內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷實驗研究與系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、內(nèi)燃機(jī)作為廣泛使用的動力源，對其運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是提高使用經(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)的運行情況，所以曲軸角振動包含著內(nèi)燃機(jī)運行狀態(tài)信息，具有較高的故障診斷應(yīng)用價值。本文針對基于曲軸角振動的內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷理論在工程應(yīng)用存在的問題，提出了基于五點三次平滑濾波的快速畸點濾波算法;研

2、究了基于角振動響應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中監(jiān)測閾值對結(jié)果的影響;提出了基于曲軸角振動計算內(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)扭振信號中畸點帶來的誤差，在現(xiàn)有畸點濾波方法的基礎(chǔ)上，提出快速畸點濾波算法。該方法根據(jù)五點三次平滑濾波的特性，識別出信號中畸點位置后，同時對

3、多個畸點附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理并替換畸點處幅值。這種算法減少了運算量，提高了畸點處理效率。
　　對某天然氣發(fā)動機(jī)進(jìn)行仿真和實驗研究，分析故障工況與正常工況下角振動特征諧次幅值分布規(guī)律，研究利用曲軸角振動監(jiān)測內(nèi)燃機(jī)運行狀態(tài)的方法在天然氣發(fā)動機(jī)上的適應(yīng)性，并指導(dǎo)該機(jī)型狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)閾值的選擇，為同類機(jī)型的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計提供參考。不同轉(zhuǎn)速下角振動第0.5次簡諧幅值分布范圍有較大差異，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速選擇合適的監(jiān)測閾值。

4、　　天然氣發(fā)動機(jī)實驗中，曲軸角振動第3.0諧次幅值曲線呈“V”型的現(xiàn)象，說明該機(jī)型往復(fù)慣性力矩對角振動的影響不可忽略。考慮往復(fù)慣性力對曲軸角振動幅值的影響，完善曲軸角振動與內(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)動機(jī)中，氣體激振力和往復(fù)慣性力對曲軸測點處角振動幅值的影響，分析第1.5、3.0和6.0諧次幅值隨功率變化曲線，指導(dǎo)基于曲軸角振動幅值計算內(nèi)燃機(jī)輸出功率方法的特征諧次幅值選擇。仿真和實驗研究結(jié)果，驗證了工程中利用曲軸角振動諧

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濾波法的信號處理程序，可濾除信號中畸點，并監(jiān)測內(nèi)燃機(jī)的運行狀態(tài)、診斷故障缸號及計算輸出功率。該軟件專為內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷設(shè)計，針對性強(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;程序計算速度快，占用計算機(jī)資