by Cylinder Engine Pressure and Pressure Torque Waveform Determination Utilizing Speed Fluctuation. SAE Paper No. 890486.
• 9. GEVECI M., OSBURN A.W., FRANCHEK M.A.: An investigation of crankshaft oscillations for cylinder health diagnostics. Mechanical Systems and Signal Processing 19 (2005).
• 10. KRZYŻANOWSKI J., WITKOWSKI K.: Possibility of using visualisation to present running point of marine Diesel engine. Journal of KONES 2010.