ICMOS Koel
OENic.) 92108,HAALBAARHEIDSONDERZOEK
geautomatiseerde
storingsanalyse
bij
COMPRESSORKOELINSTALLATIES
ZOETERMEER, April 192,
trig,. RT. Grimmeliut
-4.4.
IICMOS - Koel
Pagirta 1INHOUDSOPGAVE
I LUST MET SYMBOLEN EN KENTALLEN , 5
1.1. SYMBOLEN . .
.; ...
.. 7 -h 51.2.
VOORVOEGSELS..
. 61.3. BOVENSCHRIFTEN .
1.4.. ONDERSCHRIFTEN , . 6.
1.5.. KENTALLEN 14 M1 M1 ++ 144 44VPa 4, 44IV+,4. A .1.y, rg r "I 41 444- r 7
INLEIDING
1. WERKING KOELINSTALLATIE I 11
3.1. ALGEMENE BESCHR1TVING COMPRESSORKOELINSTALLATIE 1/
3.2.. VOORBEELDINSTALLATIE . 13
3.2.1. Installatiekeuze (13)
3.2.2. Beschrijving installatie (13) 3.2.3. Beschrijving per component 04)
3.2.4. Slotopmerlcingen (20)
4 MOGELIJKHEDEN VOOR FOUTENDIAGNOSE Rs +, ,441/4.1/4 21
4.1. DIAGNOSE TAKEN , 21
4.2. METHODIEK VOOR MODELVORMING .44 y a a Fa a 22
4.2.1. Modelleren van het component (22) 4.2.2. In- en uitgangsvariabelen (22) 4.2.3. Interne verbanden (23)
4.2.4. Conditieparameter (23)
4.2.5. Andere toepassingen van een model (24) 4.2.6. Bestaande modellen (24)
4.3. KNOWLEDGE-BASED EXPERTSYSTEMEN . . .
.
254.3.1. Inleiding en definities (25)
4.3.2. 'Shallow Reasoning' - benadering (26) 4.3.3. 'Deep Knowledge' - benadering (27),
0.
6
2 7
Pagina 2
'CMOS - Koel
KEUZE ANALYSE-STRATEGIE 29
5.1. PROBLEEMSTELLING, DEFINITIES 29
5.2. BESCHRIJVING ANALYSEMETHODIEKEN 31
5.3. VOOR- EN NADELEN ANALYSEMETHODIEKEN 32
5.3.1. FTA of combinatie FTA en ETA (32) 5.3.2. FMEA (32)
5.4. KEUZE ANALYSEMETHODIEK 33
OORZAAK - GEVOLG ANALYSE 35
6.1. COMPONEN'TEN, RANDVOORWAARDEN 35
6.2. PROC ES VA RI A BELEN 37
6.3. GLOBAAL OVERZICHT FAALVORMEN 37
6.4. STORINGSDOMEIN 39
6.4.1. Inleiding (39)
6.4.2. Symptomen van de faalvormen (39) 6.4.3. Symptoommatrix en storingsdomein (45)
MOGELIJKHEDEN VOOR MODELVORMING 47
7.1. MODELOPZET 47
7.2. COMPONENTMODELLEN 49
7.2.1. Modelleren van de compressor (49) 7.2.2. Modelleren van de condensor (50)
7.2.3. Modelleren van de filter/droger en vloeistofleiding (53) 7.2.4. Modelleren van het expansieventiel (55)
7.2.5. Modelleren van de verdamper (57)
7.3. PROCESMODEL EN RANDVOORWAARDEN 61
7.4. CONCLUSIE 62
CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 63
8.1. CONCLUSIES 63
8.2. AANBEVELINGEN VOOR VERDER ONDERZOEK 64
LITERATUURLIJST 65
BIJLAGE I. VARIABELEN 67
BIJLAGE II. NOMINALE BEDRIJFSCONDITIES 71
11.1. GRENSWAARDEN 71
11.2. CAPACITEI'TSREGELING CARRIER 5H-40 76
BIJLAGE III. TOELICHTING BIJ DE FAALVORMEN 77
MA.
FAALVORMEN BIJ GELIJKBLUVENDE BEDRIJFSTOESTAND77
111.2. FAALVORMEN BIJ VERANDERENDE BEDRIJFSTOESTAND . . . 92
111.3. GEVOLGEN VAN VERANDERINGEN IN DE MASSASTROOM
KOUDEMIDDEL 94 . . . . . . . 6..
.... ...
. . . . . . . . . . . .... . . . .. . . .. . . h . . . . . . ... . . . . ..WMOS - Koel
Pagina 3BULAGE IV. AANVULLENDE EXPERTKENNIS
IV. 1. OPZET VAN DE INTERVIEWS .. 95
IV.2. ALGEMENE INDRUK .
. .... .
. 96IV.3,. AANVULLENDE GEGEVENS. 96
BULAGE V., OPSTELLEN STORINGSMATRIX
.. ... .
. . . 103V.1. OPZET MATRIX, BEPALEN VERGELIJKINGSGETALLEN . . . 103
V.2. OORSPRONKELUKE MATRIX . ., .. . . ... . . 105
V.3. BEWERK1NGEN , 107
V.4. OPSCHONEN NAAR PRAKTUKMETINGEN . . . ... 110
BULAGE VI EEN MODEL VOOR AC-SYSTEMEN . 115.
HET GEMODELLEERDE SYSTEEM 0.; 115
VI.2. RESULTATEN
,...
. 117BULAGE VII., WARMTEOVERDRACHT IN DE CONDENSOR ,.,,, t., - , -i .. . 119
VII. 1. WARMTEOVERDRACHT - , 119
VII.2. BEPALING VAN a BU CONDENSATIE OP HORIZONTALE
PUPEN 120
VII.3. WARMTEOVERDRACHT WATERZUDIG ... 121
VII.4. WARMTESTROOM DOOR DE WAND . . . 122
V11.5. CONCLUSIE
n , ... ,
. , . . . . , q., t., :, , n i.1 12212233 1
BULAGE VIII. WARMTEOVERDRACHT IN DE. VE..RD. .A.M.P.E.R ..,... ;,;v ...,.., .,,.., . t." t. ....
VIII.1. WARMTEOVERDRACHT
:
VIII.2. VERDAMPING IN DE PIJPEN i .- 124
VIII.3. WARMTEOVERDRACHT OVERVERHITTINGSZONE .. . . .. .. 125
VIH.4. WARMTEOVERDRACHT LUCHTZIJDIG, CONDENSATIE .._ 125
VI11.5. WARMTESTROOM DOOR DE WAND . , . 126
VHI.6. 126
BULAGE IX. VOORBEELDEN VAN INSTALLATIES 127
IX. 1. INSTALLATIE zoals geplaatst a/b my 'KONINGIN BEATRIX' .... 127'
IX.2. INSTALLATIE zoals geplaatst a/b ms 'ALARM'
... .
. . . 131IX.3. INSTALLATIE zoals geplaatst a/b duwbak 'CHEMGAS 1' . 133,
BULAGE X. LOG(p) - h DIAGRAM R22 . . 4.3 135
95
1.
.
1.1. ISYMBOLEN
warmteovergangscoefficient wanddikte
polytropische exponent
rendement, dynamische viscositeit isentropische exponent ;.". warmtegeleidingscoefficient verhoudingsgetal dichtheid oppervlaktesparming soortelijk volume massastroom weerstandscoefficient 4, oppervlalc, doorsnede soortelijke warmte con ditiegetal diameter
versnelling in het zwaartelcrachtveld soortelijke enthalpie
enthalpie (warmte inhoud) elektrische stroom
warmtedoorgangscoefficient
equivalente warmtedoorgangscoefficient (= k.A') lengte, peil massa toe rental druk vermogen warmte hoeveelheid gasconstante
ICMOS - Koel
Pagina 5LUST mu SYMEOLEN EN KENTALLEK
Hieronder worden de symbolen (met bijbehorende eenheden), voorvoegsels en indices opgesomd.. Daarnaast warden de gebruikte kentallen gedefinieerd. In het verdere rapport zullen de gebruilcte symbolen en kentallen niet steeds worden toegelicht.
[Wm-2K-1 Emil [-I Hr [kgm-is-1] [-] [Wm-IV] Incgm-31
[Nml
1[713kg-li [kgs-1][e]
[Jkg-41C-1 I.C11 [WK' m21 [W/C4i1 Iml [kg][sl
[Nnt'2,] of Thar] [Thg-LIC1] 1. K X 'If A c C d [m] [ms-2] h [Jkg-i] H [J] I [A] k k' L,1 m p Q [J] RPagina 6
ICMOS - Koel
rv relatieve vochtigheid [70] s specitieke entropie [Jkg-1K-1] t tijd [s] T temperatuur [K] of [°C] U elektrische spanning [V] v snelheid[ms']
x absoluut vochtgehalte, 'kwaliteit' tweefase stroming [kg/kg]
1.2. VOORVOEGSELS
A verschil, verandering
1.3. BOVENSCIIRIFTEN
fictieve waarde (niet meetbaar) stroom (afgeleide naar de tijd)
1.4. ONDERSCHRIFTEN
Algemeen:
cil betrekking hebbende op een cilinder
a gasfase
,gem gemiddelde waarde
intredezijde, inwendig (bij warmteovergangscoefficienten)
km betrekking hebbende op het koudemiddel
omg omgevingsconditie
mech : mechanisch
in combinatie met soortelijke warmte (cp): bij gelijkblijvende druk
th theoretische waarde
tot
total
uittredezij de, uitwendig (bij warmteovergangscoefficienten)
vi vloeistoffase
,vrz temperatuur of druk van verzadigde damp, bij resp. dezelfde druk of temperatuur werkelijke waarde
exp .dv .ts mem over verdamper 1 ucht Re
-
vlp
1al
Nu = TicpPr
-dp v
We= g g avi expansieventiel drukvereffening temperatuursensor membraan oververhitting verdam per te koelen luchtICMOS
- Koel
Pagina 7Kental van Reynolds; geeft de verhouding aan tussen de invloed van de traagheid en de invloed van de inwendige wrijving op de strom ing.
