.lp.nprot.: 2 53( Aonvo. l8l rlt't

Transcript

1 EON IKO METIOBIO II :XOAH MHXANON OTON KO'MHTOPA: O,A.YTEXNEIO MHXANIKON Hp.aov noiur.xv.io! 9, nolurexvero0rrort ZoYp't9ou.lHA: , FAX: lp.nprot.: 2 53( Aonvo. l8l rlt't Ilpoq ro M6r,q AEII qq llol'{q Mry6/1ov MTX/K6v NPO>KAHEH toq,rpo6kdl,or5p ottlv ropoooioorl r4q Ar6orcop cfq Arotprpr]g too x. A)"ro}6?roDloo A1'i6vroo, Autl,()poxofloo M11wol.61ou M11ov1Koi EMII, 7.oo Uo npolpcnonofl0ei d'lv llopool( o]i 28 Oeppolopio! 2014, opa 09i00, 6filv oieodoo oetrlvopicov oro D7r6ye1o.ov Ep1oorlpiov too (Kripro N),tlq Xlol,rlq M11ovo)"6yrov MnIovlKd)v EMII qq AdoKropocig A1otplpf g eiv01: ((AvdaflErl ror E(6h(1 TqflrK6v Mfrp1oqq Kor E?r 6epTd6aoq Aertoopyr.x<6v Meye0<6v zoo Arpopo6v otrlv Ilisoq K{t{drlq Kor 6tov A(ovo Mstri8ocqg Iclioq F 6Ko?t6,rrlv ArdTvoarl) Enrorwdmero.r aepil-11l1 rng rtopofldvco Adorroprrflq Autpflg O KO'MIITOP!1\, H. TAT'IOI K(r0qyrlfliq

2 EONIKO METIOBIO NOAYTEXNEIO TXOAH MHXANONOTON MHXANIKON TOMEAT OEPMOTHTOI Ap. Aqpirploq O. Xouwdi.dq Kaenynriq E.M.n. Hpdrov noiur XvEtou 9 zurypdoou 1s773 Aeiva e-ma Ldx1961@.ertiarnrua.Cr {vee Llt t aljayl npoq: Tnv fpouu(lr io rn q :Xofuiq lmnxavotr6yov MrllavLxd.rv OeFq: ndpouoioon Ar6oKroprK iq Arfipf iq Y.A. K. A. K. Awov6rou}.ou A0ivq, 14 O Ppouapiou 2014 Icq evlgeptirvouge 6tL 4 e{6rao4 rnq Ar6qKroprKis Ardrp$4q rou Y.A. K. A. K. Awov6noui.ou F rirlo <Avrimu{4 xcr E{d\.(q T Xvr.K6v Mdrpnonq Kar Er q pvaoldq n Eoupvl(6v Meyeotbv nou Aoopodv ornv nkon Kq0onq kqt qlov Aqova M rd6oonq loy0oq pe!xon6 r4v Ardwoon)), ard rnv Erncpefui EnLrponri cnorel.od;rev4 cn6 rouq: A. Xouwd q, Ko0nynr{ EMn (En0l6trowa) E. Koropri, Kcoqy4r{ EMn (M6i.oq Tpqr lodq Ennpon{q) K. Mdorou6dKn, Kctonvnr{ EMn (Me}.oq Tprpelo0g EnLrponrjg) K. PdK6noulo, KqenVnr{ EMn H. Ydawi, Kaenynri Ixo^ iq NaurtK6v AoKl[q.rv E. frokou riq, En[Koupo Kaenvrlr{ EMn N. Ap rdkn, n6kropa EMn 6Xer npoypopgcrroce( yrc r4v nqpqqk uri 28 O ppoudplou Kq! 6pa 9.00, orqv cioouoo oegrvcpitov, oro un6yelo rorv Epvadrnpioiv rou Top6o oepf6rrlraq (Kripro N, nolur Xv ro0[ol.n Zr,rypd$ou). M EKriFnon, Kqenynriq A. O. Xouwd aq EnLPl.6ntov

