基于振动检测的发动机故障诊断算法研究

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1、第38卷第6期火箭推进Vo1．38．No．62012年12月JOURNALOFROCKETPROPULSIONDec．2012基于振动检测的发动机故障诊断算法研究陈海峰，赵政社，张少博(西安航天动力试验技术研究所，陕西西安710100)摘要：基于振动检测的发动机故障诊断算法，分析发动机发生故障时振动信号所具有的特征和故障诊断指标选择，对振动信号预处理、特征提取、状态识别和诊断决策分别进行了介绍，研究出采用振幅和频率两参量包络曲线法诊断发动机故障的算法，通过发动机热试车验证了采用发动机振动检测来判断发动机故障的算法的正确性。关键词：振动测量；故障诊断；算法中图分类号：V414—34文献

2、标识码：A文章编号：1672—9374(2012106—0062—08ResearchonliquidrocketenginefaultdiagnosisalgorithmaccordingtovibrationdetectionCHENHai-feng，ZHAOZheng—she，ZHANGShao—bo(Xi’anAerospacePropulsionTestTechniqueInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Arocketenginefaultdiagnosisalgorithmbasedonthevibrationsignaldetec

3、tionispro—posedinthispaper．Thecharacteristicsofvibrationsignalastheenginefaultoccursareanalysed．Theselectionoffaultdiagnosisindexes，vibrationsignalpretreatment，featureextraction，stateidentifica-tionanddiagnosisdecisionareintroducedrespectivelyinthescheme．Thealgorithmthatadoptstheenvelopecurveme

4、thodofamplitudeandthevibrationfrequencyparameterstodiagnosetheenginefaultwasstudied．Theenginehottestverifiedthecorrectnessofthealgorithm，whichadoptsthede—tectionmethodofrocketenginevibrationsignaltojudgetheenginefault．Keywords：vibrationdetection；faultdiagnosis；algorithm量环节之一。目前，缓变参数故障诊断系统已经0引言应

5、用于发动机试车之中，振动参数比稳态参数能更快地反映发动机的性能变化，但目前通过振动液体火箭发动机试验是一项复杂的系统工参数测量来诊断发动机故障的系统还处于理论研程，具有高风险、高费用、试验时间短及故障发究和技术探索阶段。俄罗斯早在60年代就针对生迅速等特点。振动数据采集及其测量是试车测补燃循环发动机地面试车开展了基于振动参数的收稿日期：2012—05—31；修回日期：2012—06—20基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2009JY05)作者简介：陈海峰(1977一)，男，工程师，研究领域为液体火箭发动机振动测量技术第38卷第6期陈海峰，等：基于振动检测的发动机故障诊断算法研究

6、63模型监测研究，并于1964年建成了液氧／煤油发试车过程中，观察对振动总量级贡献较大和幅值动机振动故障诊断系统。美国马歇尔空间飞行中较高的谱峰，分析产生这些频率分量的原因，同心(MSFC)于1996年研制成功了“实时振动监时观察振动频谱中幅值较小和增长很快的频率分测系统”RTVMS，并应用于航天飞机主发动机涡量，这些分量往往预示着发动机故障的产生和发轮泵的振动分析与研究之中，目前美国在液体火展。特别当一些在原频谱图上并不存在或比较微箭发动机试车中得到实际应用的振动检测算法与弱的频率分量突然出现并急剧增大时，极有可能系统仅有监测航天飞机主发动机(SSME)的加在较短时间内破坏发动机的

7、正常工作状态。因速度计安全关机系统(FASCOS)。目前我国基于此，在频谱分析中不仅要注意各分量的绝对大振动参数的液体火箭发动机故障诊断系统与技小，更应当注意各谱峰的发展变化趋势。一般来术，仅处于理论和诊断方法研究方面。多数诊断讲，当发动机出现故障时，在相应的频谱上会出方法主要是以故障源为样本的比对技术的诊断方现两个特征：一个特征是振动幅值的上升，振动法，其存在的问题主要表现在：第一，故障诊断幅值上升主要是指数个测量频带振动总能量的上算法复杂，实时性差，绝