Rental van Nusselt; is een dimensieloze uitdrukking voor de warmteovergangscoefficient.
Rental van Prandtl; geeft de verhouding aan tussen
energie-transport door convectie en energieenergie-transport door impuls-over-drach t.
Rental van Weber; is een maat voor de gevoeligheid van een vloeistofstroming met vrij oppervlak voor golfvorming onder in-vloed van een gasstroom over dat oppervlak.
1.5. KENTALLEN Per component: compressor compressor .z zuig p pers .c in de cilinder
.f
filter ..k klep carter carter olie smeerolie stuur besturingssysteemolie motor - condensor cond : condensor kw : koelwater onder : onderkoeling - filter/droger; vloeistofleiding filter/droger - expansieventielICMOS - Koel
Pagina 92.
INLEIDING
In het kader van mijn 4e-jaars opdracht bij de TU-Delft, faculteit Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek, heb ik bij de firma Van Buuren - Van Swaay Installatiegroep B. V. onderzoek gedaan op het gebied van storingsgedrag van compressorkoelmachines aan boord van schepen.
Het doel van dit onderzoek is:
Het onderzoeken van de haalbaarheid van een on-line storingsdiagnosesysteem, gebaseerd op fysische modelvorming, dan wel een off-line fout-zoeksysteem gebaseerd op expert-systeemtechnologie voor een compressorkoelinstallatie.
Zowel door middel van interviews met deskundigen en literatuuronderzoek als door het uitvoeren van analytisch onderzoek (zoals bijvoorbeeld FMEA), komen tot een analyse van mogelijke faalvormen en bijbehorende storingen en nagaan hoe de gevonden storingen met de beschikbare sensoren aan de gebruiker kenbaar worden.
Nagaan of de uit 1) en 2) beschikbare kennis mogelijkheden biedt voor het on-line dan wel het off-line systeem.
4a) Een aanzet geven tot een on-line conditiebewakingssysteem voor genoemde installaties aan de hand van de opgebouwde kennis en parametervergelijking; of:
4") Een aanzet tot het opstellen, op basis van 1), van een off-line storingsexpertsysteem voor genoemde installaties ter vergroting van de kennis aan boord.
In voorliggend rapport worden de punten 1)
tot en met 3) behandeld in de vorm van een
haalbaarheidsonderzoek.
Als eerste worden, na een algemene beschrijving van de werking van een compressorkoelinstallatie, enkele mogelijkheden met betrekking tot geautomatiseerde storingsdiagnose en daarvoor bruikbare technieken beschouwd.
Daarna wordt punt 2)
behandeld: opsporen van mogelijke faalvormen binnende
corn-pressorkoelinstallatie. Dit is kwalitatief opgezet omdat het in dit stadium vooral van belang is een goede indruk te krijgen van de mogelijkheden en problemen.
Een mogelijke aanpak voor modelvorming wordt uitgewerkt, met een korte toelichting bij het meest in het oog springende proble.emgebied: de warmteoverdracht bij tweefase stromingen.
Tot slot een conclusie en aanbevelingen ten aanzien van de haalbaarheid en de wijze van opzet van &en van de in punt 1) genoemde systemen en de mogelijkheden voor verder onderzoek.
In een vervolgverslag (fase 4a dan wet 4') zal dan getracht moeten worden de meest veelbelovende methode uit te werken tot een prototype van een -deel- van zo'n systeem. Daarbij moet zeker ook de kwantificatie van de hier uitgewerkte analyse aan de orde komen.
Pagina 10
!CMOS
- KoelMijn dank gaat uit naar alien die hun medewerking hebben verleend aan het tot stand komen van dit rapport. In het bijzonder professor J. Klein Woud, en mijn drie begeleiders bij Van Buuren -Van Swaay: de heren G. Been, M. van Holsteyn en L.J. van Wees.
Ook de diverse medewerkers van Van Buuren - Van Swaay en de Technische Universiteit Delft die bereid bleken via interviews, gesprekken en beoordeling van conceptverslagen hun kennis en ervaring beschikbaar te stellen wil ik bij deze hartelijk danken. Zonder deze bijdragen was dit onderzoek niet mogelijk geweest.
Zoetermeer, april 1992
ICMOS
- Koel
Pagina 11VVERKING KOELINSTALLATIE
In dit hoofdstuk wordt eerst het principe van een compressorkoelinstallatie behandeld. Vervolgens zal de voor dit onderzoek gekozen installatie meer in detail worden besproken.
3.1. ALGEMENE BESCHRIJVING COMPRESSORKOELINSTALLATIE
Een compressorkoelinstallatie bestaat in elk geval uit de volgende componenten: 1 - Compressor
2 - Condensor 3 - Smoororgaan 4 - Verdamper
Het principe schema is getekend in Afbeelding 1.
02
>01
De compressor (1) comprimeert het gas-vormige koudemiddel aflcomstig uit de verdamper (4). Hiervoor is arbeid nodig (W) welke omgezet wordt in een enthal-pieverhoging van het gas. Bij deze hoge druk wordt het gas gecondenseerd in de condensor (2), onder afgifte van warmte (Q1) aan een koelmedium op een relatief
hoogtemperatuurniveau. De druk van het
nu vloeibare koudemiddel wordt in een smoor-orgaan (3) verlaagt. Bij deze lage druk verdampt het koudemiddel vervol-gens in de verdamper (4) onder opname
van warmte (Q2) op een relatief hag
temperatuurn i veau.
In principe kan een koelinstallatie met bovengenoemde componenten functioneren, bijvoorbeeld een huishoudkoelkast met als smoororgaan een capillair.
A fbeelding 1 Principe schema cornpressorkoelinstallatie.
3
Pagina 12
!CMOS
- Koel
Bij een grotere installaties kunnen, afhankelijk van grootte en toepassing, nog aanvullende compo-nenten nodig zijn zoals:
filter/droger; olieafscheider;
afsluiters, al dan niet automatisch; regelventielen;
extra warmtewisselaars; buffervaten.
Het is in de koeltechniek gebruikelijk om het proces uit te zetten in een log(p)-h diagram. Dit is een diagram met de druk (in [Pa] of [bar]) op de verticale schaal logaritmisch uitgezet en op de horizontale scha21 lineair de specifieke enthalpie (in [Id/kg]). In Afbeelding 2 is het proces uitgezet in een vereenvoudigd diagram. Als Bijlage X (pagina 135) is een volledig diagram (voor Freon R22) opgenomen.
In het diagram is het coexistentiegebiecl getekend. Rechts is alleen -oververhit- gas, links alleen onderkoelde- vloeistof. De vorm en de Jigging van het coexistentiegebied zijn afhankelijk van het toegepaste koudemiddel. Warmtehoeveelheden per kilogram circulerend koudemiddel zijn eenvoudig af te lezen op de horizontale as.
4 8
bsothonnen
<of
02
Koelproces in her log p - h diagram.
Na de compressie (punt 1) is het gas oververhit. In de condensor wordt eerst het gas gekoeld tot verzadigde damp (punt 2), en vervolgens gecondenseerd.
De vloeistof (punt 3) wordt in het expansieventiel in druk verlaagd (van punt 3 naar punt 4), waarbij een deel van de vloeistof verdampt (flashgas: verhouding via hefboomregel: 4-6/5-6 dee} vloeistof, 4-515-6 deel damp). Punt 3 ligt vaak verder naar links. De vloeistof is dan onderkoeld, wat moet voorkomen dat in de leidingen naar het expansieventiel -hetzij door hoogteverschil, hetzij door andere vormen van drulcverlies- al gas ontstaat.
In de verdamper (punt 4 tot punt 7) wordt vervolgens vvarmte opgenomen uit de omgeving. Tot
punt 6 is er verzadigde damp en vlbeistof.
Om met een thermostatisch expansieventiel de capaciteit goed te lcunnen regelen wordt ,altijd een zekere oververhitting (punt 6 tot punt 7) toegepast. Immers: bij gelijkblijvende verdamperdruk verandert de (verzadigings)temperatuur niet als de fractie vloeistof zou toenemen (punt 7 schuift naar links het coexistentiegebied in) door een belastingafname. Het meten en regelen van vloeistott fracties is in de pralctijk moeilijk te realiseren, zodat enige oververhitting noodzakelijk is Bij afnemende belasting zal ook de oververhitting afnemen. Hierdoor is een duidelijk regelsignaal be-j schikbaar om het expansieventiel te sturen.
Het gas naar de compressor mag, geen vloeistof bevatten omdat dan vloeistofslag kan optreden. Ook Ihiervoor is een zekere oververhitting dus wenselijk.
3r.2. YOORBEELDINSTALLATIE 3.2.1. Installatiekeuze
Als basis voor dit onderzoek is gekozen voor een freonkoelinstallatie zoals in Afbeelding 3 (pagina 14) is weergegeven. Dit is een eenvoudige installatie ten behoeve van ,een air-conditioninginstallatie aan boord van bijvoorbeeld een tniddelgroot containerschip.
Deze installatie is gekozen omdat hierin alle belangrijke componenten voorkomen die typerend voor ten compressorkoelinstallatie, maar die verder zo ieenvoudig mogelijk is gehouden. Dit laatste geldt met name ook voor de toegepaste regelingen.
De condensor wordt (zee)water gekoeld terwijl de verdamper lucht afkoelt voor de verblijven. Koudemiddel voor deze installatie is Freon R22, met een laagst optredende temperatuur van rond de 0°C. Dit betekent dat in de gehele installatie een druk van minstens 4 bar (abs) heerst. In Bijlage II zal verder ingegaan worden op de nominale condities voor een dergelijke installatie. De compressor heeft meerdere cilinders,, de capaciteit wordt geregeld door cilinders bij en af te
schakelen.
De condensordruk wordt binnen de bandbreedte van de regelaar constant gehouden door een (niet getekende) regelklep die de massastroom water door de condensor bepaalt aan de hand van de druk in de condensor.
