PROCEDIMIENTO DE DIAGNÓSTICO DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN EMPLEADO EN GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Procedimiento de diagnóstico de un motor de combustión empleado en generación de energía eléctrica.

Se describe un procedimiento para supervisar el funcionamiento de motores de combustión interna empleados en generación energía eléctrica basándose en el análisis de las emisiones del motor y de las variables eléctricas del generador asociado al motor. Además, es posible determinar cuál es la causa de los posibles fallos

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930220.

Solicitante: ENDESA GENERACION, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MELILLA.

Inventor/es: PLATERO GAONA,CARLOS ANTONIO, BLAZQUEZ GARCIA,FRANCISCO, CASADO ALIAS,ANTONIO JOSE, PASTOR LAFOZ,MARCOS.

Fecha de Solicitud: 28 de Mayo de 2009.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 20 de Enero de 2012.

Clasificación PCT:

  • F01N11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01N SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; SILENCIADORES O DISPOSITIVOS DE ESCAPE PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (disposiciones de conjuntos de propulsión relativas al escape de gases B60K 13/00; silenciadores de admisión de aire especialmente adaptados para motores de combustión interna, o con dispositivos para estos motores F02M 35/00; protección contra ruidos en general o amortiguamiento de los mismos G10K 11/16). › Dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape.
  • F02D41/22 F […] › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 41/00 Control eléctrico de la alimentación de mezcla combustible o de sus constituyentes (F02D 43/00 tiene prioridad). › Dispositivos de seguridad de aviso en caso de condiciones anormales.
  • G01M15/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.Ensayo de motores.

PDF original: ES-2355886_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento de diagnóstico de un motor de combustión empleado en generación de energía eléctrica.

Objeto de la invención

El objeto principal de la presente invención es un procedimiento para supervisar el funcionamiento de motores de combustión interna empleados para generar energía eléctrica, así como para determinar cuál es la causa de los posibles fallos. El procedimiento está basado en el análisis de las emisiones del motor y de las variables eléctricas del generador asociado al motor.

Antecedentes de la invención

El procedimiento habitual para realizar el diagnostico de motores de combustión interna empleados en la generación de energía eléctrica es analizar directamente algunas magnitudes mecánicas de los motores, como por ejemplo las presiones y temperaturas de los diferentes cilindros. A continuación, en función de diversos criterios, como por ejemplo la diferencia entre las presiones de los cilindros, se determina si el motor funciona correctamente. En caso contrario, se realizan las tareas de mantenimiento que sean necesarias para corregir el mal funcionamiento del motor y se vuelven a realizar las medidas anteriores para confirmar si se han subsanado las causas.

Sin embargo, estos los trabajos de diagnóstico implican tomar medidas directas en el motor, con el consiguiente gasto de mano de obra. Además, puesto que no se puede conocer de antemano el estado del motor, es necesario realizar estas medidas periódicamente tanto si es necesario el mantenimiento como si no lo es, resultando en una elevada pérdida de tiempo y personal.

Descripción de la invención

El procedimiento de diagnóstico de motores de combustión interna objeto de la presente invención esta destinado a motores de combustión interna dedicados a la generación de energía eléctrica. Los inventores de la presente invención han descubierto que analizando adecuadamente magnitudes eléctricas de la salida del generador acoplado al motor de combustión se puede deducir si es o no necesario realizar mantenimiento en dicho motor. Además, el mismo procedimiento permite determinar cuál o cuáles son los cilindros responsables del mal funcionamiento del motor.

Debido a la propia naturaleza de los motores de combustión interna, el par que suministran es irregular y periódico, ya que es el resultado de la actuación sucesiva de los N cilindros del motor. En caso de mal funcionamiento del motor, como por ejemplo mala combustión en un cilindro, o menor cantidad de combustible inyectado en un cilindro, las fluctuaciones de par en los motores de combustión interna se ven incrementadas debido a que los pares suministrados por los N cilindros no serán exactamente iguales. En estos casos, en la señal eléctrica de salida se produce un armónico de par motor correspondiente con el periodo de la repetición del ciclo de trabajo del motor, dos vueltas en el caso de motores de cuatro tiempos y una vuelta en el caso de motores de dos tiempos.

Se ha observado que las irregularidades en el par motor originan en el generador eléctrico fluctuaciones de la potencia activa generada, así como las consecuentes fluctuaciones de la tensión, de la corriente, de la potencia reactiva y en casos de redes eléctricas débiles también de la frecuencia. Analizando el módulo de las oscilaciones de estas magnitudes eléctricas se puede estimar si el par motor suministrado por el motor de combustión interna está dentro de los límites correctos de funcionamiento o no, y por tanto si el motor necesita o no mantenimiento.

Así, un primer aspecto de la presente invención describe un procedimiento de diagnóstico de un motor de combustión empleado en la generación de energía eléctrica, estando dicho motor de combustión acoplado a un generador eléctrico, que comprende las siguientes operaciones:

1) Adquirir al menos una de las siguientes magnitudes eléctricas: potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad y frecuencia.

Para la adquisición de estas magnitudes serán necesarios algunos elementos accesorios, como transformadores de medida (de tensión o intensidad), registradores o dispositivos similares.

Preferentemente, se adquiere también la posición angular del eje del motor-generador, de modo que analizando el desfase de las oscilaciones de las magnitudes eléctricas con respecto a la referencia fija de posición del eje se puede estimar cuál es el cilindro o los cilindros que producen las oscilaciones de par motor.

