船用柴油機氣閥漏氣聲發(fā)射故障診斷技術(shù)研究.pdf

1、柴油機是船舶動力裝置的核心組成部分，其工作狀態(tài)的好壞直接影響到船舶運營的安全性及經(jīng)濟性?？煽康倪M排氣系統(tǒng)是柴油機正常工作的基本保證，其中氣閥組件是其關(guān)重件之一，氣閥工作條件極其惡劣，極易發(fā)生漏氣故障，因此，開展柴油機氣閥漏氣故障診斷技術(shù)研究對提高柴油機的可靠性具有重要意義。
　　以提高船用柴油機氣閥漏氣聲發(fā)射診斷方法通用性為目標，在根據(jù)氣動聲學(xué)方程研究了氣閥漏氣激勵與聲發(fā)射特性關(guān)系的基礎(chǔ)上，進行了模擬故障靜態(tài)和動態(tài)試驗驗證，通過三

2、種不同機型，研究了具有通用性的缸蓋聲發(fā)射信號準周期內(nèi)信號分析段選取方法和氣閥漏氣故障特征參數(shù)提取方法，可為船用柴油機氣閥漏氣聲發(fā)射故障診斷技術(shù)的工程應(yīng)用提供技術(shù)參考，論文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）根據(jù)LightHill氣動聲學(xué)方程，氣閥漏氣激勵與缸蓋聲發(fā)射信號的能量相關(guān)，經(jīng)4120SG型柴油機臺架上氣閥漏氣模擬故障靜態(tài)試驗研究表明：氣閥漏氣程度及閥前壓力越大，漏氣激勵的聲發(fā)射信號能量越大。因此，在缸內(nèi)壓力變化不大的情況下

3、，將聲發(fā)射信號能量作為氣閥漏氣故障診斷的特征參數(shù)是可行的。
　　（2）在WP10-240型柴油機試驗臺架上，進行了氣閥漏氣模擬故障動態(tài)試驗，研究了缸蓋聲發(fā)射信號分析段選取方法、氣閥漏氣激勵聲發(fā)射信號與燃燒激勵信號分離方法，提取了氣閥漏氣頻域故障特征參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：燃燒上止點附近的區(qū)間信號，即燃燒段聲發(fā)射信號對氣閥漏氣敏感，但區(qū)間范圍需結(jié)合柴油機的類型和配氣相位圖進行選取，以避開其他激勵的干擾，且氣閥漏氣激勵的聲發(fā)射信號主要作用頻段

4、與燃燒激勵的范圍不同，結(jié)合柴油機負荷，可利用聲發(fā)射能量診斷氣閥漏氣嚴重程度。
　?。?）針對漏氣激勵頻段能量與柴油機負荷相關(guān)的問題，運用HHT（Hilbert-Huang Transform）分析方法，提取了氣閥漏氣時頻域故障特征參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，當氣閥正常時，信號能量主要分布在燃燒上止點附近，且頻段較單一；當氣閥漏氣時，能量在時域和頻域分布較均勻，表征能量分布均勻程度的時頻熵可作為氣閥漏氣故障特征參數(shù)，且不受柴油機負荷影響。