Обработка индикаторных диаграмм кратко

Обновлено: 05.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Индицирование двигателя. Определение мощности

Индикаторные диаграммы, снятые с соблюдением необходимых условий, позволяют определить индикаторную мощность и распределение ее по цилиндрам двигателя, исследовать газораспределение, работу форсунок, топливных насосов, а также определить максимальное давление цикла p _z , давление сжатия р _с и др.

Снятие индикаторных диаграмм производят после прогрева двигателя при установившемся тепловом режиме. После снятия каждой диаграммы индикатор должен быть отключен от цилиндра 3-ходовым краном индикатора и индикаторным клапаном на двигателе. Барабаны индикатора останавливают отключением шнура от привода. Периодически после снятия нескольких диаграмм поршень индикатора и его шток надо слегка смазывать. Не следует производить индицирование двигателя при волнении моря свыше 5 баллов. При снятии индикаторных диаграмм привод индикатора должен быть исправным, индикаторные краны полностью открыты. Диаграммы рекомендуется снимать одновременно со всех цилиндров; если последнее невозможно, то последовательное снятие их надо производить в возможно более короткий срок при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Индикатор связан с приводом либо специальным индикаторным шнуром, либо специальной стальной лентой размером 8 х 0,05 мм. Шнур для привода — льняной, плетеный; перед установкой новый шнур вытягивают в течение суток, подвешивая к нему груз массой 2 - 3 кг. При неудовлетворительном состоянии шнура получаются значительные искажения индикаторной диаграммы. Стальную ленту применяют для двигателей с числом оборотов 500 об/мин и выше, а также если число оборотов меньше 500 об/мин, но соединение индикатора и привода имеет вид ломаной линии длиной 2 - 3 м. Пригодность шнура с точки зрения его вытяжки проверяют снятием диаграммы сжатия при выключенной подаче топлива. Если линия сжатия совпадает с линией расширения, то шнур пригоден к работе. Длину индикаторного шнура необходимо отрегулировать так, чтобы в крайних положениях барабан не доходил до упора. При коротком шнуре происходит его обрыв, при длинном — диаграмма имеет укороченный вид („обрезанный”), так как в конце хода поршня барабан будет неподвижен. Во время индицирования шнур должен быть постоянно в натянутом положении.

При проведении атмосферной линии необходимо следить за тем, чтобы она располагалась на расстоянии 12 мм от нижней кромки бумаги для индикаторов модели 50 и 9 мм — модели 30. В этом случае пишущий механизм будет работать в наиболее оптимальном диапазоне измерений и вести правильную запись линии всасывания под линией атмосферного давления. Длина диаграммы должна быть не более 90% наибольшего хода барабана.

Индикаторный шнур должен лежать в плоскости качания рычага индикаторного привода. В среднем положении рычага шнур должен быть перпендикулярен его оси. Индикатор следует установить так, чтобы шнур не задевал трубопроводы, машинные решетки и другие детали. Если же он задевает, и это не устраняется изменением положения индикатора, то устанавливают переходный ролик. При этом необходимо сохранить перпендикулярность шнура от ролика к оси рычага индикатора привода при среднем положении последнего. Нажим карандаша (пишущего штифта) должен быть отрегулирован так, чтобы он не рвал бумагу, а оставлял тонкий ясно видимый след. Медный штифт должен быть всегда хорошо заточен. Сильный нажим карандаша вызывает увеличение площади диаграмм. Бумага должна плотно прилегать к индикаторному барабану.

Перед установкой индикатора во избежание засорения каналов и поршня необходимо тщательно продуть индикаторный клапан двигателя. Перед снятием диаграммы продувку повторить через 3-ходовой кран индикатора. Перед индицированием двигателя индикатор должен быть хорошо прогрет. Невыполнение этого требования приводит к искажению индикаторных диаграмм. При установке и снятии индикатора нельзя пользоваться ударным инструментом при зажатии и отдаче накидной гайки. Для этого служит специальный ключ, входящий в комплект индикатора.

Индикаторы и индикаторные пружины не реже 1 раза в два года должны проверяться органами надзора и иметь свидетельство о годности. Состояние индикаторного привода проверяют на работающем двигателе снятием диаграмм сжатия при выключенной подаче топлива. При правильно отрегулированном индикаторном приводе линии сжатия и расширения должны совпадать. При обнаружении дефектов в механизме газораспределения в период анализа индикаторных диаграмм необходимо принять меры по их устранению. После исправления дефектов произвести повторное индицирование и обработку (анализ) индикаторных диаграмм.