En otra realización preferente de la invención, se adquieren y analizan también los gases de combustión del motor, lo cual permite también determinar la causa del mal funcionamiento del motor de combus- tión.

2) Determinar si el módulo de la magnitud o magnitudes eléctricas adquiridas en la operación anterior está dentro del rango de valores correspondientes al funcionamiento correcto del motor. Para determinar cuáles son los rangos correspondientes al funcionamiento correcto del motor, se realizan las operaciones previas de:

- Adquirir, cuando el motor de combustión funciona correctamente, al menos uno de entre la potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad, frecuencia y, si es necesario, las emisiones del motor de combustión y/o una referencia de la posición angular del eje.

- Determinar, en función de esos valores, cuál es el rango que corresponde al funcionamiento correcto del motor de combustión.

3) Decidir, en función de si la magnitud eléctrica está dentro o fuera de dicho rango, si el motor de combustión funciona correctamente.

Una vez conocidos los valores actuales de las magnitudes eléctricas de la salida del generador eléctrico y el rango de valores considerados normales, se determina si el motor funciona correctamente. Además, cuando se emplea el dato correspondiente a la posición angular del motor se puede determinar cuál es el cilindro que no funciona correctamente. Y si, además, se dispone de información del análisis de los gases de combustión, se podría determinar también cuál es el motivo concreto del mal funcionamiento del cilindro. Por ejemplo, si se detecta un alto porcentaje de combustible inquemado en los gases de combustión, la causa podría ser una mala combustión en el cilindro.

Este novedoso procedimiento permite limitar las operaciones de mantenimiento del motor a los momentos en que éste lo requiera, ahorrándose además tiempo cuando se conoce la causa y el cilindro responsables de dicho mal funcionamiento.

Por otro lado, un segundo aspecto de la presente invención está dirigido a un sistema de diagnóstico de un motor de combustión empleado en generación de energía eléctrica, estando dicho motor de combustión acoplado a un generador eléctrico, que comprende:

a) Un medio de adquisición de datos, que adquiere de la salida del generador eléctrico al menos una de las siguientes magnitudes: potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad y frecuencia;

b) Un medio de análisis, conectado al medio de adquisición de datos, que compara el módulo de dicha al menos una magnitud con el módulo de dicha magnitud cuando el motor funciona correctamente, determinándose si el motor requiere mantenimiento.

En realizaciones preferidas de la invención, el sistema comprende además un medio de adquisición de la posición angular del eje, que transmite la información obtenida al medio de análisis, y/o un medio de adquisición y análisis de los gases de combustión del motor eléctrico, que transmite la información obtenida al medio de análisis.

Además de estos medios, es obvio para un experto en la materia que se requieren algunos elementos adicionales para la toma de los datos, como transformadores de medida, medios de registro de los datos, etc.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Fig. 1 Se muestra un primer ejemplo de sistema de diagnóstico de un motor de combustión empleado en generación de energía eléctrica.

Fig. 2 Se muestra un segundo ejemplo de sistema de diagnóstico que incluye además medios para determinar la posición angular del eje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de diagnóstico de un motor de combustión (5) empleado en la generación de energía eléctrica, estando dicho motor de combustión (5) acoplado a un generador eléctrico (4) a través de un eje (1), caracterizado porque comprende las siguientes operaciones:

adquirir al menos una de las siguientes magnitudes eléctricas: potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad y frecuencia;

determinar si el módulo de dicha magnitud eléctrica adquirida está dentro del rango de valores correspondientes al funcionamiento correcto del motor de combustión (5);

decidir, en función de si la magnitud eléctrica está dentro o fuera de dicho rango, si el motor de combustión (5) funciona correctamente.

2. Procedimiento de diagnóstico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende las operaciones previas de:

adquirir, cuando el motor de combustión (5) funciona correctamente, al menos uno de entre la potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad, frecuencia y emisiones del motor de combustión (5);

determinar, en función de esos valores, cuál es el rango que corresponde al funcionamiento correcto del motor de combustión (5).

3. Procedimiento de diagnóstico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además la operación de adquirir la posición angular del eje (1) para determinar qué cilindro es responsable del mal funcionamiento del motor de combustión (5).

4. Procedimiento de diagnóstico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además la operación de adquirir y analizar los gases de combustión del motor de combustión (5) para determinar la causa del mal funcionamiento del motor de combustión (5).

5. Sistema de diagnóstico de un motor de combustión (5) empleado en generación de energía eléctrica, estando dicho motor de combustión (5) acoplado a un generador eléctrico (4) a través de un eje (1), caracterizado porque comprende:

un medio (7) de adquisición de datos, que adquiere de la salida del generador eléctrico (4) al menos una de las siguientes magnitudes: potencia activa, potencia reactiva, tensión, intensidad y frecuencia;

un medio (13) de análisis, conectado al medio de adquisición (7) de datos, que compara el módulo de dicha al menos una magnitud con el módulo de dicha magnitud cuando el motor de combustión (5) funciona correctamente, determinándose si el motor de combustión (5) requiere mantenimiento.

6. Sistema de diagnóstico de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque además comprende un medio (2, 3) de adquisición de la posición angular del eje (1), que transmite la información obtenida al medio (13) de análisis.

7. Sistema de diagnóstico de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque además comprende un medio de adquisición y análisis de los gases de combustión del motor eléctrico, que transmite la información obtenida al medio (13) de análisis.


 

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