發(fā)動機臺架試驗過程實時監(jiān)測與預警方法研究.pdf

1、臺架試驗中的發(fā)動機，承受著較大的交變機械負荷及熱負荷，在一個試驗循環(huán)內轉速在較短的時間進行多次突變，且在一個試驗過程進行著多次試驗循環(huán)，轉速的改變伴隨著負荷的改變，設計有缺陷或性能不佳的發(fā)動機在試驗過程中將過早的失效，假如失效的零部件在試驗過程未被及時發(fā)現(xiàn)，隨著試驗的進行，失效的部件將導致發(fā)動機其他部件的故障。發(fā)動機試驗過程中的上述失效若未被過早的發(fā)現(xiàn)，最終將可能產(chǎn)生不可預知的災難性事故。因此，有必要研究一套監(jiān)測預警系統(tǒng)，對被測發(fā)動機及

2、試驗臺架進行狀態(tài)監(jiān)測，并在發(fā)動機及臺架產(chǎn)生重大故障前，發(fā)出預警停止試驗，起到保護試驗人員和試驗臺架的目的。基于此目的，本文主要的研究內容和創(chuàng)新成果如下：
　　 (1)發(fā)動機試驗過程監(jiān)測的監(jiān)測方法研究。通過分析發(fā)動機試驗過程中機構故障的類型和產(chǎn)生原因，提出了利用對故障敏感的振動信號對發(fā)動機的主運動副的和變速箱工作狀態(tài)進行監(jiān)測，確定了發(fā)動機工作性能參數(shù)扭矩作為試驗過程輔助監(jiān)測參數(shù)。在基于振動信號的監(jiān)測方法研究中，提出利用振動信號RM

3、S特征值實現(xiàn)對發(fā)動機試驗過程時間歷程的監(jiān)測，利用被測機構相應階比帶的復合功率譜，實現(xiàn)對試驗過程發(fā)動機及變速箱等機構如軸承點蝕、磨損，輪齒斷裂等故障的監(jiān)測。
　　 (2)振動限值確定的智能確定方法研究。提出了與能夠反映發(fā)動機能量趨勢的RMS相關的發(fā)動機運行參數(shù)為發(fā)動機轉速和扭矩；通過試驗數(shù)據(jù)擬合了轉速和扭矩與RMS的函數(shù)關系，根據(jù)運行參數(shù)與振動信號RMS值的關系確定了發(fā)動機工況的分級方法，建立了發(fā)動機運行工況的轉速、扭矩及振動信號

4、RMS限值組成的三維空間分級模型，利用轉速和扭矩與RMS的函數(shù)關系提出了利用振動監(jiān)測的發(fā)動機變轉、扭矩速變間隔的工況分級方法，并建立實際的分級模型；通過利用統(tǒng)計理論確定不同發(fā)動機工況分級的振動信號特征RMS，提出確定限值的上下限的方法。
　　 (3)發(fā)動機試驗過程工作異常預警研究。構建了基于D-S證據(jù)方法的信息融合發(fā)動機試驗過程監(jiān)測預警模型，提出利用相對劣度的監(jiān)測信號特征狀態(tài)的度量方法，文中通過算例驗證了該預警模型，能夠減少信息

5、的不確定性影響，提高了監(jiān)測預警系統(tǒng)對工作狀態(tài)的分類識別能力。
　　 (4)發(fā)動機試驗過程實時監(jiān)測和預警系統(tǒng)設計。通過采用高速的TMS320C32處理器實現(xiàn)了對經(jīng)過AD轉換的數(shù)字信號進行處理，并通過USB模塊傳送到計算機；利用虛擬儀器技術實現(xiàn)了監(jiān)測和預警系統(tǒng)的子程序模塊和信號分析、判斷。
　　 對以上所做的工作，分別通過實例驗證了監(jiān)測方法的合理性和預警模型的準確性，該系統(tǒng)能夠給發(fā)動機試驗室提過一個安全的工作環(huán)境，避免了重大