De verdamper heeft geen -automatisch- otitdooisysteeni. Dit is niet gebruikelijk omdat de installatie altijd bij hogere luchttemperaturen in bedrijf is (zie ook Bijlage II).
3.2.2. Beschrijving installatie (Afbeelding pag na 14)
De compressor (1) is in dew installatie voorzien van stuurolie-, smeerolie-, pers- en zuigmanome-ters (9, 10, 11, 12). In het carter is een verwanningselement (2) aangebracht.
De condensor (15) is zeewatergekoeld en voorzien van een peilglas (17). Ook is voorzien in een veiligheidsklep (16) die het systeem beveiligt tegen te hoge druk. De afsluiters (20) dienen om, het filter/droger element (22) te kunnen vervangen. Via een extra aansluiting met afsluiter (21) kan de installatie worden (bij)gevuld met kouderniddel. Na de filter/droger is een kijkglas in de leiding geplaatst (23). VO6r het smoororgaan is een magnetische ldep opgenomen (26) welke sluit bij uit-,schakelen van de installatie. Dit voorkomt het .overlopen van vloeistof uit de ,condensor naar de verdamper.
Het smoororgaan is een zogenaamd thermostatisch expansieventiel (27). In feite is het een ,smoor-klep gestuurd door een drulcverschil. Extern is het expansieventiel voorzien van een temperatuur-voeler en een drukvereffeningsleiding (29)..
MMOS - Koel
Pagina 13zijn
De verdamper (28) is gevuld met een mengsel van kokende vloeistof en damp waarbij de
dampfractie steeds groter wordt naar het einde van de spiraal toe. Bij intrede zijn ook al dampbellen aanwezig, ontstnan bij de smoring in het expansieventiel (het 'flash'-gas).
0000
V V V 10 11 12 13 /31 30 -16 15 \23 20 21 22 2 28Pagina 14
ICMOS - Koel
Afbeelding 3: Eenvoudig koudemiddelschema.
3.2.3. Beschrijving per component a. Compressor
De compressor is een zuigermachine, aangedreven door een elektromotor via een V-snaar. Zie voor een doorsnede Afbeelding 4.
De zuigers zijn voorzien van zuigerveren, waarvan de onderste is uitgevoerd als olie-schraapveer. De -koude- zuiggassen die rond de cilinder aanstromen zorgen voor de koeling. Verder wordt enige koeling verlcregen door convectie en uitstraling naar de omge-ving en door afvoer met de smeerolie. Aileen bij zeer grote compressoren, of compressoren die met een hoge compressieverhouding werken, wordt een externe oliekoeler, en/of waterkoeling van de cilinderkop toegepast.
2
0
29
a
Ms extra beveiliging is een veerbelaste klep tussen zuig- en persreceiver aangebracht.
Afbeelding 4 Doorsnede koudemiddel compressor.
De kleppen (zie voorbeeld in Afbeelding 5) worden 'automatisch' gelicht door het drukver-schil over de klep. De impuls-overdracht vanuit de gasstroom moet daarna de klep gelicht houden. Dit vereist vooral aan de zuigzijde een bijzondere, lichte ldepconstructie.
Als zuigklep wordt een ringvormige dunne pint rond de cilinder gebruikt, die afdicht op een groot aantal gaten in de rand.
De persklep is zwaarder uitgevoerd en moet bestand zijn tegen de hete persgassen (tot 150°C). Deze is geplaatst in het midden van het cilinderdelcsel.
De smering wordt verzorgt door een ingebouwd oliepompje (tandwielpompje) dat uit het carter olie aanzuigt en via een filter naar de belangrijkste lagers perst.
Stroke limitor of discharge valve
AN
/'
Cylinder liner, alsoh
suction valve seat
,4,
..=
OM
sh.\mmucalimi
tn
II
"MIIKAY. .-.1."211:!_fs IIVP
WAIIIMP
- ow
linr AI,
v
,....1
ii A
Ka
Discharge valve ring with sinusoidal springs
Discharge valve seat
0-ring
uction valve ring with sinusoidal spring
Afbeelding 5 Doorsnede kleppendek sel koudemiddelcompressor.
!CMOS
- Koel
Pagina 15Pressure ring
Head plate
Pagina 16
ICMOS - Koel
De zuigers en pistonlagers worden door spatsmering van olie voorzien. Om een te hoge druk te voorkomen is een veerbelaste overstort na de pomp geplaatst.
Om de capaciteit van de installatie te kunnen regelen -zonder dat de compressor gestopt wordt- is voorzien in een systeem waarmee de zuigkleppen mechanisch kunnen worden gelicht. De cilinder levert dan geen bijdrage meer aan de massastroom koudemiddel.
ppe00 nslelling regnIberP. StprPit
bric
1o
--1*-1-4157,_741.NEif
..A. ,... aim Lr-,;igtklOtc144 =4= liTP 11191.111-pompolpwol.Afbeelding 6 Schema capaciteltsregeling compressoren (Carrier):
Ms basis voor de regeling wordt de zuigdruk gebruikt. Als de gevraagde hoeveelheid koude afneemt, stijgt de bereikte oververhitting na de verdamper en zal het expansieventiel de toevoer naar de verdamper knijpen (zie Afbeelding 9). De verdamperdruk, en daarmee de
zuigdruk, daalt; waarmee duidelijk is dat de zuigdruk een maat is voor de belasting. In Afbeelding 6 is het principe van het systeem weergegeven.
De kern van het systeem wordt gevormd door een evenwichtssysteem (n° 1) waarin de zuig-druk via een balg werkt tegen een -instelbare- veerzuig-druk. Daalt de zuigzuig-druk dan veroorzaakt dit een verschuiving in het evenwicht. Een hieraan gekoppeld olieventiel opent evenralig en voert meer olie af. De stuuroliedruk daalt, met als gevolg dat de zuiger in het
hydrau-lisch relais door de veer naar links wordt bewogen. De zuiger is voorzien van een
stand-fixeerinrichting. Zodra het verschil in veerkracht en kracht op de zuiger voldoende groot is geworden, schakelt de balg een stap verder. Hierdoor wordt de druk onder de zuiger in het capaciteitsregelelement weggenomen en wordt de zuigklep gelicht door de hefinrichting. De cilinder is nu buiten werking.
Bij toenemende belasting zal de hele cyclus omgekeerd verlopen.
Bijkomend voordeel van dit systeem is, dat bij opstarten -omdat er dan nog geen oliedruk aanwezig is- de zuigkleppen van alle met regeling uitgeruste cilinders gelicht zijn. De compressor loopt dus altijd bijna onbelast aan.
De toevoer van stuurolie uit het smeeroliecircuit geschiedt door een gecalibreerde boring in de zuiger van het hydraulisch relais.
LLIZ.1J
PfsjP,A1
In het carter is een verwar-mingselementje (100 W tot 200 W) aangebracht om de smeerolie bij stilstand op temperatuur te houden. Hier-mee wordt, naast het
voorko-men van condenseren van
freon in het carter, voorko-men dat te veel freon oplost in de olie.
Dit wordt veroorzaakt door de relatief hoge druk bij
stil-nstand
(tijdens bedrijf heerst in het carter de zuigdruk) in combinatie met een lage tern-peratuur. Zie Afbeelding 7 (figuur 9-3 uit [Stolk, 1990; (2)], dew figuur geldt voorR12; voor R22 geldt een
soortgelijk diagram, maar bij hogere druldcen). Stel dat bij stilstand de druk oploopt tot 3 bar bij 16°C. Dan kan 42 gewicht-% freon ioplossen in de olie.
Kort na de start loopt de zuigdruk terug tot bijvoorbeeld 1 bar (R12!), zonder dat de tern-peratuur direct omhoog gaat. Dan is nog maar 14 gewicht-% freon oplosbaar. Dus komt in korte tijd 28 gewicht-% als freongas vrij. Dit veroorzaakt sterke schuimvorming waardoor de smering in gevaar komt en er veel olie met de freon met het systeem in stroomt.
Door nu bij stilstand een hogere olietemperatuur aan te houden (bijvoorbeeld 50°C) blijft
de freonconcentratie laag (6%) en zal er minder freon uitdampen bij
het opstarten_ Schuimvorming wordt daarmee beperictb- Condensor
Zoals, reeds bij de werlcing van de koelinstallatie is vermeld, ode condensor 'voor 'het afkoelen en condenseren van de vvarme persgassen.
De condensor bestaat uit een stalen buitenmantel. Op de uiteinden van dew mantel zijn stalen pijpplaten aangebracht. Tussen de pijpplaten bevindt zich de pijpenbundel waardoor het koelwater stroomt. De beide uiteinden van de condensor zijn voorzien van waterkeerdek-sels. Het koelmiddel zal door het intensieve contact met de koude pijpenbundel condenseren
in de buitenmantel van de icondensor., Aan de onderkant wordt het vloeibare freon
iafgevoerd.
In het onderste deel van de condensor zijn de piThen dichter bif ellcaar geplaatst. Het is de bedoeling dat 'dew pijpen ondergedompeld zijn in vloeibare freon en zo de onderkoeling verzorgen.
Afbeelding 7 Oplosbaarheidsdiagr am olie-freon.
i
-' iz
i,
,ME II/
t'
O MM
za
talo
ENig
1/tArc
IIIMMI
airs
NA
IMEAn-
Pall
/
ZO JO sia iGew-%ke6'emiir4-ICMOS
- koeli
Pagina 17Pggina 18 "CM OS - Koel
Condensordruk-regeling:
Teneinde het expansieventiel optimaal te lawn functioneren is het van belang de druk in de condensor boven een bepaald minimum te houden zodat er voldoende druk aan de intreezij-de van het expansieventiel stmt..
Het regelen geschiedt door in de koelwatertoevoer een tweeweg-regelafslaiter of een by-pass met geregelde driewegklep op te nemen, waardoor de massastroom van het koelwater beinvloed kan worden.
