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基于柴油机轴系扭振的故障诊断理论及其应用研究

王家宏

  利用机械故障诊断技术可以减少突发事故的发生以及降低维修费用。柴油机是一种复杂的机械,对其进行故障诊断必须针对不同的对象而采取多种方法,应用多种理论。振动诊断法具有振动信号易于测取、振动理论和测试仪器相对比较成熟、信号量丰富、诊断精度高、易于实现在线监测等优点,因而应用广泛。作为一种振动诊断法,基于轴系扭振的柴油机故障诊断法是一项新的故障诊断技术。柴油机在运行过程中,由于轴系本身不但具有惯性而且还具有弹性,加上作用在轴系上周期性变化的干扰力矩的作用,使轴段产生周向交变运动及相应的变形,从而使轴系具有扭振的特性。干扰力矩也称为激励力矩,产生它的主要因素有:柴油机气缸内气体压力的变化、柴油机曲柄连杆机构运动时的惯性力、接受功率的部件不均匀地吸收扭矩等,可以对激励力矩作简谐分析。在正常状态下各简谐分量的幅值和相位有固有的特点,扭振特性也具有一定的规律。柴油机发生故障时,势必使激励力矩起变化,从而使轴系扭振特性变化。因此,轴系扭振特性直接反映了气缸内的工作状态,包含了柴油机工作过程故障丰富信息。采取适当的方法,完全可以从轴系扭振特性信息中提取出特征参数来对柴油机工作过程的故障进行诊断。柴油机轴系扭振的故障诊断理论是成熟可行的。本文主要把该理论进行了应用研究。利用国产ANZT型扭振测试仪,采用单缸停油的方法对上海柴油机厂生产的6121ZL型柴油机轴系进行了扭振实测,获得了正常状态及第1、3、4缸单缸熄火状态的扭振参数,分析整理这些参数,从中提取出反映每故障状态的20个特征参数,建立了模糊灰关联度模式识别故障诊断模型,对柴油机故障模式进行识别,识别结果与实际状态相符。实际中,在不知道柴油机具体哪缸出现熄火故障的情况下,只要能测取柴油机的扭振参数,利用整套故障诊断理论,就能判断出具体的故障。研究得出的结论是:提取的特征参数是正确的;模糊灰关联模式识别法是有效的;扭振诊断理论在6121ZL型柴油机装置工作过程故障诊断的实际应用是成功的。结论对开发船舶柴油机在线监测与故障诊断系统具有重要意义。最后,对柴油机轴系扭振在线监测与故障诊断系统进行了阐述,提出了一种小型的扭振在线监测与故障诊断系统,并对其在实船上的应用进行了探讨。本文正文分为六部分:船舶柴油机故障诊断综述、船舶柴油机轴系扭振故障诊断理论基础、模糊灰关联模式识别方法及其诊断模型、扭振故障诊断方法在柴油机工作过程故障诊断中的应用、柴油机轴系扭振在线监测与故障诊断系统、结论与发展展望。……   
[关键词]:故障诊断;轴系扭振;模式识别;应用研究;在线监测
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:上海海运学院2001年
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