[發(fā)明專利]一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711423758.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108287074B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王帥;鄧海華;蔣士亮;程用超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 周蜜;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，屬于船舶在線監(jiān)測診斷技術(shù)領(lǐng)域。所述方法中，通過傳感器采集瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號和上止點(diǎn)信號；將所述信號送入采集卡，模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入工控機(jī)，采用變分模態(tài)分解方法、頻率解調(diào)法、聚類分析等方法對信號進(jìn)行在線監(jiān)測診斷處理，對0.5諧次模態(tài)分量進(jìn)行頻譜分析，提取0.5諧次模態(tài)分量；設(shè)置故障時(shí)0.5諧次幅值的閾值，當(dāng)0.5諧次幅值大于閾值時(shí)，V型機(jī)主機(jī)燃燒出現(xiàn)故障，接著利用0.5諧次相位與故障氣缸的關(guān)系，最終定位故障。所述方法利用變分模態(tài)分解方法濾波效果更好；與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相比，能更好地分離出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的不同分量，進(jìn)而準(zhǔn)確提取出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速中的敏感故障特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，尤其涉及一種應(yīng)用于船舶的V型柴油發(fā)電機(jī)燃燒故障診斷方法，屬于船舶在線監(jiān)測診斷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為動力之源，柴油機(jī)的工作狀態(tài)關(guān)系到整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)能否正常安全運(yùn)行。主機(jī)在線監(jiān)測診斷能夠幫助使用人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行排除，它在保證柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行方面起到了重要作用。瞬時(shí)轉(zhuǎn)速診斷方法憑借信號信噪比高、安裝方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在缸數(shù)較少、轉(zhuǎn)速較低的柴油機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的診斷效果。中高速V型機(jī)的曲軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體激勵(lì)力相互之間可能存在干擾，加上變化多端的負(fù)載，導(dǎo)致它的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速不再表現(xiàn)出原有的規(guī)律，現(xiàn)有的診斷方法無法從中提取到直觀可靠的敏感特征值。另外缸數(shù)較多的V型機(jī)發(fā)火間隔角不再是均勻的，致使故障定位也無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。

由此可知，現(xiàn)有技術(shù)中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速診斷方法無法對多缸V型柴油機(jī)的燃燒故障進(jìn)行有效在線監(jiān)測診斷，也沒有其他有效的在線監(jiān)測診斷方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，以解決V型機(jī)燃燒狀況的監(jiān)測診斷問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術(shù)方案。

一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，所述方法中，一臺V型機(jī)主機(jī)需要兩個(gè)磁電式傳感器：一個(gè)作為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速傳感器用來采集瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號，另一個(gè)作為上止點(diǎn)傳感器用來定位上止點(diǎn)，獲得上止點(diǎn)信號；將兩個(gè)磁電式傳感器采集的信號通過接線盒送入采集卡，模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入工控機(jī)，對瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號分析處理，進(jìn)而判斷V型柴油機(jī)的燃燒狀況，具體方法如下：

首先采用變分模態(tài)分解方法，將分解個(gè)數(shù)設(shè)置為1，對采集的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行濾波，得到更高信噪比的原始信號；接著通過上止點(diǎn)信號截?cái)?～10個(gè)V型機(jī)主機(jī)工作循環(huán)的數(shù)據(jù)，利用頻率解調(diào)法提取瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，與零點(diǎn)法提取方法相比，頻率解調(diào)法獲取的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號含有更多有效的頻率信息；瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號通過聚類分析得到分解數(shù)，然后將分解數(shù)作為變分模態(tài)分解方法模態(tài)分量估值，對瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行分解，得到不同帶寬的模態(tài)分量，去除低于0.5諧次(即0.5倍工頻)的模態(tài)分量，所述去除的模態(tài)分量為滾振、非平穩(wěn)和非線性等影響因素，對其他模態(tài)分量進(jìn)行頻譜分析，提取0.5諧次模態(tài)分量；

通過袁揚(yáng)、向陽、王帥等人的論文“0.5諧次相位在非均勻發(fā)火柴油機(jī)故障定位上的應(yīng)用研究”揭示了燃燒故障與0.5諧次分量幅值和相位的關(guān)系，參考論文中的方法，通過試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算仿真，設(shè)置故障時(shí)0.5諧次幅值的閾值，當(dāng)0.5諧次幅值大于閾值時(shí)，可判斷V型機(jī)主機(jī)燃燒出現(xiàn)故障，接著利用0.5諧次相位與故障氣缸的關(guān)系，可最終定位故障。

有益效果

1.本發(fā)明提供了一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，所述方法利用變分模態(tài)分解方法濾波效果更好；

2.本發(fā)明提供了一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，所述方法中，變分模態(tài)分解方法與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相比，能更好地分離出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號的不同分量，進(jìn)而準(zhǔn)確提取出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速中的敏感故障特征；

3.本發(fā)明提供了一種V型機(jī)燃燒狀況在線監(jiān)測診斷方法，所述方法中，提取的特征(0.5諧次分量的幅值和相位)能夠用來監(jiān)測診斷發(fā)火間隔角不均勻的V型機(jī)燃燒狀況，并對故障進(jìn)行定位。