Peilglas:
Op de condensor is een peilglas aangebracht om het niveau van de vloeibare freon te controleren. Een goed niveau is nodig om:
de onderkoeling van de vloeistof te onderhouden; uitstroom van een mengsel gas-vloeistof te voorkomen;
te voorkomen dat het condenserend oppervlalc te klein wordt, wat een te hoge druk in de condensor tot gevolg zou hebben.
c. Illter/droger, vloeistofleiding
Een filter/droger Met
Ner-wisselbare elementen (zie Afbeelding 8) is in het cir-cuit opgenomen. De filter/-droger combinatie heeft tot doel het vocht, dat ondanks alle voorzorgsmaatregelen toch in de installatie is gekomen, te absorberen. Ook zure olieresten en vuildeeltjes moeten door de elementen worden afgevangen, om beschadiging en vervuiling
van
het
systeem
te
voorko men.
De filter/droger is zo dicht mogelijk voor het expansieventiel geplaatst omdat idit het meest. Icwetsbare element in het circuit is.
In de leiding na de filter/droger is een lcijkglas opgenomen. Hierin kan worden geconsta-teerd of er geen dampbellen in de vloeistofstroom zitten. Het Idjkglas is meestal voorzien van een vochtgevoelig elementje dat door kleurverandering de aanwezigheid van water in het systeem signaleert.
Magneetklep
De magneetklep client om verbinding tussen de condensor en de verdamper bij stilstand te sluiten. Wordt de verbinding niet verbroken clan kan de verdamper vollopen met vloeibare
Het expansieventiel 'is ontworpen am de benodigdb capaditelt hi] eon bepaald drukverschil to ileveren. Bij eon te klein drukverschil zal oak de capaciteit van de klep to lsag zijn. Het drukverschil wordt bepaald door het verschil
in druk tussen zuig- on condensatledruk. Omdat de zuigdruk niet veel zal varieren on de condensatiedruk
afhankelijk is van de gemiddelde watertemperatuur wordt de condensatiedruk door middell van regeling, van de massastroom 'koelwater boven eon bepaalde minimum waarde gehouden.
A fbeelding Doorsnede filter/droger met verwisselbare elementen (Spar/an)'.
d.
de 8
freon, vooral als de verdamper (in de koude aanzuiglucht) koeler is dan de condensor (in de warme machinekamer). Het koudemiddel verdampt dan in de condensor en condenseert In de verdamper! De vloeistof zal bij de buiten bedrijf zijnde installatie achterblijven, en bij opstarten worden aangezogen door de compressor. Er kan dan vloeistofslag in de compres-sor optreden. Dit kan emstige schade veroorzaken en moet dus worden voorkomen..
e. Thermostatisch expansieventiel
Het thermostatisch expansieventiel is gemonteerd in de vloeistofleiding. De functie van dit venue' is het regelen van de juiste hoeveelheid vloeibaar koelmiddel naar de verdamper. De
geregelde grootheid is echter de oververhitting van het gas na de verdamper. De oververhitting is noodzakelijk om:
de verdamping te kunnen regelen;
te voorkomen dat vloeistof in de compressor komt.
In Afbeelding 9 is een principeschets van het expansieventiel Met de daarachter geplaatsteT verdamper getekend.
IICMOS - Koel Pagina 19
Afbeeldiew 9, Prince van een the rmostatisch expansieventiel met uitwendige drukverefferung en een
enkelvoudige droge verdamper.
De werking is als volgt:
Bij (a) stroomt vloeibaar koudemiddel dit de condensor het ventiel in. De toevoer van koudemiddel aan de verdamper wordt geregeld met een regelventiel (f). De stand van dit ventiel wordt bepaald door het evenwicht tussen de ingestelde veerkracht van de veer (g) (met instelknop (h), voor het instellen van de gewenste oververhitting + 6°-10°C)) en het drukverschil over het membraan (e).
Dit drulcverschil ontstaat door onder het membraan 'de werkelijke idruk na de verdamper toe te laten via drulcvereffeningsleiding (i) terwijl boven het membraan een referentieclruk staat afkomstig uit de temperatuurvoeler (c). De werkelijke druk na de verdamper is een maat voor de verzadigingstemperatuur, terwijl het voelerelement een referentiedruk genereert evenredig met de werkelijlce temperatuur na de verdamper. Het drukverschil is dus een maat voor de oververhitting van het gas.
Bij (b) verlaat het nu enigszins oververhitte gas de verdamper en stroomt naar de zlitzijde van de compressor.
Pagina 20
ICMOS - Koel
f. Verdamper
De verdamper best-ant uit meerdere spiralen van koperen pijp, gevat in een grote hoeveel-heid lamellen. In de buizen wordt koudemiddel verdampt, de benodigde warmte wordt -via een veel groter oppervlalc- aan de luchtzijde onttrokken. Zoals bij bespreking van het expan-sieventiel al bleek, is bij intrede in de verdamper reeds een deel van het koudemiddel verdampt. Bij uittreden moet het gas enigszins oververhit zijn.
Om een goede verdeling van het koudemiddel te krijgen wordt de leiding na het expansie-ventiel in de vloeistofverdeler (de zogenaamde 'spinnekop') gesplitst in vele ldeintjes die elk een deel van de verdamperbundel van koudemiddel voorzien.
Bij het verdampen van de freon kan de meegevoerde olie achterblijven in de verdamper. Om afzetting van dez,e olie te voorkomen moet een zekere minimum gassnelheid door de verdamper worden gehandhaafd, zodanig dat oliedeeltjes met de gasstroom worden meege-voerd.
3.2.4. Slotopmerkingen
Voor een uitgebreidere, praktische beschrijving zie [Smit, 1982; (1)]; in [Stolk, 1990; (2)]
zijn meer theoretische beschouwingen te vinden, ook aangaande de verschillende koelmiddelen en andere vormen van koudeopweldcing.
In Bijlage IX (vanaf pagina 127) zijn ter illustratie enkele zeer uiteenlopende koelinstallaties, zoals toegepast aan boord van schepen, kort beschreven.
!CMOS - Koel
Pagina 214. MOGELUKHEDEN VOOR FOUTENDIAGNOSE
In dit hoofdstuk zullen enkele methoden van geautomatiseerde foutendiagnose, zowel aan de hand van modellen als aan de hand van heuristische expert-kennis, worden besproken.
4.1. DIAGNOSE TAKEN
De hoofdfuncties van een foutdiagnosesysteem voor een complexe -procestechnische- installatie zijn (naar [Tzafestas, 1986; (3)]): Symptoomidentificatie; Foutendiagnose; Trouble-Shooting (faalanalyse); Reparatie/vervanging ; On twerp testprogramma; Test/reparatie planning; 'Monitoring';
Redeneren met functionele modellen.
Hierbij is uitgegaan van de volgende redenering:
Het system lokaliseert in de eerste twee stappen (symptoomidentificatie en foutendiagnose) de storingsbron(nen). Afhankelijk van de complexiteit van de installatie kunnen dit componenten zijn (warmtewisselaar, filter) of volledige deelsystemen (koelinstallatie als onderdeel van een chemisch proces).
De storingsbronnen worden met trouble-shooting (faalanalyse) doorgelicht. Dit houdt in dat gezocht wordt naar de mogelijke faalvormen die het symptoompatroon kunnen veroorzaken.
Hierna worden de nodige vervangings- dan wel reparatiewerkzaamheden aangegeven.
Na het uitvoeren van de reparatie wordt een testprogramma ontwilckeld waarmee het gerepareerde deel van het systeem op een passende wijze 'can worden getest.
De testresultaten worden nauwlettend in de gaten gehouden (monitoring).
Het systeem kan ook zorgen voor een goede planning van test- en reparatiewerk uitgaande van de beschikbare faciliteiten, om zo te komen tot kortere cyclustijden.
Tot slot worden de structuur en logica van de voorgaande stappen gecontroleerd, als evaluatie van de genomen beslissingen.
Dit is een zeer algemene en uitgebreide opzet, ook bedoeld voor complexe installaties. In dit rapport wordt de aandacht vooral gericht op de eerste drie stappen: het bepalen van de faaloorzaak uitgaande van het geconstateerde symptoompatroon. Daarbij wordt de koelinstallatie als het gehele proces gezien en lcunnen de componenten als mogelijke storingsbron worden beschouwd.
Pagina 22
!CM OS - Koel
Alle volgende stappen worden, gezien de beperkte omvang van de installatie (slechts 5 corn-ponenten,
en een procesmedium), vooralsnog geacht door een scheepswerktuigkundige of
servicemonteur zelf uitgevoerd te kunnen worden.
4.2. METHODIEK VOOR MODELVORMING
Bij de opzet van een conditiebewakingssysteem op basis van modelvorming biedt vooral de componentbevvaking goede aanknopingspunten met de gebruikelijke manier van storingsanalyse. Bij componentbewaking wordt het systeem opgedeeld in logische deelsystemen, de componenten. Voor de componenten wordt een conditieparameter bepaald waarin de toestand van het component ten opzichte van de ideale bedrijfstoestand wordt beschreven. De ideale toestand wordt bepaald aan de hand van een mathematisch model van het component.
Door nu de componentmodellen causaal te koppelen ontstaat een systeemmodel. De koppeling bestaat uit de continuiteitsvoorwaarden voor de massa- en energiestromen, en aansluitvoorvvaarden betreffende temperatuur- en drukniveaus.
Voor componentbewaking zullen een aantal stappen doorlopen moeten worden (naar [Bergman c. s., 1991; (7)]):
Modelleren van het component
- Vaststellen van de in- en uitgangsvariabelen Bepalen van de interne verbanden
Formuleren van de conditieparameter(s)
In de volgende paragrafen zullen dew stappen nader worden beschreven.
4.2.1. Modelleren van het component
Bij het modelleren van het component is het uiteindelijke doel het verlcrijgen van een realistisch model dat tegelijkertijd hanteerbaar is. Dit betekent dat onderscheid zal moeten worden gemaakt tussen relevante en niet-relevante verschijnselen. Het component mod door middel van corn-ponentgrenzen worden afgescheiden van het verdere systeem, omdat anders de bepaling van in- en uitgangsvariabelen niet mogelijk is.
4.2.2. In- en uitgangsvariabelen
Het component is middels allerlei relaties met de omgeving verbonden. Deze relaties hebben een tweezijdig lcarakter. Enerzijds oefent de omgeving invloed uit op het component, anderzijds beinvloeclt het component zijn omgeving. De relaties die de invloed van de omgeving beschrijven
zijn de ingangsrelaties, omgekeerd spreekt men van de uitgangsrelaties. Zowel in- als
uit-gangsrelaties kunnen door fysische variabelen worden gekwantificeerd (druk, temperatuur, massastroom, vermogen, enzovoort). Due kwantificatie levert nu de in- en uitgangsvariabelen. Voor beide geldt de eis dat ze meetbaar moeten zijn of dat ze met goede nauwkeurigheid kunnen worden geschat of berekend uit wel meetbare parameters. Daarnaast moeten de ingangsvariabelen ook nog voldoen aan de volgende criteria:1) Een minimum aantal ingangsvariabelen zal de toestand van het component eenduidig vast moeten leggen. Bij meer dan dit minimum aantal ingangsvariabelen ontstaan randvoor-waarden, waarbinnen het component moet werken. Bijvoorbeeld bij een compressor als zowel pers- en zuigdruk als de massastroom zijn gegeven.
-2) Als twee variabelen afhankelijk zijn (zoals bij de koelinstallatie de druk en temperatuur in het coexistentiegebied) kan slechts een van de twee als ingangsvariabele worden gebruikt.
4.2.3. Interne verbanden
De relatie tussen de in- en uitgangsvariabelen moet bekend zijn om een uitspraak te kunnen doen ten aanzien van het al dan niet storingvrij werken van het betreffende component. Deze relaties kunnen gebaseerd zijn op fysische kennis, man ook empirisch gevonden relaties kunnen worden gebruikt. Zij
moeten met een
redelijke nauwkeurigheid aangeven welke waarde de uit-gangsvariabelen zouden moeten hebben als het component storingvrij werkt.Daarnaast komen in deze verbanden procesparameters voor, vvaarvan de waarde afhankelijk is van de ingangsvariabelen. Te denken valt dan bijvoorbeeld aan de polytropische exponent voor corn-pressie. Deze is afhankelijk van de drukverhouding (ye = fOrc)).
4.2.4. Conditieparameter
Voor het bepalen hiervan wordt het mathematisch model van het component gebruikt om referentie-uitgangswaarden te genereren, waarmee, door vergelijking met de werkelijke warden van de uitgangsvariabelen, een waardeoordeel -of conditieparameter- kan worden bepaald.
In Afbeelding 10 is een voorbeeld gegeven van een mogelijke configuratie.
Afbeelding 10 Voorbeelo' van opzet om conditieparameter te bepalen.
!CMOS - Koel
Pagina 23!Unbend referent 10 wear den gererator reTerentle waarde procesdarameter R DEEL-SYSTEEM R/A
V
CONDITIEPARAMETER actuele waarde procesparameter A Intern vertrandDe referentiewaardengenerator bepaalt aan de hand van de ingangsvariabelen de -referentie-procesparameters. Deze worden vergeleken met de actuele procesparameters zoals deze volgen tilt het opgestelde interne model, toegepast op de in- en uitgangsvariabelen. Door deze op elkaar te delen wordt een genormaliseerde conditieparameter verlcregen, die in principe, bij een storingvrij functionerend component, gelijk is aan 1.
Pagina 24
ICMOS - Ko0
worden en in rekening worden gebracht bij de faalanalyse.
Deze opgeschoonde conditieparameter kan vervolgens worden gebruikt om een niet naar behoren functionerend (deel)component an te wijzen. Het moge duidelijk zijn dat de conditieparameter bij
meerdere in- en uitgangsvariabelen de vorm van een vector heeft.
Er zijn nog andere mogelijkheden, zowel ten aanzien van volgorde van berekenen, als ten aanzien van de definitie van de conditieparameter:
Het interne model !can ook zo worden opgesteld dat de actuele ingangsvariabele gebruikt
wordt voor het berekenen van -referentie-
uitgangsvariabele. Vervolgens wordt deze vergeleken met de werkelijke uitgangsvariabelen om het conditiegetal te bepalen.De conditieparameter kan relatief ten opzichte van de referentiewaarde worden bepaald:
-
actuelewaarde - r efer entie waar deC
refer entie waarde
De z,o bepaalde conditieparameter wordt ook wel 'symptom' genoemd.
Ook kan, als een limiet an de afwijking is gesteld, de conditieparameter aan deze limiet worden gerelateerd:
actuelewaarde - referentiewaarde
C
-limietwaarde - referentiewaarde Dit wordt ook wel de 'relatieve afwijking' genoemd.
4.2.5. Andere toepassingen van een model
Naast de genoemde conditiebewalcing kan een goed model van de installatie ook voor andere doeleinden worden gebruikt:
Het model kan dienen als proefopstelling voor het verlcrijgen van meetwaarden. Dit is vooral interessant als het moeilijk of duur is om een proefinstallatie over het volledige werkgebied door te meten.
Het model kan worden gebruikt om de symptomen van faalvormen te simuleren. Dit is bij een proefinstallatie vaak moeilijk en kostbaar.
NB: Hiervoor met het model wet zodanig open zijn dat de gewenste verstoring eenduidig kan worden aangebracht. Als de cornponentmodelopzet niet gedetailleerd is, is ha aanpassen van de juiste parameters op de juiste manier am de faalvorm(en) te
simuleren al gebaseerd op de verwachte symptomen en dus niet meer zuiver
objectief
Bij deze toepassingen is de rekentijd geen doorslaggevende factor meer.
4.2.6. Bestaande modellen
a. Refrigiration Analysis, Design and Simulation Package (RADS)
Dit is een commercieel palcicet van het Food Technology Research Centre dat volledig is gebase,erd op de uitwendige karakteristieken van de componenten.
Door de losse componentmodellen op de juiste manier aan elkaar te verbinden ontstaat een model dat de volledige cyclus kan simuleren.
Ken merkende beperkingen:
De modellering van het expansieventiel ontbreekt. Omdat het model is opgezet als
hulpmiddel bij het ontwerpen en optimaliseren van installaties ten aanzien van combinaties van compressoren, condensors en verdampers, wordt uitgegaan van een ideaal expansieventiel. Bij het ontwerpen is dit misschien acceptabel maar bij de hier gewenste toepassingen is dit een ernstige tekortkoming.
Veel gegevens van de fabrilcanten van de componenten zijn nodig, in een bepaalde vorm. Doordat op dit gebied geen normalisatie is, moet veelvuldig worden omgere-kend, of moet een schatting worden gedaan aan de hand van andere, wel beschikbare gegevens. Dit is een mogelijke bron van afwijkingen.
Concl u si es :
Dit modellenpalcicet is ongeschikt om te dienen als basis voor een storingsanalysesysteem. Omdat niet beschikt kan worden over de broncode, is aanpassen uitgesloten, nog afgezien van de praktische bezwaren van deze handelswijze.
Dynamische modellen sectie Koudetechniek en Ktimaatregeling TU-Delft Bij ICoudetechniek zijn voor verschillende componenten zeer uitgebreide modellen ontwik-keld. Deze modellen komen eigenlijk niet in aanmerking omdat de rekentijd per bedrijfs-toestand op een werkstation, per component, al in de uren loopt. Dit wordt veroor72akt door het complexe (twee-fase) karakter van de stroming in de componenten. De uitkomsten zijn -voor deze toepassing- veel te nauwkeurig, de modellen schieten in dat opzicht hun doel voorbij. Deze modellen zijn vooral bedoeld om in het ontwerpproces te worden toegepast.
Andere, 'steady-state', modellen.
Binnen de ASHRAE (American Society for Heating, Refrigeration and Airconditioning Engineers) zijn modellen bekend, o.a. een statisch model van J.F. Hamilton en IL. Miller (zie [Hamilton, 1990; (4)], en Bijlage VI). Dit zijn, voor zover te beoordelen, modellen die gemaakt zijn
voor, en in opdracht van, bepaalde bedrijven en niet beschikbaar.
Bijkomend nadeel is dat dit toch ook me,estal modellen voor ontwerpondersteuning zijn.
4.3. KNOWLEDGE-BASED EXPERTSYSTEMEN
4.3.1. Inleiding en definities
Met een knowledge-based expertsysteem wordt meestal bedoeld ([Lucas c.s.,
1988; (5)], pagina 1):'Een informatiesysteem, waarin gebniik van menselijke kennis, veelal op een wijze die doet denken aan menselijk redeneren, een belangrijke rol speelt'.
Dit is een zeer algemene definitie waaruit al blijkt dat er vele verschijningsvormen van dit soon systemen zijn.
In algemene vorm bestaat zo'n expertsysteem uit 4 delen (zie Afbeelding 11): Een communicatiemoduul (I/0-eenheid);
Een kennisverwerkingseenheid; Ben databank;
Een kennisbank.
CMOS - Koel
Pagina 25KENN S
BANK
DATA BANK
KENN IS VERWERK I NGS EENHE ID' / 0 'EENHE IDALS <,conditie(s.),> DAN
<actie(s), conclusie(s)>
;
Frames: Ben complexe representatievorm van een concept, waarin verschillende typen kennis als zodanig herkenbaar en bruikbaar zijn, en vvaarin afhankelijkheden tussen de afzonderlijke kenniselementen zijn aangegeven ([Lucas c.s., 1988; '(5)], pagi na 131).
Dit is dus een systeem em met behulp van attributen een omlijnd deel van de kennis vorm te geven. De hierarchic van de afzonderlijke frames geeft dan de mogelijkheid op hoger niveau algemene attribuut waarden toe te kennen welke voor alle frames die lager in de hiCrarchie staan gelden. In [Tzafestas, 1986; (3)1 warden de volgende twee basisprincipes voor expertsystemen (voor fouten-diagnose) onderscheiden:
'Shallow Reasoning'- benadering; 'Deep Knowledge'- benadering.
Deze twee principes worden in de volgende paragrafen toegelicht.