Обычные индикаторные диаграммы для анализа изменения рабочего процесса двигателей, работающих с переменной нагрузкой. Снимают серией на непрерывной ленте, следуют одна за другой через установленный интервал.

Снятые индикаторные диаграммы перед обработкой анализируются, так как из-за недостатков регулировки двигателя или в связи с неисправностью индикатора, его привода или нарушением правил индицирования индикаторные диаграммы могут иметь различные искажения.

Планиметрирование.

Индикаторные диаграммы обрабатывают в такой последовательности: настраивают планиметр и планиметрируют все диаграммы; определяют их площади; замеряют длины всех диаграмм и значения ординат р _с и p _z , подсчитывают р _i , для каждого цилиндра. Планиметр настраивают по площади круга, очерченного планкой, прилагаемой к планиметру. В случае отсутствия специальной планки показания планиметра проверяют по квадрату на миллиметровой бумаге. Планиметрирование производят на гладкой доске, покрытой листом бумаги. При установке планиметра его рычаги по отношению к диаграмме располагают под углом 90°. При обводе диаграммы угол между рычагами планиметра должен составлять 60 - 120°.

Длину индикаторной диаграммы измеряют по атмосферной линии. Ход привода следует выбирать таким, чтобы длина диаграммы равнялась 70 и 90 - 120 мм для индикаторов моделей 30 и 50 соответственно.

При отсутствии планиметра среднее индикаторное давление р _i находится с достаточной точностью методом трапеции. Для этого диаграмму разбивают вертикальными линиями на 10 равных частей. Среднее индикаторное давление определяют по формуле

pi = Σ h /(10m),

где Σ h — сумма высот h1,h2 h10,

мм; т — масштаб индикаторной пружины, мм/МПа. Способ измерения ординат h, p _z и р _с показан на рис. 4.6. При снятии индикаторных диаграмм в каждом отдельном случае для сравнительной оценки распределения нагрузки по цилиндрам надо учитывать температуру отработавших газов.

Каждый участок делят пополам и посередине измеряют его высоту. При оформлении результатов индицирования на бланке снятой диаграммы дизеля необходимо указывать название судна, дату индицирования, марку дизеля, номер цилиндра, масштаб пружины, длину и площадь диаграммы, полученные параметры p _z , р _с , р,-, N _е , n . Обработанные индикаторные диаграммы каждого двигателя вклеивают в „Журнал индицирования” с соответствующим анализом результатов индицирования. В пояснительном тексте должны быть указаны выявленные недостатки регулировки двигателя и принятые меры по их устранению. По окончании рейса ,.Журнал индицирования” и комплект обработанных диаграмм надо представлять в МСС флота вместе с рейсовым машинным отчетом. При обработке диаграмм, снятых с высокооборотных дизелей, необходимо делать поправку на погрешность пишущего механизма индикатора, которая в отдельных случаях может достигать 0,02-0,04 МПа (прибавляется к основному значению).

Анализ процесса сгорания по диаграммам и осциллограммам

Индикаторная диаграмма – это графическая изображение зависимости давления в цилиндре от хода поршня.

Способы получения(снятия) индикаторных диаграмм

Для получения индикаторных диаграмм используются механические индикаторы либо электронные системы измерения давления газов в цилиндре и топлива в процессе впрыскивания ( MIP Calculator , pressure analyzer )(NK-5 " Аутроника " и Cyldet ABB ). Для получения полноценных индикаторных диаграмм с помощью механического индикатора двигатель д.б. оборудован индикаторным приводом.

Виды индикаторных диаграмм

С помощью механических индикаторов можно получить следующие виды индикаторных диаграмм: нормальные, смещенные, диаграммы-гребенки, сжатия, газообмена и развернутые.

Нормальные индикаторные диаграммы служат для определения среднего индикаторного давления и общего анализа характера протекания индикаторного процесса.

Рис. 1 Виды индикаторных диаграмм

Смещенные диаграммы используют для анализа процесса сгорания, выявления недостатков в работе топливной аппаратуры, оценки правильности установки угла опережения подачи топлива, а также для определения максимального давления сгорания p _z и давления начала видимого сгорания р' _с которое обычно приравнивают к давлению сжатия р _с . Смещенную диаграмму снимают путем присоединения индикаторного шнура с приводом соседнего цилиндра, если его кривошип заклинен под углом 90 или 120°, или с помощью привода с поворотной головкой, или быстро поворачивая барабан индикатора за шнур рукой.

Диаграммы-гребенки служат для определения давления в конце сжатия р _с и максимального давления сгорания р _г на двигателях, не имеющих индикаторных приводов. При этом барабан индикатора при помощи шнура поворачивают рукой. Для определения р _с диаграмму снимают при выключенной подаче топлива в цилиндр.

