[發明專利]基于瞬時轉速的柴油機工作均衡性故障診斷方法及裝置

在審

• 申請號: 201610183416.0
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105784377A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 張成偉;劉鵬鵬;陳卓;童一峻;陳桂玲
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 馬東偉;路傳亮

技術領域

本發明涉及船舶技術領域，尤其涉及一種基于瞬時轉速的柴油機工作均衡性故障 診斷方法及裝置。

背景技術

柴油機在運行過程中，其瞬時轉速存在著有規律的波動，瞬時轉速蘊含了非常豐 富的柴油機運行狀態信息，通過對瞬時轉速信號的監測和分析處理可以得到柴油機的 運行狀態和故障的豐富信息。柴油機在正常工況下各缸的動力性能是基本一致的，柴 油機運轉平穩，各缸瞬時轉速波動雖有差異，但總在一個不大的范圍內，并呈現某種 規律性。但當某個氣缸工作不正常時，即柴油機在故障態下運行時，柴油機各缸的動 力性能的一致性被破壞，柴油機運轉平穩性變差，轉速波動信號會產生嚴重的畸變， 據此可以判斷其柴油機缸內工作過程的好壞，并可根據發火順序定位故障缸。

柴油機的氣缸動力性能是指單缸的作功能力，它與該氣缸的工作過程緊密相關。 造成氣缸動力性能下降的原因很多，對柴油機而言，主要原因有噴油定時不正常、缸 內燃油供給不正?；蜻M氣壓縮壓力過低。主要是因為配氣機構故障、燃油系統故障、 氣門密封故障以及活塞與缸套密封不嚴所造成。根據氣缸動力性能可以確定這些故 障，但是判斷準確率偏低并且還可以存在故障報警延遲的問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種基于瞬時轉速的柴油機工作均衡性故障診 斷方法及裝置，用以解決現有故障判斷方法準確率偏低以及故障報警延遲的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種基于瞬時轉速的柴油機工作均衡性故障診斷方法，包括：

采用信號同步技術獲取柴油機各缸的上止點和曲軸轉角信號；

根據上止點和曲軸轉角信號進行處理，得到瞬時轉速波動率；

根據瞬時轉動波動率，提取到所述柴油機各缸對應的最大轉速波動率，即最大 做功峰值，并根據實際工況下的各缸最大做功峰值的統計閾值，進行柴油機工作均衡 性的故障診斷。

進一步地，得到瞬時轉速波動率的過程具體包括：

以上止點信號作為標識，識別柴油機的完整工作循環，通過曲軸轉角信號獲得經 過柴油機齒盤每一個齒的瞬變轉速，通過齒平均、周期平均和濾波技術對獲取到的瞬 時轉速信號進行處理，得到瞬時轉速波動率。

進一步地，所述柴油機各缸最大做功峰值是對采集到的瞬時轉速信號進行齒平 均、周期平均和濾波處理后，根據柴油機的上止點位置，結合柴油機的各缸發火間隔 角，劃分各缸對應的瞬時轉速波動率后，提取得到的。

進一步地，根據獲取柴油機同一工況下的多組整工作周期對應缸最大做功峰值對 比分析，當偏差超過預定值時，診斷船用柴油機出現進氣門間隙過大故障。

其中，所述預定值為30％。

本發明還提供了一種基于瞬時轉速的柴油機工作均衡性故障診斷裝置，包括：

采集模塊，用于采用信號同步技術獲取柴油機各缸的上止點和曲軸轉角信號；

瞬時轉速波動率計算模塊，用于根據上止點和曲軸轉角信號進行處理，得到瞬 時轉速波動率；

故障診斷模塊，用于根據瞬時轉動波動率，提取到所述柴油機各缸對應的最大 轉速波動率，即最大做功峰值，并根據實際工況下的各缸最大做功峰值的統計閾值， 進行柴油機工作均衡性的故障診斷。

進一步地，所述瞬時轉速波動率計算模塊具體用于，以上止點信號作為標識，識 別柴油機的完整工作循環，通過曲軸轉角信號獲得經過柴油機齒盤每一個齒的瞬變轉 速，通過齒平均、周期平均和濾波技術對獲取到的瞬時轉速信號進行處理，得到瞬時 轉速波動率。

進一步地，所述故障診斷模塊對采集到的瞬時轉速信號進行齒平均、周期平均和 濾波處理后，根據柴油機的上止點位置，結合柴油機的各缸發火間隔角，劃分各缸對 應的瞬時轉速波動率后，提取得到柴油機各缸最大做功峰值。

進一步地，所述故障診斷模塊根據獲取柴油機同一工況下的多組整工作周期對應 缸最大做功峰值對比分析，當偏差超過預定值時，診斷船用柴油機出現進氣門間隙過 大故障。

其中，所述預定值為30％。

本發明有益效果如下：

本發明可以早期地發現柴油機氣缸工作均衡性的異常，并可定位到柴油機異常 的氣缸，速度快，效率高。