柴油机故障诊断技术的现状及展望

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1、2001年11月Journal0fChongq~．gUtfiversi~(NaturalScience蹦6on)重庆大学学报(自然科学版】．24第24卷6期N．2001文章编号：10130—582X(2001)06—0134—05·研究综述·柴油机故障诊断技术的现状及展望曹龙汉，曹长修，孙颖楷，景有泉，郭振(1．重庆大学自动化学院，重庆40(~．412．重庆通信学院，重庆4O0O35)摘要：柴油机作为一种复杂动力机械，其运行状态监测和故障诊断技术越来越受到人们的关注在柴油机故障诊断领域，信号处理、故障特征提取及识别方法已初具雏形，但离实用化还有一定距离笔者分析了柴油机常见故

2、障及影响因素，综述了现代柴油机故障诊断技术中常用的各种基于振动信号的时频分析法、瞬时转速波动法、铁谱及光谱分析法、灰色系统理论诊断法、神经网络诊断法及专家系统诊断法的原理、特．最及不足，最后指出了柴油机故障诊断的难．点和发展方向关键词：柴油机；故障诊断；诊断技术中图分类号：TH1653文献标识码：A柴油机广泛应用于石油钻井、动力发电、铁路牵的。在柴油机中，磨损机件的失效常常会导致故障，严引、工程机械及各种船舶动力等领域，其运行状态的好重时危及柴油机的安全。坏，直接影响到整个机组的工作状况。因此，对其进行异常磨损的常见故障有：拉缸、烧轴瓦、抱轴、气阀状态监测和故障诊断，确保系

3、统正常、安全运行，处于与阀座间隙过大而引起漏泄、活塞组件与气缸套的过最佳运行工况，提高设备的维修质量和效率是十分必度磨损导致间隙增加，压缩压力下降，燃烧不良，功率要的。下降，废气窜人曲柄箱，滑油蒸发和劣化，严重时会导柴油机是一种复杂的往复式动力机械，由于结构致曲柄箱爆炸；高压油泵及喷油嘴的磨损会导致不能复杂，运动部件多，使柴油机故障诊断十分困难。随着产生额定的高压燃油，使喷油提前角及喷油时问偏离现代科学技术的发展以及自动化程度的提高，柴油机最佳值，喷油嘴结焦；滑油泵异常磨损会降低滑油输出故障诊断技术已从最开始的事后维修发展到定时检压力；曲轴和轴承间隙增大会加剧振动和噪声，严

4、重时测、再到现代故障诊断技术的视情维修。和其它类型曲轴因疲劳而断裂。机械的故障诊断一样，柴油机故障诊断首先必须对故过渡磨损的影响因素有以下几种』：一是润滑油障机理进行研究，并以故障信号的检测及处理为基本压力过低。常见原因有滑油泵齿隙过大产生不了足够技术，以故障信号处理和特征提取理论为基本理论，以压力的滑油，滑油过滤器及管路堵塞，压力润滑摩擦副基于信号处理及特征提取的故障类型识别为基本方间隙过大。二是润滑油中含有磨粒特别是硬质磨粒将法。笔者对目前常用的柴油机故障诊断技术的研究内会造成摩擦副机件的磨料磨损。磨粒一般来源于空气容、特点和存在的问题进行评述，并对其发展方向进行(因空

5、滤器失效)，燃烧不完全的碳粒，摩擦副产生的粒讨论子等。三是润滑油变质。如滑油中进水、混人燃油、舔加剂失效等。四是环境影响，如滑油温度过高会使粘1柴油机常见故障及影响因素度急剧下降，柴油机断冷却水必将使柴油机拉缸而最按机理分类，柴油机故障常见的有磨损、变形、穴终停机。蚀和腐蚀等。1．2变形1．1嘻损由于受力不均、磨损不均或拆装不正确常导致柴据统计⋯，大约80％的机件损坏是由于磨损引起油机机件变形。如轴瓦磨损不均会导致曲轴变形，缸-收稿日期：2001—06—14基金项目：总参军训部资助项目，国家教育部博士点基金项目(98061117)作者简介：曹龙汉(1966一)，男，四川安岳

6、人，重庆大学博士生，解放军重庆通信学院四系教授。主要从事智能化通信电源、故障诊断专家系统的研究。第24善第6期曹龙汉等：柴油机故障诊断技术的现秩厦展望135盖安装时受力不均或热负荷作用下都会产生变)侈，工1)短时傅里叶变换(STFT)作时气缸盖和机体之间将会产生漏泄。其数学表达式为：13穴蚀‘∞(r，，)：l(1)g(I—r)edt(1)穴蚀是在流体系统中，液体内部空化而产生空泡，空泡的破裂产生微射流，并对固体壁面产生破坏现象。它具有时频局部化的功能，在时频中相当于带通滤波柴油机一般均存在穴蚀现象，特别是在气缸套外侧和器。当变化时可以使窗函数在整个时域上滑动，因而机体水腔内

7、侧。合适的冷却水添加剂能有效地抑制玲具有时间局部化的特点。sⅡT可分析非平稳信号，但却系统的穴蚀和腐蚀。对准平稳信号效果更佳，当选定g()后，时域分辨率不变，缺乏细化功能，反映强烈瞬变非平稳信号的能力2现代柴油机故障诊断技术的方法及特点不足。2．1基于振动信号的时频特征提取分析法2)Wigner时频分布柴油机是一种高速的往复式动力机械，缸盖振动数学表达式为：r+∞f信号是反映柴油机内部各部件之间关系的极其敏感的(，f)=I(￡+÷)(一÷)edr(2)参数，它是缸内气体燃爆压力、进排气门落座冲击和进J‘排气门开启气