Диаграммы сжатия как указывалось, используются для проверки индикаторного привода. По ним можно также определить давление р _с и оценить герметичность поршневых колец по величине площадки между линией сжатия 1 и линией расширения 2.

Развернутые диаграммы служат для анализа процесса сгорания в районе ВМТ, а также для определения р, в двигателях, не имеющих индикаторного привода. Развернутые диаграммы снимают электрическим пли механическим индикатором с независимым от вала двигателя приводом (например, от часового механизма).

Для снятия всех вышеперечисленных диаграмм за исключением гребёнки требуется индикаторный привод

Искажения индикаторных диаграмм возникают чаще всего при заедании поршня индикатора (рис. 2, а), установке слабой (рис. 2, б) или жесткой пружины (рис. 2, в), ослаблении гайки крепления пружины индикатора, вытяжке индикаторного шнура (рис. 2, г) или большой его длине (рис. 2, д).

Рис. 2. Искажения индикаторных диаграмм

Обработка индикаторных диаграмм производится с целью определения по ним значений среднего индикаторного давления р _i , максимального давления сгорания p _z и давления в конце сжатия р _с . Наиболее просто определяются параметры p _z и р _с по диаграммам-гребенкам и смещенным диаграммам. Для этого масштабной линейкой с диаграммы снимают ординаты от атмосферной линии до соответствующих точек (см. рис. 1, б, в) или, при ее отсутствии, простой линейкой. В последнем случае значения р _z и р _с будут равны:

где т — масштаб пружины.

Максимальное давление сгорания можно определить также по нормальной индикаторной диаграмме, а давление, в конце сжатия — по диаграмме сжатия.

Среднее индикаторное давление определяют по нормальным или развернутым индикаторным диаграммам. По развернутым диаграммам p _i находят графоаналитическим способом, перестроением развернутой диаграммы в нормальную или при помощи специальной номограммы.

По нормальной индикаторной диаграмме значение р _i определяют по формуле

где F _i — площадь индикаторной диаграммы, мм 2 ;

т — масштаб пружины индикатора, мм/(кгс/см 2 );

l — длина диаграммы, мм.

Длину каждой индикаторной диаграммы замеряют между касательными к крайним точкам контура диаграммы, которые проводятся перпендикулярно атмосферной линии. Площадь диаграммы измеряют планиметром.

Следует отметить, что при определении среднего индикаторного давления р _i по индикаторной диаграмме погрешность измерения может достигать 10—15% и более. Вместе с тем в судовых малооборотных дизелях при нормальном техническом состоянии систем топливоподачи и наддува соотношения между давлениями р _i р _τ , p _z , индексом топливного насоса и цикловой подачей топлива g _ц обычно сохраняются достаточно стабильными продолжительное время. Поэтому любой из указанных параметров может быть выбран для оценки нагрузки цилиндра.

В связи с этим некоторые дизелестроительные заводы установку индикаторных приводов считают нецелесообразной , а в разработанной для этих двигателей системе диагностики для оценки нагрузки цилиндров используется величина р _z .

Полученные значения p _с и p _z необходимо проанализировать. Для получения более точных выводов одновременно со снятием диаграммы необходимо записать следующие данные: температуры газов за цилиндрами, перед и после турбины, давление и температуру наддувочного воздуха, обороты двигателя и турбины, указатель нагрузки двигателя. Желательно знать расход топлива на момент снятия диаграммы.

Лучший способ анализа состояния двигателя – это сравнить замеренные величины с величинами полученными при заводских или ходовых испытания двигателя при той же нагрузке.

В случае отсутствия данных испытаний необходимо сравнить полученные значения со средним.

Индикаторная диаграмма – это график зависимости дебита скважин от забойного давления или от перепада между забойным и пластовым давлениями, построенный по данным исследования скважин методом установившихся отборов.

Использование индикаторных диаграмм позволяет:

Установить норму отбора жидкости или газа.
Установить объем закачки рабочего агента.
Исследовать изменения изменение проницаемости в призабойной зоне.
Определить продуктивность скважины.

Пример типичных индикаторных диаграмм изображен на рисунке.

Рисунок 1. Пример типичных индикаторных диаграмм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Как видно из рисунка индикаторные диаграммы могут быть прямолинейными, вогнутыми или выпуклыми по отношению к оси дебитов. Форма индикаторных диаграмм зависит от происхождения фильтрующих флюидов, от фильтрационных сопротивлений, от строения области дренирования, от режима фильтрации, от режима дренирования пласта, от неустановившихся процессов в пласте.

