船艇柴油发动机故障诊断系统研究与设计

发布时间：2017-08-07 03:24

  本文关键词：船艇柴油发动机故障诊断系统研究与设计

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【摘要】：柴油发动机具有节油性好、工作稳定、持续耐久、输出功率大、排气污染小等一系列优点,在各型船艇上得到了广泛的应用。本航海单位的船艇需要频繁遂行补给、护航及警戒任务,而船艇大量装备使用柴油发动机,尤其以镇柴2330型号的柴油机居多。因任务密集,使用频率较高,其中柴油发动机的故障率也骤然上升。对柴油机故障的预判与诊断处置要求越来越高。由于船艇需要长期保持良好战备状态,不能频繁的拆解其柴油机来诊断,所以需要在线的故障诊断和检测技术。故本文研究了基于虚拟仪器的故障诊断系统,以提高柴油发动机故障诊断的直观性及实用性。本文针对我部门船艇装备率较高的镇柴2330型柴油发动机为研究对象,以此类型柴油机常见故障为基本类型,将虚拟仪器技术用于柴油机故障诊断系统的信号采集、频时域分析、小波分析和数据库管理等方面,并采用基于模糊聚类的方法展开故障识别方面的应用研究。本文主要的研究工作如下：1)分析柴油发动机故障机理及特征；2)对故障诊断系统进行总体设计；采用小波分析技术对柴油发动机故障机理及特征展开分析,遵从简单、实用、精确、高效的原则,进一步对柴油发动机故障诊断系统的软硬件部分进行总体设计。3)对柴油发动机综合性能监测系统进行详细设计与分析；建立起综合监测系统的内容主要是,对柴油发动机的动力性能监测系统、缸套-活塞磨损故障诊断系统、失火故障诊断系统以及燃油喷射故障诊断系统进行了详细设计与分析。4)基于模糊聚类分析的柴油发动机故障诊断方法及应用。考虑到柴油机工况故障类别往往难以准确掌握,采用模糊聚类的处理方法比较适宜。本文主要采用模糊聚类算法对柴油发动机进行故障诊断。结合13个柴油发动机的工况点信息,采用本文研究的模糊聚类方法,可以诊断出故障类型及原因。最后,本文针对镇柴2330的常见故障问题,采用本文提出故障诊断方法进行应用分析,能够清楚地诊断出故障类型。试验表明该系统具有一定的诊断效果及应用价值。
【关键词】：柴油发动机 labView 小波分析 故障诊断 模糊聚类方法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U672.74
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 论文的研究背景和意义8
• 1.2 国内外柴油发动机故障诊断的现状及其发展趋势8-10
• 1.3 故障诊断的目的和意义10-11
• 1.4 本文研究的主要内容11-12
• 1.5 本章小结12-14
• 2 柴油发动机故障诊断技术14-22
• 2.1 故障诊断的基本概念14-15
• 2.2 柴油发动机故障诊断技术分析15-19
• 2.2.1 柴油发动机故障诊断的流程15-16
• 2.2.2 采集与处理信号的技术16-17
• 2.2.3 故障特征及其特征值的提取方法17-18
• 2.2.4 设备状态分析与故障诊断方法18-19
• 2.3 虚拟仪器及其开发19-21
• 2.3.1 虚拟仪器概念19-20
• 2.3.2 LabVIEW语言20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 柴油发动机故障机理及特征分析22-36
• 3.1 柴油发动机基本结构22-23
• 3.2 柴油发动机动力分析23-27
• 3.2.1 柴油机活塞机构动力分析24-25
• 3.2.2 曲柄连杆机构运动过程中的受力分析25
• 3.2.3 配气机构运动过程中的受力分析25-27
• 3.3 柴油发动机故障的特征分析27-35
• 3.3.1 小波变换理论28-30
• 3.3.2 小波变换在LabVIEW中的实现30-31
• 3.3.3 小波降噪31-32
• 3.3.4 柴油发动机故障信号的特征值提取32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 柴油发动机故障诊断系统的总体设计36-48
• 4.1 总体结构36-37
• 4.2 故障诊断系统的参数确定37-39
• 4.3 数据采集系统的设计39-44
• 4.3.1 硬件设计39-44
• 4.3.2 信号存储及数据库设计44
• 4.4 虚拟仪器软件平台设计44-47
• 4.4.1 功能模块分析45-46
• 4.4.2 主程序设计46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 5 柴油发动机故障诊断分系统设计48-58
• 5.1 柴油发动机综合性能监测系统设计48-50
• 5.1.1 无负载测功的实现48-49
• 5.1.2 综合性能监测系统设计49-50
• 5.2 基于机身振动信号的缸套-活塞磨损故障诊断设计50-52
• 5.2.1 缸套-活塞磨损故障诊断原理50
• 5.2.2 缸套-活塞磨损故障诊断设计50-52
• 5.3 基于缸盖振动信号的失火故障诊断设计52-54
• 5.4 基于燃油压力信号的燃油喷射故障诊断设计54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 基于模糊聚类分析的柴油发动机故障诊断58-64
• 6.1 模糊聚类理论58
• 6.2 模糊C均值聚类算法58-61
• 6.3 柴油发动机故障诊断案例分析61-63
• 6.4 本章小结63-64
• 7 总结与展望64-66
• 7.1 论文总结64
• 7.2 论文的不足与展望64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-70

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本文编号：632680