Діагностика турбокомпресора дизельного двигуна за допомогою аналізу віброакустичного спектру

Abstract

Метод, що розглядається в статті, полягає в аналізі віброакустичного сигналу, який генерується компресором газотурбонагнітача під час роботи дизеля під навантаженням. Спектральний аналіз показує, що лопатки компресора генерують коливання, які завжди присутні в спектрі загальної вібрації газотурбонагнітача незалежно від його технчного стану. Відповідна цим коливанням «лопаткова» гармоніка в спектрі визначається за допомогою методу обмежень. Розрахована миттєва частота обертання ротора газотурбонагнітача дозволяє проаналізувати амплітуду основної гармоніки в спектрі. Для чисельного аналізу амплітуди основної гармоніки усувається витік потужності дискретного спектру. Подальший аналіз амплітуди основної гармоніки дає можливість оперативно оцінити рівень вібрації ротора під час експлуатації. Першу частину експерименту було проведено на судновому головному дизелі 5S60MC при частоті обертання колінчастого валу 85 об/хв. Було проведено запис і аналіз віброакустичних сигналів турбонагнітача TCA 66-20072. Аналіз показав можливість високоточного знаходження головної частоти обертання та відносної амплітуди коливань валу турбонагнітача. Другу частину експерименту було проведено на дослідному стенді, який базується на двигуні КамАЗ- 740.10 з оригінальною системою наддуву. В якості агрегату наддуву використовується турбокомпресор типу ТКР-11. В результаті експерименту доведено, що метод діагностування роботи турбокомпресора, що базується на аналізі віброакустичного сигналу, може бути поширений і на турбокомпресори високообертових двигунів. При цьому в спектрі вимірюваного сигналу присутні яскраво виражені частоти, які дозволяють точно визначити частоту обертання колінчастого валу, а вимірювання сигналу ззовні компресора, близько до його корпусу, дозволяє так само точно отримати всі необхідні діагностичні ознаки, як і при вимірюванні сигналу безпосередньо на вході в колесо компресора. Метод може бути використаний на практиці. Для його реалізації досить смартфона і комп'ютера зі спеціальним програмним забезпеченням. Запропонований метод може бути закладений в основу системи постійного моніторингу частоти і рівня вібрації газотурбонагнітача морського дизеля