Прямолинейная индикаторная диаграмма получается только в том случае, если режим дренирования соответствует режиму вытеснения при фильтрации однофазной жидкости по закону Дарси, для которого справедливо уравнение Дюпюи:

Рисунок 2. Уравнение Дюпюи. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, Q – объемный дебит скважин; Рпл – среднее пластовое давление; Рзаб – забойное давление; Rк – радиус кругового контура; h – эффективная толщина коллектора; k – проницаемость горной породы; u – динамическая вязкость.

Готовые работы на аналогичную тему

Прямая может начать искривляться (после точки А), что связано с нарушением закона Дарси (из-за роста депрессии). Также искривление может быть связано с с неустановившимся процессом фильтрации. Выпуклые индикаторные диаграммы по отношению к оси дебитов свойственны для режимов истощения. Вогнутые диаграммы по отношению к оси дебитов могут быть в следующих случаях:

Увеличение притока при повышении разниц пластового и призабойного давлений, по причине подключения ранее наработавших пропластков или трещин.
Самоочистки призабойной зоны из-за увеличения депрессии и снижения фильтрационных сопротивлений.
Некачественно проведенных исследований.

Все индикаторные диаграммы (на рисунке) могут быть описаны следующим уравнением:

где, k – коэффициент пропорциональности; n – показатель степени, который характеризует режим и тип фильтрации (его значение зависит от вида диаграммы).

Исследования для определения коэффициента продуктивности скважин

Коэффициент продуктивности скважин может быть определен в результате различных видов исследований скважин: геофизические, гидродинамические, дебитометрические, термодинамические.

Гидродинамические исследования могут проводиться несколькими методами. Построение индикаторных скважин относится к исследованиям скважин при установившихся режимах. Исследования при неустановившихся режимах подразумевает построение кривой восстановления давления и кривой падения давления. Еще одним гидродинамическим исследованием является гидропрослушивание.

Суть дебитометрических исследований заключается в изучении профилей поглощения и притока, а также измерении расхода газа и жидкости по всему пласту. Термодинамические исследования скважин основаны на сравнении геотермы (температура поля Земли) и термограммы (изменение температуры в стволе скважины) эксплуатируемых скважин. Геофизические методы исследования включают в себя методы, целью которых является определение характера газа-, нефте- и водонасыщенности горных пород (каротаж и т.п.)

Определение коэффициента продуктивности скважин по индикаторной диаграмме

Коэффициент продуктивности скважин – коэффициент, который характеризует возможность продуктивного пласта по флюидоотдаче (нефтеотдача, газоотдача).

При определении коэффициента продуктивности по индикаторной диаграмме в первую очередь несколько раз изменяют режим работы скважин (от 4 до 10 раз). При каждом режиме определяют параметры:

По полученным результатам строится индикаторная диаграмма в координатах Q (дебит скважины) и ΔР (разница пластового и призабойного давлений). Потом проводится качественная интерпретация индикаторной диаграммы. Рассмотрим пример с простой прямолинейной диаграммой, изображенной на рисунке.

Рисунок 3. Пример с простой прямолинейной диаграммой. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

По индикаторной диаграмме находят две произвольные точки, у которых координаты будут $ΔР_1 , Q_1 и ΔР_2, Q_2$ и определяется коэффициент продуктивности скважин по формуле:

$ K= (Q_2 – Q_1) / (ΔP_1 - ΔP_2 )$ , $м^3/$

Кроме коэффициента продуктивности скважин по индикаторной диаграмме могут определяться такие величины, как коэффициент проницаемости пласта в призабойной зоне, коэффициент подвижности жидкости в пласте, коэффициент гидропроводности пласта.

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Испытания и эксплуатация судовых двигателей Обработка индикаторных диаграмм двигателя

Обработка индикаторных диаграмм двигателя

Индикаторная диаграмма, снятая механическим индикатором, позволяет наиболее просто определить среднее индикаторное давление. Для этого с помощью планиметра определяется площадь диаграммы (в мм 2 ), а затем делением полученного значения площади на длину диаграммы (в мм) и на масштаб пружины диаграммы определяется среднее индикаторное давление.

Определение среднего индикаторного давления по диаграммам, снятым электрическим или пневмоэлектрическим индикатором, является более трудоемким, так как для этого требуется более сложная обработка диаграммы.

Индикаторная диаграмма, снятая электрическим индикатором, обычно является совмещенной осциллограммой с записью кривых (давление в цилиндре двигателя, давление в топливопроводе и подъема иглы форсунки — в зависимости от времени).

