內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷實(shí)驗(yàn)研究與系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、內(nèi)燃機(jī)作為廣泛使用的動(dòng)力源，對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是提高使用經(jīng)濟(jì)性的有效措施。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)故障診斷方法，耗時(shí)久、效率低，難以診斷結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)型，因此需要發(fā)展新的內(nèi)燃機(jī)故障診斷技術(shù)。內(nèi)燃機(jī)曲軸承受復(fù)雜交變的激振力矩并傳遞扭力，直接反映內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行情況，所以曲軸角振動(dòng)包含著內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息，具有較高的故障診斷應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)基于曲軸角振動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷理論在工程應(yīng)用存在的問題，提出了基于五點(diǎn)三次平滑濾波的快速畸點(diǎn)濾波算法;研

2、究了基于角振動(dòng)響應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)閾值對(duì)結(jié)果的影響;提出了基于曲軸角振動(dòng)計(jì)算內(nèi)燃機(jī)輸出功率的新方法;并在以上研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷系統(tǒng)(Working States Monitoring and Fault Diagnosis——WSMFD)。
　　為快速消除內(nèi)燃機(jī)扭振信號(hào)中畸點(diǎn)帶來的誤差，在現(xiàn)有畸點(diǎn)濾波方法的基礎(chǔ)上，提出快速畸點(diǎn)濾波算法。該方法根據(jù)五點(diǎn)三次平滑濾波的特性，識(shí)別出信號(hào)中畸點(diǎn)位置后，同時(shí)對(duì)

3、多個(gè)畸點(diǎn)附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理并替換畸點(diǎn)處幅值。這種算法減少了運(yùn)算量，提高了畸點(diǎn)處理效率。
　　對(duì)某天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)研究，分析故障工況與正常工況下角振動(dòng)特征諧次幅值分布規(guī)律，研究利用曲軸角振動(dòng)監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的方法在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的適應(yīng)性，并指導(dǎo)該機(jī)型狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)閾值的選擇，為同類機(jī)型的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。不同轉(zhuǎn)速下角振動(dòng)第0.5次簡(jiǎn)諧幅值分布范圍有較大差異，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速選擇合適的監(jiān)測(cè)閾值。

4、　　天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)中，曲軸角振動(dòng)第3.0諧次幅值曲線呈“V”型的現(xiàn)象，說明該機(jī)型往復(fù)慣性力矩對(duì)角振動(dòng)的影響不可忽略。考慮往復(fù)慣性力對(duì)曲軸角振動(dòng)幅值的影響，完善曲軸角振動(dòng)與內(nèi)燃機(jī)輸出功率的關(guān)系式。比較柴油機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣體激振力和往復(fù)慣性力對(duì)曲軸測(cè)點(diǎn)處角振動(dòng)幅值的影響，分析第1.5、3.0和6.0諧次幅值隨功率變化曲線，指導(dǎo)基于曲軸角振動(dòng)幅值計(jì)算內(nèi)燃機(jī)輸出功率方法的特征諧次幅值選擇。仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，驗(yàn)證了工程中利用曲軸角振動(dòng)諧

5、次幅值反求內(nèi)燃機(jī)輸出功率的可行性。該方法應(yīng)用在柴油機(jī)上最大誤差為3.2％，在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上最大誤差為3.5％。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，為提高以上方法的工作效率而開發(fā)WSMFD軟件。軟件包含了基于快速畸點(diǎn)濾波法的信號(hào)處理程序，可濾除信號(hào)中畸點(diǎn)，并監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、診斷故障缸號(hào)及計(jì)算輸出功率。該軟件專為內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷設(shè)計(jì)，針對(duì)性強(qiáng)、兼容性好，可與現(xiàn)有軟件信息交互;軟件界面友好，使用便捷;程序計(jì)算速度快，占用計(jì)算機(jī)資