Regina, 26
ICMOS - Koel
Afbee!ding 11 Principe vorm an een experts ysteem.
De 1/0-eenheld verzorgt de ,cortimunicatie tussen, de te controleren installatie, de gebruiker en het eigenlijke expert-syste.em.
In de databank vvorden de toestand en de 'geschiedenis' van de installatie vastgelegd zodat trends achteraf lcunnen warden geanalyseerd.
De kennisbank bevat -in een of andere vorm, de door de maker verzameIde expertkennis aangaande de installatie.
Het hart van het expert-systeem is de kennisverwerlcingseenheid (inference-engine). Deze bevat het eigenlijke redeneeralgoritme waarmee de verzamelde data (direct of afkomstig uit de databank) gecombineerd warden met de expertkennis uit de kennisbank,, eventueel aangevuld via vragen aan
de gebruiker.
In het navolgende zullen de volgende defmities worden gebruikt:
Produktieregel: Ben onafhankelijke kermis-eenheid, die inthrmatie bevat over acties die moeten warden uitgevoerd als een bepaald stimuluspatroon in de waameming, van de omgeving optreedt ([Lucas c.s.,1988; (5)], pagina 73).
Meestal zal ten produktieregel de volgende algemene vorm hebben:
Bee 1 dsc herrn
Printer
Tel ecom,
SensorLilt I ezingem
Toetsenbord
4.3.2. 'Shallow Reasoning' - benadering
Deze benadering voor het opbouwen van expertsystemen gaat uit van vooraf gedefinieerde relaties tussen symptoompatronen en afwijkingen in de systeemparameters. Hierbij wordt gebruik gemaakt van produktieregels waarin directe verbanden tussen beide zijn vastgelegd.
Nadelen zijn:
Moeizame kennisverwerving (interviews, literatuur etc.); Ongestructureerde eisen aan de te verwerven kennis; Diagnostiseerbaarheid van probleem niet gegarandeerd; Compleet zijn van kennisbank niet gegarandeerd;
Groot tot zeer groot aantal produktieregels bij enigszins complexe problemen; Zeer specialistische kennisbank.
Deze problemen lcunnen slechts ten dele worden beperkt door in deelsystemen te werken.
Deze methode is veel toegepast in de medische diagnostiek, waar de achterliaaende processen vaak slecht of geheel niet bekend zijn, terwijl wel uitgebreide kennis op het gebied van symptomen aanwezig is. Een voorbeeld is 'MYCIN', ontwikkeld aan de Universiteit van Stanford, voor de diagnostiek en behandeling van infectieziekten (zie [Lucas c.s., 1988; (5)], pagina 3 en [Tzafestas, 1986; (3)], pagina 5).
4.3.3. 'Deep Knowledge' - benadering
Deze vorm van foutdiagnose is gebaseerd op een structured en functioned model van het
probleemgebied. Door te proberen de onderliggende principes van het domein expliciet te krijgen, is het niet meer nodig om alle mogelijke foutscenario's exact te voorspellen. Vaak wordt voor de beschrijving gebruik gemaakt van frames in plaats van produktieregels, omdat een duidelijker, hierarchisch gestructureerd beeld ontstaat. Het systeem is daardoor inzichtelijker en beer te
mod i ficeren
Voor deze aanpak worden in [Tzafestas, 1986; (3)] drie methoden onderscheiden: 1 - De causale zoekmethode;
2 - De mathematische model methode; 3 - De hypothese-test methode.
Methode 1) is gebaseerd op het traceren van processtoringen naar hun bron. Het is gebruikelijk
de causaliteit in een stroomschema weer te geven, waarbij de blokken
toe-standsgrootheden, alarmcondities of storingsbronnen voorstellen, terwijI de verbin-dingen de invloeden van de blokken onderling weergeven. Bij kringprocessen is het moeilijk om de onderlinge invloeden eenduidig vast te leggen.
Methode 2) gaat uit van een referentiemodel, aan de hand waarvan storingen worden gedetec-teerd en geanalyseerd. In feite betekent dit een combinatie van expertkennis (vervat in het redeneermechanisme en de kennisbank van een oorzaak-gevolg analyse) en -gedeeltelijke- modelvorming van het systeem (waarmee de referentiewaarden kunnen worden gegenereerd).
In [Jones, 1986; (6)] worden de volgende voordelen van een dergelijk hybride systeem genoemd:
Laat het isoleren van mogelijk defecte onderdelen toe;
Het systeem kan een grote hoeveelheid storingen verwerken, aangezien het
!CMOS - Koel
Pagina 27-Pagina 28
!CMOS
- Koelfalen functioned l gedefinieerd is, dat wil zeggen: &len. is elke toestand die niet aan het verwachte gedrag voldoet;
Er kan een hierarchische structuur in het systeem worden aangebracht. Dit is bevorderlijk voor de inzichtelijkheid en flexibiliteit van het systeem. Bij goede uitvoering is
het systeem tevens in gnat om symptomen te
voorspellen bij een in het model aangebrachte verstoring. Dit Ian van groot belang zijn als theoretische kennis ontbreekt en proefnemingen te duur of complex zijn.
In het project ICMOS - Diesel wordt getracht tot een dergelijk hybride systeem te komen (zie [Bergman c.s., 1991; (7)]).
Methode 3) gaat ook uit van een syste,emmodel, maar het wordt gebruikt om faalmechanismen
als hypotheses in te voeren, waarna de gevolgen worden vergeleken met het
werkelijke opgetreden symptoompatroon. Dit wordt net zo lang -op min of meer 'intelligente'- wijze herhaald tot een mogelijke storingsoorzaalc is achterhaald. Door de gevonden 'paden' naar de oplossing te markeren ontstaat kan men een zelflerend systeem malcen (vergelijkbaar met een neuraal netwerk). Voordeel is dat niet vooraf kennis moet worden verzameld aangaande de mogelijke storingen; nadelen zijn de complexe, ondoorzichtige structuur die ontstaat, de hoge eisen die
aan het model moeten worden gesteld om storingen te kunnen simuleren, de
problemen bij
het vertalen van een fysieke storing (gebroken ldep) naar een
modelstoring (hoe sterk, welke parameters?) en de -per installatie verschillende-leerperiode.
4.4. CONCLUSIE
Als meest veelbelovende mogelijkheid komt een 'deep-knowledge'-expertsysteem naar voren, gebaseerd op -vereenvoudigde- mathematische componentmodellen, gecombineerd met heuristische kennis aangaande symptoompatronen en de daarbij mogelijke faalvormen.
Het toepassen
van een dergelijke aanpak heeft enkele grote voordelen boven de andere
mogelijkheden:
De heuristische kennis kan onafhankelijk van de modelvorming worden verzameld en gestructureerd en vormt op zich al een bron van informatie die zelfstandig gebruikt kan worden.
De componentgerichte aanpak geeft al direct een duidelijke structuur, ook in de kennisbank. De mogelijkheden om het systeem aan te passen aan andere configuraties en/of componenten zijn groter dan bij een meer algemene systeembenadering.
Doordat op componentniveau wordt gewerkt kan op voor de gebruiker begrijpelijker wijze naar storingen worden gezocht.
Beperking bij de diagnose blijft het gesloten kringloopkarakter van het koelproces, waardoor de oorzaak van symptomen door de gehele installatie gezocht moeten worden en niet alleen bij het component waar zij zich manifesteren.
ICMOS - Koel
Pagina 295.
KEUZE ANALYSE-STRATEGIE
In dit hoofdstuk worden verschillende methodieken voor fanlanalyse besproken. Uit deze alternatie-ven wordt een gefundeerde keuze gemaalct.
Naast deze theoretische analyse moet ook worden gezocht naar kennis uit de praktijk, mede om de uitkomsten van de analyse te kunnen verifieren. De zo vergaarde kennis kan tevens dienen om te komen tot een eerste opzet van een expertsysteem (zie Hoofdstuk 4).
Het vergaren van kennis uit de praktijk, door middel van interviews, komt aan bod in tillage IV, pagina 95 en verder.
5.1. PROBLEEMSTELLING, DEFINITIES
Om te komen tot een gedegen overzicht van de storingen en bijbehorende oorzaken is het nodig de compressorkoelinstallatie theoretisch maar ook praktisch te analyseren, zowel ten aanzien van
storingspresentatie (sensortechniek, meetbare variabelen) als ten aanzien van mogelijke storings-bronnen (vervuiling, breuk, verkeerde instelling, enzovoort).
Voor het laatste zijn -in het onderstaande te bespreken- technieken beschikbaa.r. Allereerst moet de meest geschikte methode, zoals het zich vooraf laat aanzien, worden bepaald.
Algemene definities (overgenomen uit [Klein Woud, 1989(?); (8)] en [Smit, 1988; (9)], in
Afbeelding 12 is het causale verband tussen de diverse termen in beeld gebracht):
Component: Duidelijk te onderscheiden deel van de installatie, hier bijvoorbeeld de compressor, de verdamper.
Deelcomponent: Deel van een component met een duidelijke eigen functie (kleppen van de compressor, verstelmechanisme van het expansieventiel).
Falen: Het verlies van het vermogen om een gespecificeerde functie uit te oefenen (onvoldoende capaciteit, te hoge druk, te lage temperatuur).
Functie-eisen: De eisen die aan het functioneren van de installatie, of een deel van de installatie, worden gesteld (capaciteit, opgenomen vermogen, maximale en
minimale druk en temperatuur).
Functioneren: De wijze waarop de installatie, of een deel claarvan, de te realiseren taak volbrengt.
Symptomen: Meetbare verschijnselen die het falen aangeven. Storing: Mn de gebruiker kenbaar gemaakt falen.
Storingseffect: Het effect van een storing op externe factoren als veiligheid, produktie en economic.
Itgina 30
IICMOS - Koel
Faalvormc De wijze waarop Men zichtbaar wordt binnen het component, 'zoals gebrolcen. ldeppen, vervuiling, te laag niveau, verstopping.