После съемки, проявления, увеличения и печатания на осциллограмме отмечается дата, двигатель и тарировочные шкалы.

По осциллограмме, пример которой приведен на рис. 196, определяются следующие основные величины.

1. Скорость вращения коленчатого вала

5. Согласно тарировочным кривым определяется по осциллограмме давление в цилиндре р _с и р _z (кривая ДЦ, рис. 196), давление в топливопроводе (кривая ДТ), p _ф — давление открытия форсунки и подъем иглы форсунки и p _т.п — давление нагнетания топлива (кривая ПИ) в любой момент времени. При этом продолжительность открытия форсунки и продолжительность подачи топлива по насосу определяются так:

6. Среднее индикаторное давление. Непосредственным планиметрированием площади под кривой ДЦ на осциллограмме можно определить только среднее давление по времени. Для определения среднего индикаторного давления необходимо кривую ДЦ перестроить в координаты давление — объем. С достаточной точностью среднее индикаторное давление может быть подсчитано аналитическим путем. Выражая работу за цикл в зависимости от давления в цилиндре по углу поворота вала, и так как функция р = f(?) является периодической, то разложение ее в ряд позволяет получить следующие формулы для подсчета р _i .:

где В ₁ , В ₂ , В ₄ — коэффициенты разложения, определяются методом приближенного гармонического анализа.

Так, например, по диаграмме (приведенной на рис. 197) двухтактного дизеля, коэффициенты разложения определяются следующим образом.

1. Значения ординат кривой через 30°, начиная с ВМТ,

2. Переписывая их в следующем порядке находится разность

3. Определяется сумма и разность величин, выписанных в следующем порядке:

4. Значения коэффициентов В ₁ и В ₂ , определяются из уравнений:

При обработке индикаторных диаграмм с помощью уравнений (11.16) - (11.18) коэффициенты a, b и с находят по фактическим индикаторным кривым методом избранных точек. При этом на индикаторной диаграмме выбирают три равномерно расположенные точки. [3]

При обработке индикаторных диаграмм с помощью уравнений ( 139) - ( 141) коэффициенты а, Ъ и с находят по фактическим индикаторным кривым методом избранных точек. При этом на индикаторной диаграмме выбирают три равномерно расположенные точки. [4]

При обработке индикаторных диаграмм с помощью уравнений (11.16) - ( II 18) коэффициенты a, b и с находят по фактическим индикаторным кривым методом избранных точек. При этом на индикаторной диаграмме выбирают три равномерно расположенные точки. [5]

По результатам обработки индикаторной диаграммы строятся таблицы значений х, у, z, выражающих в миллиметрах значения угла поворота вала и соответствующие им объемы и давления. Масштаб давления тр ( кПа / мм) определяется по та-рировочным линиям на диаграмме. [7]

Для упрощения обработки индикаторных диаграмм в случае трещиноватых коллекторов значение b определяют по касательной к индикаторной линии в начале координат. Затем, подставляя в формулу (11.18) значения Q и Ар в двух выбранных точках, составляют систему из двух уравнений. [9]

Для упрощения обработки индикаторных диаграмм в случае трещиноватых коллекторов значение Ъ определяют по касательной к индикаторной линии в начале координат. Затем, подставляя в формулу (11.18) значения Q и Ар в двух выбранных точках, составляют систему из двух уравнений. [11]

Для упрощения обработки индикаторных диаграмм в случае трещинных коллекторов значение b определяют по касательной к индикаторной линии в начале координат. Затем, подставляя в формулу ( 141) ( при экспоненциальной зависимости k и р от давления) значения Q и Ар в двух выбранных точках, составляют систему из двух уравнений. [12]

Рассматривая методику обработки индикаторной диаграммы , необходимо особо остановиться на: 1) определении точки начала видимого сгорания, 2) определении точки максимальной температуры цикла и 3) определении давления в конце расширения. [13]

В результате обработки индикаторной диаграммы можно получить наибольшее количество сведений о двигателе и прежде всего величин PI и NI, поэтому этой осциллограмме уделяется наибольшее внимание. Поэтому для получения более достоверных сведений в осциллограмму должны быть внесены коррективы, учитывающие влияние этих погрешностей. Соображения по учету погрешностей, вносимых соединительным каналом, были изложены ранее, поэтому здесь будут пояснены только способы введения корректив, учитывающих нелинейность развертки и кривизны экрана. [14]

Более подробные сведения дает обработка индикаторных диаграмм , основанная на использован ии уравнений ( 21) и ( 18), представляющих собой уравнение закона сохранения энергии, записанное соответственно для газа и для цилиндра. [15]

Читайте также: