基于瞬时转速法分析柴油机各缸工作均匀性的数据处理和故障诊断

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1、山东大学硕士学位论文摘要随着现代科学技术的迅速发展，机械设备日益朝着大型化，复杂化，综合化，高级化等高度自动化方向发展，造成机械设备日益复杂。柴油机是目前应用最广泛的动力机械设备之一，作为往复式机械的代表，本身结构十分复杂，因此故障必然呈现出复杂性和多样性的特点，一旦某一部分或某一环节发生故障，往往会引起整台设备的瘫痪，造成巨大的经济损失和人员伤亡，而应用传统的事后维修拆卸式诊断方法既耗时，耗力，而且不一定能达到预期的效果，已经不能满足现代化生产的要求。如果设备正常运行过程中就开始监护和检测，发现潜在的故障因素，及早采取措施，防止突发性事故的产生，不仅能够避免灾难性的设备故障，而

2、且能够避免失修和过剩维修，经济效益十分显著。而设备运行过程中进行监护和检测，必然要求能够设计出一个在线故障诊断系统，实时地对柴油机传送的数据进行分析处理，并用信号处理技术和人工智能技术等方法进行故障分析与诊断。柴油机故障包括性能故障和机械故障，其中性能故障在整个柴油机故障体系中占90％，机械故障约占10％。而柴油机各缸工作均匀性在柴油机性能故障经验诊断流程中处于关键一环，因此对柴油机各缸工作均匀性的研究具有重要的现实意义。本论文主要完成如下工作：1．用VisualBasic6．0完成柴油机故障诊断系统人机界面的设计。主要包括登陆界面，主界面，数据采集界面，故障诊断界面。其中登陆界

3、面的设计用到VB调用Access数据库实现记忆输入功能，能够使本次的输入自动存入数据库，并在下次测试时自动保存在当前界面。数据采集界面完成数据的通讯，检测，接收，并将采集的数据经相应的处理后，将瞬时转速的时频域波形显示出来，以利于故障诊断。故障诊断界面完成特征点的计算，直方图的显示和故障诊断。2．数据处理。主要研究数字滤波器的设计对瞬时转速原始波形的滤波处理。因数字滤波器分为FIR有限冲激响应数字滤波器和IIR无限冲激响应数字滤波器，对于柴油机故障诊断系统，在VB程序设计中本文采用比较山东大学硕士学位论文Ⅱ简单，易于实现，且能达到要求的窗函数设计数字滤波器。为了更好的观察各个参数

4、对滤波效果的影响，同时对各种滤波方法进行比较，本文同时研究了在MATLAB中设计FIR和IIR数字滤波器对波形进行处理，FIR数字滤波器的设计仍采用窗函数法，并通过仿真波形分析了截止频率对滤波效果的影响，IIR的设计用比较常用的巴特沃斯和切比雪夫滤波器，本文分析了其设计步骤和滤波后波形。3．特征提取。VB设计的界面采用最小距离法找出特征点，MATLAB中采用小波分析，包括周期延拓，一维平稳小波变换，一维平稳小波消噪，dbl小波分解，通过小波系数找出最值点。4．故障诊断。本文从时域和频域两个角度对瞬时转速波形进行分析，从瞬时转速时域图上找出特征点，进行误差分析，并做出直方图，根据模

5、糊模式识别域进行分析；从瞬时转速的幅频特性图上，可以得到基本工作频率和发火频率，以及由它们计算出的无量纲因子作为柴油机故障诊断参数。关键词：柴油机工作均匀性；瞬时转速法；数字滤波；小波分析；故障诊断山东大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmodemscienceandtechnology,machineryeqmpmentcometowardsthedirectionoflarge—scale，complicated，comprehensiveandmghgrade．Sothemachineryequipmentsareincreas

6、inglycomplicated．Dieselengineisoneofthewidelyusedmachineryequipment．Asarepresentativeofreciprocatingmachine，theirframeisverycomplicated,SO，theirfaultsareboundtobecomplexityanddiversity．Oncethefaulthappenedinacerl：ainpartoraspect，itwillcausetheparalysisoftheentirepieceoftheequipmentandeTlormou

7、seconomiclossesandcasualties．Thetraditionaldiagnosticmethodsofdemolition-styleandrepairingaftertheapplicationarenotonlytime—consumingandlabor-intensive，butmaynotbeabletoachievethedesiredresults．TheyCannolongermeettherequirementsofmodemproduct