Faalmechariisme: Het fysische, chemische
of mechanische proces
dat tot faleti leidt (vermoeiing, overbelasting, corrosie).Faaloorzaak: De omstandigheden eq.. fouten die bij ontwerp,, produktie of gebruik tot falen leiden.
Er zijn drie soorten:
Primair: Men binnen de gespe,cificeerde gebruik- en iontwerpcondities; Secundair: Men ten gevolge van afwijIcende gebruik- en
ontwerpcondi-ties;
Bediening: Men door foutief handelen of gebruik.
Faalanalyse: Het zoelcen van faalvormen bij een bepaald symptoompatroon.
(Het geheel van symptomen dat een storing aangeeft wordt ook we': het ,storingsbeeld genoemd. Dit is hetzelfde als het hier gebruikte
symptoomc-patroon.)
Stofingsanalyse:. Het beoordelen van de gevonden .stofingen riaar faaloorzaak teneinde herha-, ling te voorkomen of beperken..
iFUNGT FE- ETSEN
FUNGTgONEREN FAALVORM FAALMEGI lAtn5ME FAALOORZAAK '5YMPTOMEN FAA LANALY5E
STOI I I NG 5TOR I NGSEFFECT
'STOP I1/4NGSANALY5E
5:2. BESCHRLIVING ANALYSEMETHODIEKEN
Er zijn in elk gevalidrie mogelijkheden om een faalanalyse gestructureerd op te zetten:q Foutenboomanalyse (FTA: Fault Tree Analysis);
Gebeurtenissenboomanalyse (ETA: Event Tree Analysis);
'Oorzaak-gevolg' analyse (FMEA: Failure Mode and Effect Analysis)'.. ICorte omschrijving van deze faalanalysemethocliekerr
Fault Tree Analysis:
Opzetten van een foutenboom; een logisch schema, dat uitgaat van een ongewenste situatie (falen van betreffende systeem, waarbij het falen goal gedefinieerd moet zijn) en dat door middel van logische poorten aangeeft welke subsystemen en icomponenten dit falen veroorzaakt kunnen hebben. Voor een, uitgebreide beschrijving,
zie [I3osche, 1988; (10)]. Event Tree Analysis:
Opzetten gebeurtenissenboom; een logisch schema, dat uitgaat van een gebeurtenis waama wordt geanalyseerd welke gebeurtenissen tot het niet optreden van deze ge-beurtenis kunnen leiden.
Failure Mode and Effect Analysis:
Opzetten ioorzaak-gevolg schema, waarin uitgaande van de ,kleinste te beschouwen deelcomponenten consequent van alle mogelijke faalvormen de gevolgen op het
sys-teem worden afgeleid.
N.B. In de literatuur wordt well gesproken van Failure-Mode Effect and Criticality Analyses (FMECA) waarmee vooral het zoeken naar kritieke faalvormen wordt bedoeld. Hier wordt consequent van FMEA gesproken als alleen een 'oorzaak-gevolg' analyse wordt bedoelcil
Mogelijke aanpak van de analyse::
Alle mogelijke en relevante storingen verzamelen (symptoompatronen) en vervolgens:. PTA opzetten voor het gehele systeem; of:
PTA opzetten per component, vervolgens combineren; of:
ETA opzetten voor het gehele systeem tot het niveau van componenten,, vervcilgens per component een PTA uitvoeren;
Of:
2. FMEA opzetten per component, dus de mogelijke faalvormen zoeken en de gevolgen analyseren. Hieruit volgen direct de symptoompatronen bij de verschillende faalvormen. Bij identieke patronen moeten de faalvormen worden samengevoegd.
Uit
deze analyse moet een duidelijk beeld worden gevormd van de
causaliteit tussensymptoompatronen zoals die worden gemeten en de faalvorm(en) die hiertoe kan (kunnen) leiden. In een later stadium moet de relatie tussen faalvorm en faaloorzaak worden vastgesteld, Dit dient vooral om in de toekomst soortgelijk falen te lcunnen voorkomen en/of voorspellen, en heeft naar de gebruiker toe een informatieve functie (destoring isdan immers al opgetreden). Vooral primaire faaloorzaken en falen door bediening moeten daarbij beschouwd worden. Secundaire faaloorzaken .zijh in zekere zin, te voorspellen door de afwijkende exteme condities en zifn pas in een later
stadi-um van belang..
Pagina 32
!CMOS - Koel
VOOR- EN NADELEN ANALYSEMETHODIEION 5.3.1. YEA of combinatie FTA en ETA
Voordelen:
a. Doordat bekende storin'gen worden beschouwd als invoer is er een directe koppeling met de praktijk;
De analyse kan tot elk gewenst detailniveau worden uitgebreid dan wel beperkt; In een later stadium kunnen de resultaten vrijwel direct dienen om ten vvaarschijn-lijkheidsberekening uit te voeren;
ct. Voor zeer eenvoudige standaardcomponenten zijn PTA's beschikbaar, en is er een
mogelijkheid met behulp van een computer de componenten te koppeled; Nadelen:'
e. Het is moeilijk om alle storingen vooraf te onderkennen;
f..
Deze manier van
analyseren geeft filet direct een terugkoppelingnazi de
procesvariabelen
Doordat het koelproces een gesloten en geregeld lcringproces is, zijn bij een storing vele mogelijke faalvormen en/of combinaties van faalvormen op component niveau; Bij het zoeken nazi oorzaken kunnen daardoor gemaldcelijk een of meer faalvormen over het hoofd worden gezien.
5.3.2. FMEA Voordelen:
Doordat wordt uitgegaan van ideelcomponentniveau is er weinig kans .op het onge-merkt vergeten van faalvormen;
b. De analyse kan op elk gewenst detailnivean worden begonnen, athankelijk van verwachtingen ten aanzien van de vvaarschijnlijkheid van het falen en van de meetbaarheid van het effect;
De analyse per component Ian in een andere configuratie van componenten ioOk worden toegepast.
De gevolgen van een faalvorm voor de verschillende proc.esvariabelen komt bij deze methode direct nazi voren.
Nadelen:
Het niveau waarop gestart wordt is arbitrair;
De gevolgen van een storing in een deelcomponent op het geheel, vooral .als; ook regelingen zijn toegepast, zijn soms moeilijk voorspelbaar;
Goede definitie van de faalvormen is cruciaal.
Zie ![Bosche, 11988; Pr1011, vooral toepasbeer bij elektronische schekelingen 'door het grate aantat eenvoudige en gelijkis
componenten., 5.3.
1
5.4., KEUZE ANALYSEMETHODIEK
De lceuze voor de methodiek is gevallen op 'oorzaak-gevolg'-analyse (FMEA) omdat dc voordelen van dew methoden, vooral wat betreft het niet vergeten van faalvormen, de directe koppeling met procesvariabelen en de duidelijke modulaire aanpalc leiden tot een uitgebreid en betrouwbaar inzicht.
Koelinstallaties, ook aan boord van schepen, vertonen een net- grote variatie in configuraties en regelingen, bij toepassing van in principe gelijke componenten. Vooral installaties voor speciale toepassingen (bijvoorbeeld koelinstallaties voor ladingbehandeling, zie paragraaf IX.3, pagina 133) worden gekenmerlct door afwijlcende configuraties.
Door nu per component de analyse op te zetten wordt kennis en inzicht verkregen, welke Jelke
koelinstallatie, soms na enige aanpassing, toepasbaar is.
'Tot slot kan nog worden opgemerkt dat .het mogelijk is na dew 'oorzaak-gevolg' analyse de foutenboom op te z,etten, wat mogelijkheden opent voor een betrouwbaarheidsonderzoek.
De kennis die, en het inzicht dat wordt verlcregen door onderzoek -onafhanlcelijk van de onder-zoelcsmethodiek- blijft dezelfde.
ICMOS - Koel
_Pagina 335 Seel 'Ir
3
000000 0000000 00 000000 10000 00000 eo 00000002
Afbeelding 13 Componentindeling.IICMOS - Koel
Pagina 356i, OORZAAK - GEVOLG ANALYSE
In dit hoofdstuk wordt een oorz_aak-gevolg analyse (FMEA) iopgezet, op basis van de gekozen voorbeeldinstallatie. In Bijlage HI is bij, ellce faalvorrn de gedachtengang, die leidt tot het uiteindelij-ke symptoompatroon, uitgewerkt. In dit hoofdstuk is de expertuiteindelij-kennis, weluiteindelij-ke is verkregen uit interviews, grotendeels verwerkt.
Voor een algemene beschrijving van de koelcyclus en de functie van 'de componenten vi/Orcit verwezen naar Hoofdstuk 3, pagina II en verder.
6.1. COMPONENTEN, RANDVOORWAARDEN
De Volgende componenten worden onderscheiden (zie Afbeelding 13),:
I. - Compressor (incluiief
zuig-persafsluiters en leidingen).. Condensor.;
- Filter/droger en vloeistofleiding; (inclusief afslufters).
Regelventiel 'wet etttoffie druk-vereffening.
5 - Verdamper en vloeistofverdeler. 6 Appendages: magneetIdep,,
kijk-glas en carterverwarming. en 2 -3 4
-Pasina 36
ICM OS - Koel
Er worden randvoorwaarden gesteld ten aanzien van: Externe condities;
Optreden van meerdere storingen;
Bedrijfstoestandsveranderingen .als gevolg van de storing; Te beschouwen faaloorzaken..
De intrede lucht- en koelwatercondities worden voor deze analyse constant verondersteld, evenals de elelctrische voeding.
Bij elke faalvorm wordt er vooralsnog van uitgegaan dat deze als enige optreedt. Combina-ties van storingen condiCombina-ties zullen voorlopig niet worden beschouwd.
De bedrijfstoestand, in dit geval de warmtevraag en het aantal cilinders van de compressor dat in bedrijf is, wordt bij bijna alle storingen als gegeven verondersteld. Bij faalvormen die een wijziging in de bedrijfstoestand als symptoom hebben zal dit expliciet worden vermeld.
