船用柴油機(jī)氣門漏氣故障識(shí)別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及采油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種船用柴油機(jī)氣口漏氣故障識(shí)別方法及 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 船用柴油機(jī)氣口經(jīng)常處在高溫和高速氣流沖擊下工作的零部件，是船用柴油機(jī)最 容易發(fā)生故障的零部件之一，主要故障有氣口漏氣、彈黃折斷、閥頭翅曲變形等等。氣口和 氣口座是柴油機(jī)中工作條件十分惡劣的摩擦副之一，在氣口彈黃和缸內(nèi)燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟?不斷開啟和關(guān)閉，不僅反復(fù)經(jīng)受強(qiáng)烈的沖擊負(fù)荷和識(shí)熱燃?xì)獾母咚贈(zèng)_擊，而且還因?yàn)椴灰?散熱而長(zhǎng)期處于600~800攝氏度的高溫狀態(tài)。由于硬質(zhì)燃燒產(chǎn)物、積碳、高溫腐蝕和零件 變形等多種因素的影響，氣口密封錐面易于受到磨損和燒蝕，使氣口密封不嚴(yán)，造成氣口漏 氣現(xiàn)象。起惡劣后果是破壞燃燒室的氣密性，其后果是影響氣缸內(nèi)的換氣質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致 燃燒惡化，使排氣溫度上升，功率下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致柴油機(jī)停止工作。
[0003] 船用柴油機(jī)氣口漏氣是高溫高壓氣體通過(guò)很小縫隙在有限空腔中產(chǎn)生的阻塞注， 它一方面經(jīng)缸蓋結(jié)構(gòu)傳到缸蓋表面，引發(fā)表面的局部振動(dòng)，另一方面形成高頻噴注噪聲沿 著進(jìn)氣、排氣管道傳播開來(lái)。
[0004] 柴油機(jī)氣口漏氣產(chǎn)生的噴注噪聲包括簡(jiǎn)單聲源、固體聲源和團(tuán)流聲源，分別與上 面=項(xiàng)相對(duì)應(yīng)。其中，簡(jiǎn)單聲源與排氣的流量變化率有關(guān)，應(yīng)采用與柴油機(jī)工作循環(huán)相當(dāng)?shù)?大時(shí)間尺度來(lái)描述，其頻譜表現(xiàn)為低頻特性；固體聲源與柴油機(jī)的氣道形態(tài)和結(jié)構(gòu)有密切 關(guān)系，其頻譜表現(xiàn)為中高頻特性；端流聲源必須采用微時(shí)間尺度來(lái)研究，其頻譜表現(xiàn)為高頻 特性。目前對(duì)于船用柴油機(jī)氣口漏氣故障采用聲發(fā)，射信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，但是需要建立聲發(fā)射 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)成本高昂，聲信號(hào)易受環(huán)境噪聲干擾，特征提取非常困難。氣閥漏氣故障在 船用柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)中也會(huì)有反應(yīng)，目前相關(guān)研究主要是提取氣閥漏氣的特征頻率， 由于氣閥漏氣的特征頻率與氣閥漏氣故障程度、船用柴油機(jī)型號(hào)等有關(guān)，相關(guān)研究成果通 用性比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種船用柴油機(jī)氣口漏氣故障識(shí)別方法及裝 置，可W對(duì)船用柴油機(jī)氣口漏氣故障特征提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)船用柴油機(jī)氣口漏氣故障快速識(shí)別 并預(yù)警。
[0006] 本發(fā)明的目的主要是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明提供了一種船用柴油機(jī)氣口漏氣故障識(shí)別方法，包括：
[0008] 對(duì)于各個(gè)氣缸，分別獲取柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)，選取柴油機(jī)氣缸內(nèi)出現(xiàn)最大爆燃 壓力附件的柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)；
[0009] W選取的柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)采用FFT方法求取振動(dòng)信號(hào)功率譜；
[0010] 分析振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分的變化程度識(shí)別該 機(jī)缸是否出現(xiàn)氣口漏氣故障。
[0011] 進(jìn)一步地，將振動(dòng)傳感器安裝于船用柴油機(jī)n個(gè)氣缸缸蓋部位，同時(shí)采集船用柴 油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)；
[0012] W采集的氣缸壓力作為截取依據(jù)，分別WAl-An缸中出現(xiàn)最大爆燃?jí)毫Φ臅r(shí)間點(diǎn) T作為標(biāo)記點(diǎn)，截取[T-At，T+At]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的Al-An缸的缸蓋振動(dòng)信號(hào)，
R 為船用柴油機(jī)處于穩(wěn)定工況下的轉(zhuǎn)速，然后截取對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的各缸缸蓋振動(dòng)信號(hào)，其中，n為柴油機(jī)氣缸數(shù)量。
[0013] 進(jìn)一步地，根據(jù)缸蓋振動(dòng)信號(hào)的功率譜高頻成分可W計(jì)算功率譜高頻成分有效值
其中Xi為缸蓋振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分的幅值，N= 4800 ;
[0014] 根據(jù)計(jì)算得到的功率譜高頻成分有效值Y與該機(jī)缸未出現(xiàn)氣口漏氣故障時(shí)計(jì)算 的功率譜高頻成分有效值Yh進(jìn)行判斷，當(dāng)Yh與Y的比值超過(guò)預(yù)定倍數(shù)時(shí)，判斷該氣缸出現(xiàn) 氣口漏氣故障并預(yù)警。
[0015] 其中，選取8-12. 8曲Z區(qū)間內(nèi)功率譜作為高頻成分；所述預(yù)定倍數(shù)為1. 25倍。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種船用柴油機(jī)氣口漏氣故障識(shí)別裝置，包括：
