Contribution à la modélisation et à la prédiction de défaillances sur les moteurs Diesel marins - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Contribution for Modelling and failure prediction in Marine Diesel Engine

Contribution à la modélisation et à la prédiction de défaillances sur les moteurs Diesel marins

Résumé

Abstract This work presents a simulator model of a marine diesel engine based on physical, semi-physical, mathematical and thermodynamic equations, allowing fast predictive simulations. The whole engine system is divided into several functional blocs: cooling, lubrication, air, injection, combustion and emissions. The sub-models and dynamic characteristics of individual blocs are established according to engine working principles equations and experimental data collected from a marine diesel engine test bench for SIMB Company under the reference 6M26SRP1. The overall engine system dynamics is expressed as a set of simultaneous algebraic and differential equations using sub-blocs and S-Functions of Matlab/Simulink. The simulation of this model, implemented on Matlab/Simulink has been validated and can be used to obtain engine performance, pressure, temperature, efficiency, heat release, crank angle, fuel rate, emissions at different sub-blocs. The simulator is used to study the engine performance in faulty conditions, and can be used also to assist marine engineers in FDI (fault detection and isolation) as well as designers to predict the behavior of the cooling system, lubrication system, injection system, combustion, emissions, in order to optimize the dimensions of different components. This program is a platform for fault simulator, to investigate the impact on sub-blocs engine’s output of changing values for faults parameters such as: faulty fuel injector, leaky cylinder, worn fuel pump, broken piston rings, a dirty turbocharger, dirty air filter, dirty air cooler, air leakage, water leakage, oil leakage and contamination, fouling of heat exchanger, pumps wear, failure of injectors (and many others).
Ce travail présente un modèle orienté envers le développement d’un simulateur pour le moteur diesel marin. Dans le but d’avoir un simulateur qui répond aux besoins du moteur étudié au niveau de l’efficacité, la rapidité et la prise en considération des défauts, le modèle étudié est basé sur des modélisations physiques, semi physique, empirique, mathématique et thermodynamique. Le modèle du moteur est divisé en plusieurs sous-modèles dont chacun présente un système réel. Ces systèmes sont : le refroidissement, la lubrification, l’admission de l’air, l’injection, la combustion et les émissions. Les sous-modèles et les caractéristiques dynamiques de chaque bloc sont conçus en respectant les équations principales du fonctionnement du moteur ainsi que les données expérimentales collectées sur un banc d’essai pour un moteur marin diesel fabriqué par la société SIMB sous la référence 6M26SRP1. Ce modèle a été implémenté sur Matlab/Simulink, et la simulation permet d’obtenir les variables suivantes dans les différentes sous-blocs: pression, température, efficacité, échange de chaleur, angle de vilebrequin, débit du fuel et émissions. Le simulateur sera utilisé pour montrer les dégradations dans les performances du moteur lors de l’occurrence des défauts et peut aider dans l’application des stratégies de diagnostic et de pronostic. Les différents défauts considérés dans le simulateur sont : défauts injecteur, fuite cylindre, avarie pompe fuel, casse du segment de piston, dégradation de turbocompresseur, dégradation filtre à air, dégradation refroidisseur d’air, fuite d’air, fuite d’eau, fuite et contamination d’huile, encrassement des échangeurs, dégradations pompes.
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Dates et versions

tel-01520012 , version 1 (09-05-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01520012 , version 1

Citer

Hassan Moussa Nahim. Contribution à la modélisation et à la prédiction de défaillances sur les moteurs Diesel marins . Thermique [physics.class-ph]. Aix Marseille university, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01520012⟩
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