РОЗШИРЕНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ ДЛЯ СУДНОВИХ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ: ДОСЯГНЕННЯ ВІДПОВІДНОСТІ IMO ЩОДО ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ

Анотація

У цій роботі розглядаються апаратно-програмні методи для моніторингу робочих параметрів морських дизельних двигунів та методи математичного моделювання в режимі он-лайн (цифрові двійники) для розрахунку викидів СО₂, NO_x, сажі та інших шкідливих забруднювачів. Демонструється, що вимірювання та аналіз вібраційних діаграм двигуна паралельно з діаграмами газового тиску у циліндрах дозволяє оцінити фактичний час подачі палива та розподіл газів. Отримані дані використовуються для уточнення математичної моделі робочого процесу двигуна, яка визначає показники двигуна та його потужність, а також викиди шкідливих речовин, що потрібно контролювати відповідно до поточних вимог Міжнародної морської організації (IМО). Автори набули досвіду використання розглянутих апаратно-програмних методів для діагностики морських двигунів під час експлуатації. Описані апаратні та програмні методи були впроваджені у систему реального часу для діагностики морських двигунів. Система розроблена на основі сучасного двохядерного контролера з високою продуктивністю та низьким споживанням енергії, що включає в себе високошвидкісний АЦП, здатний моніторити робочий процес з роздільною здатністю 0,1 градуса обертання колінчастого вала для всіх типів морських головних та допоміжних двигунів. Система також використовує бездротову технологію передачі даних. Сучасний смартфон або планшет на платформі Android/iOS є обчислювально-графічною частиною системи. Ця система реального часу дозволяє використовувати всі переваги паралельного аналізу тиску та віброакустичного аналізу, включаючи визначення ключових робочих параметрів, визначення положення верхньої мертвої точки та оцінку фаз подачі палива та розподілу газів. Крім того, вона використовує переваги використання цифрового двійника – он-лайн математичної моделі робочого процесу циліндра двигуна. Зазначені рішення покращують якість діагностики та, в кінцевому підсумку, підвищать ефективність експлуатації морських двигунів, зменшуючи витрати на їх експлуатацію та збільшуючи період безвідмовної роботи.