[發明專利]一種船舶發動機故障診斷系統及方法

在審

• 申請號: 201711064795.2
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107655693A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張旭輝;董辰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01D21/02
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 曹徐婷

技術領域

本發明涉及發動機檢測技術領域，尤其涉及一種船舶發動機故障診斷系統及方法。

背景技術

發動機在船舶的發展過程中起著關鍵性作用，發動機既是船舶的“心臟”又是推動船舶快速發展的源動力。沒有好的發動機，就不可能有先進的船舶，人類航海領域中的每一次重大的革命性進展，無不與發動機技術的突破和進步密切相關。船舶發動機狀態監測與故障診斷技術的研究已經有很多年的歷史，它對監視、評定發動機的工作狀態、變化趨勢以及壽命消耗和殘余壽命，保證發動機安全、可靠運行有著重要的作用。正因如此，船舶發動機故障診斷技術已愈來愈受到世界各發動機制造廠家的重視，而將其作為提高發動機運行可靠性、降低直接使用成本的重要手段。

伴隨當代科技的迅猛進步，發動機構造趨于繁雜化，功能也變得極為強大，對工作人員的要求也更為苛刻，作業強度越大，負擔就會變得越無法承受，致使產生故障的幾率大幅上升，其產生的模式五花八門，嚴重時會導致停航停工，損失會極為慘重，造成巨大的經濟損失，甚至危及人身安全。目前采用的定時維修制度，容易造成材料消耗和維修費用及停產時間的浪費，而且頻繁的拆檢會破壞各零件之間的摩擦狀態，并可能由于裝配不當而引起新的故障。因此，在不拆檢發動機的情況下，快速準確地診斷發動機故障并采取有效的措施，對提高發動機的安全性和可靠性，降低維修費用，防止突發事故的發生具有重大意義?，F代自動檢測技術和智能故障診斷技術迅速發展，為解決這類問題提供了可靠的技術基礎。船舶發動機本身的復雜性、運行環境的不穩定性、運行過程中的隨機性、系統噪聲和傳感器精度等信息的不確定性，必然導致發動機故障診斷準確率降低，甚至出現漏檢和誤診現象。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種船舶發動機故障診斷系統與方法，解決了在不拆檢發動機的情況下，能夠快速準確地診斷發動機故障并采取有效的措施，以此達到提高發動機的安全性和可靠性，降低維修費用的有益效果，并能夠防止突發事故的發生。

本發明采用如下系統來實現：一種船舶發動機故障診斷系統，包括信息采集模塊、振動信號特征提取模塊、信號處理模塊、數據采集模塊、界面顯示模塊、診斷模塊以及船舶發動機；所述信號采集模塊包括多個傳感器，用于采集信號；所述信號處理模塊用于將信號從時域轉化到角度域；所述振動信號特征提取模塊用于將振動信號進行EMD分解后進行Hilbert變化，從而得到振動信號的時頻分布；所述數據采集模塊用于采集數據；所述界面顯示模塊用于將數據采集模塊采集的信號通過Labview編程實現界面顯示；所述診斷模塊用于對船舶發動機進行故障診斷；

所述將振動信號進行EMD分解的具體方法為：找出原數據序列X(t)所有的極大值點，并將所有的極大值點通過三次樣條插值函數擬合形成原數據的上包絡線；找出原數據序列X(t)所有所有的極小值點，并將所有的極小值點通過三次樣條插值函數擬合形成原數據的下包絡線，將上包絡線和下包絡線的均值記作平均包絡ml，將原數據序列X(t)與所述平均包絡m l做差值運算，從而得到新數據序列。

進一步地，所述多個傳感器包括：振動傳感器、轉速傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器以及溫度傳感器。

進一步地，所述信號采集模塊前端安裝放大電路，用于將電磁信號干擾降低至預定閾值以下。

進一步地，所述界面顯示模塊包括監測系統主界面、進排氣系統監測界面和發動機冷卻系統監測界面；

所述監測系統主界面：用于監測發動機轉速、冷卻水出口溫度以及振動信號；還包括與測功機控制器的通訊信號；

所述通信訊號包括負載、油耗；所述進排氣系統監測界面包括：進氣增壓前與進氣增壓后的溫度、壓力，各缸排氣溫度；所述發動機冷卻系統監測界面包括：冷卻水進出口溫度、壓力。

本發明可以采用如下方法來實現：一種船舶發動機故障診斷方法，其特征在于，包括：

步驟一：使用多個傳感器采集并處理多種信號；所述多種信號包括振動信號、轉速信號、壓力信號、聲音信號以及溫度信號；在處理振動信號之前還包括對振動信號的特征提取，所述特征提取具體為：將振動信號進行EMD分解后進行Hilbert變化，從而得到振動信號的時頻分布；

所述將振動信號進行EMD分解的具體方法為：找出原數據序列X(t)所有的極大值點，并將所有的極大值點通過三次樣條插值函數擬合形成原數據的上包絡線；找出原數據序列X(t)所有所有的極小值點，并將所有的極小值點通過三次樣條插值函數擬合形成原數據的下包絡線，將上包絡線和下包絡線的均值記作平均包絡ml，將原數據序列X(t)與所述平均包絡m l做差值運算，從而得到新數據序列。