De installatie wordt geacht goed te functioneren, dat wil zeggen dat afstelfouten en
verkeerde dimensionering van componenten buiten beschouwing worden gelaten. Wel meegenomen worden de gevolgen van het verkeerd uitvoeren van de volgende standaard onderhoudsactiviteitens:
Compressorolie bijvullen/verversen; Koudemiddel bijvullen;
Filter/droger elementen vervarigem.
Bronnen< Besprekingen van de resultaten met de ontwerp-, de research-, de service- en de meet & regelafdeling van Van Buuren - Van Sway en een bespreldng met een vertegenwoordiger van de Valcgroep Koudetechniek van de TU-Delft; Interviews met servicemonteurs en inbedrijfstellers;
Literatuur: [Smit, 1982; (1)]; [Stolk, 1990; (2)]1; [Vos, 1988; (11)]; [Koelet, 1987; (12)];, [ALCO, 1968; (13)].; [SBC; (14)]; [Carrier; GM; [Bronswerk; (16)]; [Trane, 1977; (17)]; [Koel-Combi; (18)]..
Alle gebruikte symbolen zijn conform de symbolenlijst in Hoofdsruk 1 (bladzijde 5 en verder).
lUit gesprekken met servicemonteurs en inbedrijfstellers is gebreken dat goad ontworpen en gethstalleerde Thstallaties nagenoeg geen onderhoud nodig hebben. Probleem bij aan boord uitgevoerde reparaties is dat meestal eon nieu we storing
wordt grantroduceerd (bijvoorbeeld: bij het vervangen van filter/droger elementen ikornt vocht 'in de installatie door
condensatie op het koude binnenopperviak van het filterhuis1).
6.2. PROCESVARIABELEN
Omdat vooraf niet eenduidig vastligt welke variabelen relevant zijn voor de faalanalyse, worden voorlopig zo veel mogelijk variabelen meegenomen. Het criterium dat daarbij gehanteerd wordt is of de betreffende variabele eenduidig door het falen wordt beinvloed.
Volgens eerste inschatting zijn meetbaar:
Alle drukken, behalve de drukken die optreden binnen de cilinders van de compressor; Alle temperaturen, behalve de temperaturen die optreden binnen de cilinders van de compressor;
Niveaus;
De elektrische grootheden binnen het systeem; De toerentallen van motor en compressor; De relatieve vochtigheid van de lucht.
Een volletlige opsomming van de variabelen is opgenomen in Bijlage I.
In een later stadium zullen de mogelijkheden om de benodigde variabelen met de gewenste nauwkeurigheid te meten moeten worden beoordeeld.
Daarnaast speelt ook de simuleerbaarheid een belangrijke rol. Als een procesvariabele niet aan een referentiewaarde kan worden gerelateerd, is het ook niet mogelijk een uitspraak te doen over de eventuele afwij king. Het symptoom {can dan niet worden herkend en is voor de verdere diagnose waardeloos geworden.
Het is niet zinvol alles te meten, maar het is ook niet verstandig nu al variabelen buiten te sluiten. Na de faalanalyse en het vaststellen van een symptoom matrix kan eventueel een nadere selectie plaatsvinden mede gebaseerd op de informatie uit de interviews met experts..
6.3. GLOBAAL OVERZICHT FAALVORMEN
In het onderstaande overzicht zijn de faalvormen nog niet gegroepeerd op gelijlcsoortige gevolgen. Ook is bier nog geen onderscheid gemaakt tussen faalvormen die de bedrijfstoestand wet, en faalvormen die de bedrijfstoestand niet beInvloeden. Op beide punten zal in paragraaf 6.4 worden ingegaan. 1. Compressor 1.1. Zuigleiding: 1.2. Zuigkleppen: 1.3. Compressie: 1.4. Perskleppen: 1.5. Persleiding:
ICMOS - Koel
Pagina 37verhoogde weerstand lekkage
afdichting faalt verhoogde weerstand afdichting cilinder faalt overdrukbeveiliging faalt afdichting faalt
verhoogde weerstand verhoogde weerstand lelckage
Pagina 38
ICMOS - Koel
1.6., Mechanisme: olieniveau te laag olieniveau te hoog slijtage oliepomp oliefilter vervuild leldcage lagerslijtage oliedrulcregelaar halt
lcruk/drijfstang mechanisme faalt Aandrijflijn:: a) elektrische voeding halt
overmatige slijtage, lostrillen. aandrijflijn verbroken
iCapaciteitsregeling: a) stuurdruk te hoog stuurdruk te laag
mechanisch falen van de hefinrichting hydraulisch falen van de hefinrichting hydraulisch relais vast
2. Condensor
Koudemiddelzijdig: a) Richt in systeern lelckage
te veel koudemiddel te weinig koudemiddel 2.2.. ICoelwaterzijdig:: a) vervuiling
leklcage keerschot J(intern) verstopping pijpen
te veel koelwaterdoorstroom te weinig koelwaterdoorstroom
3.. vloeistofleiding
3.1.. Leiding tot aan filter a) verhoogde veerstand b) lekkage
3.2. Filter/droger- a) vervuiling/bevriezing element: b) slechte filtering/droging
b) leldcage
Leiding na filter: a) verhoogde weerstand b) lekkage
i4. Expansieventiel
vervuiling/vocht lekkage langs Idepsteel lekkage membraan
lekkage temperatuursensor verhoogde weerstand
slecht thermische contact temperatunrsensar lekkage verstopping 4.1. Klepfunctie: a) 4.2. Verstelmechanisme a) b) c) d) e)
4.1
Drulcvereffening: a) b) a) 1.7. 1.8. b) 2.1. Filter/droger, 3.3.Verdamper
511, Koudemidde1zijdig:1 5.2 Luchtzijdig:; Diverse: appendages Magneetklepc 6.2. Carterverwarming: 6.3 Kijkglas /vochtindicator; 6.4. STORINGSDOMEN6.4.1. Inleiding
Het storingsdOmein ornvat die faalvormen welke uit de rneetbare symptoompatroneh kuhrfelf Werdefi gedetermineerd. Dit betekent onder andere dat storingen met hetzelfde symptoompatroon Met kunnen worden onderscheiden en moeten worden samengevoegd. Ook moeten niet meetbare ,symptomen buiten beschouwing worden gelaten.
Eerst zullen in tabelvorm de symptomen van de faalvormen worden iopgesomd, in een bipage voorzien van toelichting.
Om een duidelijk overzicht te lcrijgen wordt uit de tabellen een eerste symptoommatrix opgesteld. Uit dew matrix moeten dan de afhankelijke storingen (die niet kunnen worden onderscheiden),, niet, -statisch- dete,cteerbare storingen en de afhankelijlce symptomen (welke geen extra bijdrage aan het onderscheidend vermogen geven) worden geelimineerd.
De opgeschoonde matrix wordt vervolgens nog aangepast door alleen die procesparameters op te nemen die bij de meeste installaties beschikbaar zijn. Uiteindelijk volgt dan een praktische storingsdomein.
Voorlopig zal alleen, een kwalitatieve beschouwing van de, effecten worden gegeven.
Symptomen van de faalvormen
In de navolgende tabellen (-label I t/m label V) worden symptomen van 'de faalvormen uit paragraaf 6.3 per component opgesomd. In label VI wordt dit voor de appendages gedaan. In label VU worden de optredende symptomen van veranderingen in de massastroom als gevolg van een storing gegeven. Deze zijn apart opgenomen omdat verandering in de massastroom koudemid-del veel voorkomt als symptoom, maar het meten van de massastroom moeilijk en duur is. Een toelichting bij elke faalvorm, met mogelijke achterliggende faalmechanismen, is' te vinden in Bijlage olieafzetting verhoogde weerstand lelcicage vervuiling, corrosie bevriezing, rijpvorming, verhoogde weerstand ongewenst open ongewenst dicht ongewenst aan lb) ongewenst uit verhoogde weerstand leldcage
1CMOS -Koell
Pagina 3,05. a) a) 6. 6.1. a) b) a) a) b) 6.4.2. de III.
a'anvoer pomp valt weg
,olieslag
ioliedruk
idrukval filter Apow,it olie niveau ioliedruk pa, 4, loliedruk Poke 4 compressor maakt meer lawaai toerental 0 trillingen t toerental' nc. 1 .6.13: 1. Sc:. 1.6.d: 1.6.e: 1.6.f: 1.6.g: 1.7.a: 1.7.b: 1.7.c: 1.8.a: 1.8.b: 1.8.c: 1.8.e: drukval
zuigtemperatuur Ta f massastroom Okm 4
zuigdruk p t massastroom 4
cartertemp.,
I
thassastroom 01,m, 4zuigdruk p
f
massastroom Okr 4, maar P iiet4iperstemperatuur Tc, t imassastroom Okm 4
,zuigdruk pa t ma'ssastroom ic 4
perstemperatuur Tcp t
persdruk pcp t im assa st room Okm 4 , maar P nietl ni'veau freon. 4 oliedruk 0, stuurdruk0suur ---iolietemp. To. t oliedruk oak, 1, ---trillingen t olietemp. vermogen Pro 0. vermogen P It vermogen Pc 4 zuigdruk pa zuigdruk pa t zuigdruk pa 4 zuigdruk pa t Imassastroorn .0km massastroom 'Am ig massastroom 0 ---massastroom okm 4 massastroom massastroom Okm massastroom Okrn massastroom (Pkni
pagina 40
IICMOS - Koel
Tabe.1 I: Symptomen van faalvormen in de compressor.
Faalvorm: Primair effect' Secundair effect: Systeemeffecten:
11.1.a: drukval Aptu itligdruk pa 4 massastroom IA
niveau freon
aantal cilinders It .aantal cilinders
aantal cilinders aantal cilinders 4 geen aanpassing van het aantal cilinders, bij capaciteitsvariaties. 1 .2.a: zuigdruk p t
1 .2.10: idrukval klep apak
carterdruk PcMter t persdruk pcp 4 persdruk pep 4 drukval kleP aPcr,k
1.5.a: 1.5.b: 1.6.a: 1.6.h: 1.8.d: 4 okm 4 1.1.b: 1.3.a: 1 .3.b: 1.4.a: 1.4.b:
