柴油机的故障诊断技术

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1、中北大学信息商务学院2011届毕业论文第一章绪论１.１引言机械设备状态监测与故障诊断技术是从本世纪中期、特别是中后期发展起来的一门新技术。机械故障诊断是识别机器或机组运行状态的科学，它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信息中的反映，其研究内容包括对机器运行现状的识别诊断、对其运行过程的监测。现代科学技术的发展迅速，机械设备日益朝着大型化、复杂化、高速化、重载化、连续化，综合化、高级化等高度自动化的方向发展，造成机械设备日益复杂，零件数目显著增加，零、部件之间的联系更加紧密。一旦某部分发生故障，往往会引起整台设备的瘫痪，造成巨大的经济

2、损失和人员伤亡事故的发生，现代化机械设备正常状态所花的维修费用和停机损失，在成本中所占的比例越来越大，设备故障或事故引起的损失不断增加，设备维修业务的重要性日益成为一个突出的同题。人们对机械设备的可靠性、可用性、可维修性、经济性与安全性提出了越来越高的要求；再则现代工业生产中的设备系统比以往更注重其效率和能耗，且环保的要求越来越高。因此，怎样在设备运行中或基本不拆卸的情况下，借助或依靠先进的传感器技术和动态测试技术及计算机信号处理技术，掌握设备运行状态，分析设备中异常的部位和原因，并预测设备未来的发展趋势，是各国学者亟待解决的问题。柴油

3、机作为动力机械，其运行状态的好坏，直接影响到成套设备的工作状态。因此，对其进行状态监测和故障诊断，确保设备处于最佳运行状态，提高设备维修质量和效率是十分必要的。柴油机是一种复杂的往复式动力机械，由于其结构复杂，加之运动的往复性，使得柴油机的故障诊断变得十分复杂。第60页共60页中北大学信息商务学院2011届毕业论文所以，近年来国内外对柴油机的状态监测与故障诊断技术都非常重视，投入大量人力物力积极开展该技术的应用研究。及时发现、诊断故障并采取有效的措施，可增加柴油机工作时的安全性和可靠性，降低柴油机维修费用，减少由此带来的损失，防止突发事

4、故具有重大的现实意义。柴油机故障诊断技术也经历着重大的变。从最开始的事后维修发展到定时检测，到现代故障诊断技术的视情维修。其传统的诊断方法日益显现出不足和弊端。诸如，基于故障机理的诊断方法因其柴油机结构的复杂性而逐渐被放弃；故障树诊断法由于其诊断方法粗糙而诊断精度不高；瞬时转速波动诊断方法虽然能够反映故障信息，但是该方法不能反映造成故障的原因，而且瞬时转速波动需要高频响、高精度的仪器，成本高；示功图诊断法能够反映柴油机缸内的工作状态及其动力热力性能，但是该方法存在与瞬时转速波动相同的缺点。１.２国内外柴油机诊断技术柴油机作为复杂的机械设

5、备，其状态监测和故障诊断的技术手段和方法很多，如：直观检查、热力性能参数监测、振动噪声监测、润滑油液分析、基于神经网络、基于专家系统的智能化诊断方法等等。１.２.１热力性能参数监测测量热力性能参数来判断柴油机状态，诊断故障的研究已有较长的历史，几乎每台出厂交付使用的柴油机都带一些监测仪表，诸如滑油温度，滑油压力，冷却水温度和转速仪表等。滑油温度、滑油压力、冷却水温度、排气温度均是易测信号。几乎是每台柴油机的必测参数，对于监测柴油机的工况很有效。转速是柴油机基本参数之一，它不但易于测量，而且费用较低。有手持式机械转速表，也有准确的非接触式

6、光电数字转速表，还有非接触式电磁转速传感器等。第60页共60页中北大学信息商务学院2011届毕业论文测量功率，大多数功率计是吸收功率的，它把发动机的能量转化为热能或电能，如水力测功器和电力测功器，显然这种方法不适合状态监测与故障诊断。较好的技术是将空载柴油机从怠速加速到额定转速试验，其原理是测量飞轮角加速度，根据转动惯量和加速时间就可按动力学公式计算出功率。扭矩的测量有接触式和非接触式两种，接触式常用的方法是贴应变片，其原理是曲轴在扭矩的作用下变形量与扭矩的大小成一定的比例，应变片输出的电信号和其变形量成比例。非接触式是利用遥测手段测量

7、扭矩。缸内压力表征燃烧室组件、燃料系统的工作情况，缸内压力可以直接测量，其结果准确可靠，信号易于处理，但是该方法需要在气缸上钻孔安装传感器。故不方便也不经济。另一种方法是利用缸体上的振动信号或利用工作过程中曲轴转动的波动信号。高压燃油压力的监测有利于诊断燃油系统的故障，有两种方法。一是将压力传感器接入到压力管路中，现在已有高精度的压力传感器，可以获得数据可靠、精度高的结果，但是它易产生管接头漏泄的故障，不适合现场工况监测；另一种方法是利用夹紧式压力传感器，该传感器属于压电式，其原理是高压燃油流经管路时，管路要膨胀，产生的变形量通过传感器

8、转化为电信号，检测电信号可获知管内压力，该方法易于监测工况。近年来，通过研究曲轴转速的波动来监测和诊断柴油机，其原理是柴油机转速的波动是曲轴扭转波动造成的，这种波动与柴油机各缸气缸发火有关，故研究转速的波动