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ Υ.. Αντώνιου Κ. Αντωνόπουλου Ανάπτυξη και Εξέλιξη Τεχνικών Μέτρησης και Επεξεργασίας Λειτουργικών Μεγεθών που Αφορούν στην Πίεση Καύσης και στον Άξονα Μετάδοσης Ισχύος µε Σκοπό την ιάγνωση Η παρούσα διδακτορική διατριβή εντάσσεται στο γενικότερο πεδίο της διαγνωστικής των εµβολοφόρων κινητήρων. Χρησιµοποιήθηκε, αξιολογήθηκε και επεκτάθηκε υφιστάµενη διαγνωστική µεθοδολογία, η οποία βασίζεται στη συνδυασµένη χρήση µοντέλου προσοµοίωσης και µετρήσεων από µη-παρεµβατικές µεθόδους. Όπως έχει αποδειχθεί, υψίστης σηµασίας για την διάγνωση είναι η καταγραφή των λειτουργικών µεγεθών του κινητήρα µε αξιόπιστο τρόπο. Όµως, η καταγραφή λειτουργικών µεγεθών, ιδιαίτερα σε µεγάλου µεγέθους κινητήρες στο πεδίο εφαρµογής, παρουσιάζει σηµαντικές δυσκολίες και περιορισµούς. Παρόµοια δυσκολία παρουσιάζει η επεξεργασία και διαχείριση των λαµβανόµενων µετρήσεων. Σε αυτές τις δυο περιοχές επικεντρώνεται, κυρίως, η παρούσα διδακτορική διατριβή. Με βάση τα ανωτέρω, σηµεία εστίασης της παρούσας διατριβής αποτελούν η ανάπτυξη νέων και η εξέλιξη υφισταµένων τεχνικών µέτρησης και µεθοδολογιών επεξεργασίας µετρήσεων µε σκοπό την γενικευµένη εφαρµογή σε κινητήρες Diesel µεγάλου µεγέθους που χρησιµοποιούνται στην ναυτιλία και την ηλεκτροπαραγωγή. Ιδιαίτερη έµφαση δίνεται στην αξιολόγηση της διαγνωστικής τεχνικής µέσω της εκτέλεσης µετρήσεων σε ελεγχόµενο περιβάλλον και εν πλω. Για τον σκοπό αυτό χρησιµοποιήθηκε ειδικός µετρητικός εξοπλισµός µε την απαιτούµενη ακρίβεια για

4 την µέτρηση των λειτουργικών µεγεθών (ισχύς, κατανάλωση καυσίµου, κλπ) που χρησιµοποιούνται στην αξιολόγηση. Αυτό κατέστη εφικτό για πρώτη φορά στα πλαίσια της παρούσας διατριβής λόγω των τεχνικών δυσκολιών που πηγάζουν από το µέγεθος των κινητήρων και των δυσκολιών εκτέλεσης δοκιµών (π.χ. εν πλώ). Επιπλέον εξετάζονται και ειδικές εφαρµογές της διαγνωστικής τεχνικής, όπως είναι η µείωση της κατανάλωσης καυσίµου µέσω πρότασης κατάλληλων ρυθµίσεων του κινητήρα. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν πρωτότυπες ηλεκτρονικές διατάξεις (τυπωµένα κυκλώµατα, κλπ) για την καταγραφή: του δυναµοδεικτικού διαγράµµατος πίεσης, της στιγµιαίας ταχύτητας περιστροφής στη διάρκεια του κύκλου και της στιγµιαίας ροπής. Στις δυο τελευταίες χρησιµοποιήθηκαν µικροελεγκτές για τους οποίους αναπτύχθηκαν εξειδικευµένοι κώδικες σε γλώσσα προγραµµατισµού assembly. Συνδυάζοντας τις νέες διατάξεις µε υφιστάµενες, αναπτύχθηκαν νέες σύνθετες µετρητικές διατάξεις που κατέστησαν δυνατή την πολύπλευρη µελέτη αντικειµένων, όπως είναι: η επίδραση της διακύµανσης της στιγµιαίας ταχύτητας στη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας σε µετρήσεις σταθερού βήµατος χρόνου και η επίδραση της διακύµανσης του φορτίου στη διάρκεια της µέτρησης. Για την οδήγηση των ανωτέρω διατάξεων αναπτύχθηκαν, σε περιβάλλον LabView: γενικής χρήσης µετρητικό λογισµικό,

5 εξειδικευµένα λογισµικά µέτρησης. Παράλληλα αναπτύχθηκαν κώδικες επεξεργασίας µετρήσεων και εκτίµησης λειτουργικών µεγεθών του κινητήρα στο περιβάλλον Matlab και στη γλώσσα Fortran. Για τους σκοπούς της διατριβής πραγµατοποιήθηκε σηµαντικός αριθµός πειραµατικών διερευνήσεων στο εργαστήριο ΜΕΚ, σε σταθµούς παραγωγής της ΕΗ, σε ναυτικούς κινητήρες εν πλω, στο εξωτερικό, σε συνεργασία µε Ναυτιλιακές εταιρείες και στα ναυπηγεία DAEWOO (DSME) της Κορέας και SWS της Κίνας. Μέρος των µετρήσεων έγιναν παρουσία εκπροσώπου του Οίκου Πιστοποίησης GL, για τον έλεγχο της ακρίβειας προσδιορισµού της ισχύος και της κατανάλωσης καυσίµου.