瞬时转速方法在船用多缸柴油机故障诊断中的应用研究

发布时间：2017-08-04 20:37

  本文关键词：瞬时转速方法在船用多缸柴油机故障诊断中的应用研究

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【摘要】：基于瞬时转速信号的柴油机故障诊断技术,具有经济性能好、操作简便、适合长期在线测量等优点,能够监测和诊断出各气缸实时的工作状态,对该方法的研究具有重要意义。目前该方法主要应用在气缸数较少、发火间隔角较大的柴油机。对于气缸发火区间重叠、做功能力均衡性较差的多缸柴油机,由于气缸间耦合作用较强,一般的特征参数难以对故障程度和故障气缸位置进行准确的诊断。本文根据多缸柴油机工作特点,针对单缸漏油和熄火故障,通过仿真和实验结合分析,对基于瞬时转速波形特征的诊断方法在多缸柴油机中的应用进行研究,主要研究工作如下:(1)针对16缸船用柴油机的工作原理,对曲柄连杆运动学进行分析,分别建立了轴系简化模型和当量模型,对瞬时转速进行仿真计算,通过实测信号与仿真结果进行对比,验证了瞬时转速仿真模型的准确性。(2)研究了气缸故障的程度、位置对瞬时转速波形的影响规律,根据气缸工作状态和瞬时转速的内在关系,明确故障诊断机理,提出了能够有效反映出故障信息的特征参数,确立了基于瞬时转速平均波动率的故障诊断规则。同时讨论了柴油机实际运行中仿真参数波动性对仿真结果的影响。(3)通过故障模拟实验,确立了柴油机瞬时转速信号测量和处理的流程,针对实测信号提取几种常见的波形特征参数;分析各种波形特征参数在不同故障程度下的分布规律;对比了各种波形特征参数对故障信息的敏感程度,分析了从中提取出有效的故障特征参数的可能性。(4)从波形特征参数中提取出故障特征参数,对故障程度和故障气缸位置进行准确的判断;统计各状态下故障特征参数分布规律,计算隶属度函数,建立故障诊断模型;最后通过测试库样本验证了诊断模型的准确性。
【关键词】：多缸柴油机 瞬时转速 故障诊断
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U672
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 基于瞬时转速信号的故障诊断技术10-13
• 1.2.1 波形分析法10-11
• 1.2.2 转矩估计法11-12
• 1.2.3 谐次分析法12
• 1.2.4 多特征信息融合法12-13
• 1.3 现阶段研究的不足13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第2章 多缸柴油机瞬时转速仿真模型15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 瞬时转速仿真模型的简化15-20
• 2.2.1 曲柄连杆运动学分析16-18
• 2.2.2 曲柄连杆动力学分析18-19
• 2.2.3 曲轴系统扭矩平衡方程19-20
• 2.3 基于简化模型的瞬时转速仿真结果20-27
• 2.3.1 船用柴油机的推进特性20-23
• 2.3.2 正常状态下仿真计算与结果分析23-24
• 2.3.3 故障状态下仿真计算与结果分析24-27
• 2.4 基于当量模型的瞬时转速仿真结果27-32
• 2.4.1 当量模型的建立27-29
• 2.4.2 当量系统仿真计算与分析29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 瞬时转速平均波动率分析33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 故障气缸位置对瞬时转速的影响33-38
• 3.2.1 前缸故障对瞬时转速影响35-36
• 3.2.2 后缸故障对瞬时转速影响36-38
• 3.2.3 前后缸故障对比分析38
• 3.3 瞬时转速平均波动率分析法38-45
• 3.3.1 30°区间瞬时转速平均波动率39-42
• 3.3.2 90°区间瞬时转速平均波动率42-45
• 3.3.3 两种波形特征参数对比分析45
• 3.4 仿真模型参数影响因素分析45-49
• 3.4.1 负载扭矩波动性46-48
• 3.4.2 气缸间不均衡性48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 故障实验瞬时转速信号分析50-74
• 4.1 引言50
• 4.2 瞬时转速的测量和处理50-56
• 4.2.1 故障实验的方案设计50-51
• 4.2.2 瞬时转速信号的测量51-52
• 4.2.3 瞬时转速信号的处理52-56
• 4.3 瞬时转速波形特征参数56-68
• 4.3.1 常用波形特征参数56-58
• 4.3.2 波形特征参数统计结果58-68
• 4.4 瞬时转速波形特征参数对比分析68-73
• 4.4.1 特征参数评价准则68-69
• 4.4.2 特征参数分布规律比较69-71
• 4.4.3 特征参数分布规律分析71-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第5章 基于瞬时转速的故障诊断模型74-89
• 5.1 引言74
• 5.2 故障诊断方法74-76
• 5.2.1 柴油机故障程度的诊断方法74-75
• 5.2.2 柴油机故障气缸的定位方法75-76
• 5.3 故障诊断模型的建立76-87
• 5.3.1 诊断模型的阈值确定76-80
• 5.3.2 诊断模型的数据库建立80-83
• 5.3.3 诊断模型的诊断流程83-87
• 5.4 故障诊断模型的验证与改进87-88
• 5.5 本章小结88-89
• 结论89-90
• 参考文献90-95
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果95-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 汪冰;李贵三;;12V190B柴油机瞬时转速信号的分析处理[J];柴油机;2006年01期

2 濮立俊,杨建国,王志华,周轶尘,严新平;利用发动机瞬时转速波动诊断气门漏气故障[J];武汉交通科技大学学报;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王志华;基于模式识别的柴油机故障诊断技术研究[D];武汉理工大学;2004年

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2 李辉;基于曲轴角振动信号的内燃机故障诊断系统研究[D];西南交通大学;2004年

3 张军;大功率柴油机综合故障诊断系统研究与开发[D];天津大学;2005年

4 唐娟;柴油机振动信号特征参数提取方法及缸内压力信号重构方法的研究[D];山东大学;2007年

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本文编号：621606