[0017] 振動(dòng)信號(hào)采集模塊，用于對(duì)于各個(gè)氣缸，分別獲取柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)，選取柴油 機(jī)氣缸內(nèi)出現(xiàn)最大爆燃?jí)毫Ω郊牟裼蜋C(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)；
[0018] 計(jì)算模塊，用于W選取的柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)采用FFT方法求取振動(dòng)信號(hào)功率 譜；
[0019] 分析模塊，用于分析振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分的 變化程度識(shí)別該機(jī)缸是否出現(xiàn)氣口漏氣故障。
[0020] 進(jìn)一步地，預(yù)先將振動(dòng)傳感器安裝于船用柴油機(jī)n個(gè)氣缸缸蓋部位，則所述振動(dòng) 信號(hào)采集模塊具體用于，對(duì)于各個(gè)氣缸，W采集的氣缸壓力作為截取依據(jù)，分別WAl-An缸 中出現(xiàn)最大爆燃?jí)毫Φ臅r(shí)間點(diǎn)T作為標(biāo)記點(diǎn)，截取[T-At,T+At]范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的Al-An缸 的缸蓋振動(dòng)信號(hào)，
R為船用柴油機(jī)處于穩(wěn)定工況下的轉(zhuǎn)速，然后截取對(duì)應(yīng)時(shí)間 段內(nèi)的各缸缸蓋振動(dòng)信號(hào)，其中，n為柴油機(jī)氣缸數(shù)量。
[0021] 進(jìn)一步地，所述分析模塊具體用于，根據(jù)缸蓋振動(dòng)信號(hào)的功率譜高頻成分可W計(jì)
算功率譜高頻成分有效值Y， 其中Xi為缸蓋振動(dòng)信號(hào)功率譜高頻成分的幅 值，N= 4800 ;根據(jù)計(jì)算得到的功率譜高頻成分有效值Y與該機(jī)缸未出現(xiàn)氣口漏氣故障時(shí)計(jì) 算的功率譜高頻成分有效值Yh進(jìn)行判斷，當(dāng)Yh與Y的比值超過(guò)預(yù)定倍數(shù)時(shí)，判斷該氣缸出 現(xiàn)氣口漏氣故障并預(yù)警。
[0022] 其中，所述預(yù)定倍數(shù)為1. 25倍，選取8-12. 8曲Z區(qū)間內(nèi)功率譜作為高頻成分。 陽(yáng)023] 本發(fā)明有益效果如下：
[0024] 能夠快速識(shí)別出船用柴油機(jī)氣缸的氣口漏氣故障，故障信號(hào)特征穩(wěn)定，不受船用 柴油機(jī)型號(hào)、環(huán)境噪聲、船用柴油機(jī)工作工況的影響，能夠快速指示船用柴油機(jī)出現(xiàn)氣口漏 氣的氣缸，對(duì)船用柴油機(jī)使用人員發(fā)現(xiàn)船用柴油機(jī)故障缸具有極大意義。
[0025] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書中變 得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明 書、權(quán)利要求書、W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖 中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述方法的流程示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，船用柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)主要組成示 意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，船用柴油機(jī)氣口漏氣時(shí)的缸蓋振動(dòng)信號(hào)示意 圖；
[0030] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，缸蓋振動(dòng)信號(hào)的功率譜示意圖；
[0031] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，缸蓋振動(dòng)信號(hào)的功率譜高頻成分示意圖；
[0032] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述方法中，船用柴油機(jī)氣口漏氣故障識(shí)別效果示意圖；
[0033] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0035] 首先結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所述方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036] 如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述方法的流程示意圖，通過(guò)船用柴油機(jī)缸蓋振 動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)獲取柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)，并利用氣缸最大爆燃?jí)毫Τ霈F(xiàn)時(shí)間作為標(biāo)記時(shí) 間截取所需的柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)，然后對(duì)缸蓋振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，獲取8-12. 8曲Z 區(qū)間內(nèi)的高頻成分，計(jì)算高頻成分的有效值，如果高頻成分的有效值超過(guò)柴油機(jī)處于健康 狀態(tài)時(shí)有效值的1. 25倍時(shí)則識(shí)別出柴油機(jī)氣口存在漏氣現(xiàn)象。
[0037] 如圖2所示，圖2示為船用柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)主要組成示意圖。船用 柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)將振動(dòng)傳感器安裝于船用柴油機(jī)Al-An缸共n個(gè)氣缸缸蓋部 位，同時(shí)采集船用柴油機(jī)缸蓋振動(dòng)信號(hào)，需要注意并不是所有采集的缸蓋振動(dòng)信號(hào)都對(duì)識(shí) 別氣口泄漏故障有效，對(duì)獲取的待處理缸蓋振動(dòng)信號(hào)需要進(jìn)行截取，W船用柴油機(jī)氣缸壓 力采集系統(tǒng)中采集的氣缸壓力作為截取依據(jù)，分別WAl-A