船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機技術領域，尤其涉及一種基于缸蓋振動的船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷方法及裝置。
【背景技術】
[0002]船用柴油機工作過程中缸蓋振動信號蘊含豐富的能夠反映柴油機健康狀態(tài)的信息，可從缸蓋振動機理以及船用柴油機工作過程對缸蓋振動信號進行分析，船用柴油機在運行中產(chǎn)生各種振動，在這些振動中包含著各系統(tǒng)、零部件技術狀態(tài)的許多信息，當某系統(tǒng)或部件發(fā)生故障時，首先在振動中有所反映。
[0003]根據(jù)柴油機工作原理，供油系統(tǒng)(或點火系統(tǒng))決定了噴油提前角(或點火提前角)，從而決定了燃爆壓力的產(chǎn)生時刻;配氣機構則決定了進、排氣門的開啟和關閉角。因此，缸蓋表面振動信號在時域內(nèi)的波形，與噴油提前角和配氣相位密不可分。缸蓋振動信號的時域特性是指各激勵力響應信號在作用時刻及其作用強度等方面體現(xiàn)出來的特性。對于單缸機而言，各激勵力產(chǎn)生的響應信號在時間相位上相差較大，較易于在時域內(nèi)加以分離；對于多缸機而言，盡管鄰缸的激勵力在傳遞過程中衰減較快，但在一般情況下是不容忽視的。此時，時域特性顯得尤為重要，這是柴油機缸蓋振動信號的一個最基本特性。
[0004]研究表明進氣門和排氣門落座產(chǎn)生的振動響應很相似，其能量都集中在小于5kHz的中低頻區(qū)域，氣門落座響應為高頻振動信號，燃爆響應為中低頻振動信號，這與柴油機工作原理是一致的。當柴油機出現(xiàn)故障時，相應頻帶內(nèi)的能量或譜峰值對應的頻帶范圍將發(fā)生改變，從而可以提供診斷特征，但是由于船用柴油機缸蓋振動信號的激勵源較多、船用柴油機缸蓋振動信號中包括諸多干擾從而導致誤判，難以直接有效的診斷出進氣門間隙過大故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種基于缸蓋振動的船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術中由于船用柴油機缸蓋振動信號的激勵源較多、船用柴油機缸蓋振動信號中包括諸多干擾從而導致誤判，難以直接有效的診斷出進氣門間隙過大故障的問題。
[0006]本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供了一種船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷方法，包括:
[0008]根據(jù)柴油機工作過程識別進氣門開閉時刻對缸蓋振動信號進行空間標記處理，以振動信號峰值、有效值、均值采用設定數(shù)據(jù)組獲取振動信號的多組數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0009]根據(jù)獲取同一工況下的多組整工作周期船用柴油機缸蓋振動獲取標準數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0010]對于實時獲取的船用柴油機數(shù)據(jù)滑動包絡進行殘差分析，當殘差中出現(xiàn)超過預定百分比的標準數(shù)據(jù)滑動包絡最大值時，診斷船用柴油機出現(xiàn)進氣門間隙過大故障。
[0011]進一步地，對缸蓋振動信號進行空間標記處理是以上止點信號作為起始標記，截取柴油機每一循環(huán)中進氣門開啟、關閉時間對應的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的一段缸蓋振動信號，即上止點出現(xiàn)點與進氣門開閉點的距離截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號。
[0012]進一步地，所述數(shù)據(jù)滑動包絡是以η個數(shù)據(jù)點為一組的缸蓋振動數(shù)據(jù)分別求取一個峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動點，對所有的進氣門開閉過程的缸蓋振動信號都求取根據(jù)公式數(shù)據(jù)滑動點，采用多項式擬合y = a+b1X+b2X2+"_+bmXm對計算出的船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡進行平滑，并根據(jù)95%置信區(qū)間(P(Yey) =95%)求取峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡的上下邊界。
[0013]進一步地，所述對于實時獲取的船用柴油機數(shù)據(jù)滑動包絡進行殘差分析是將實時獲取的船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡與根據(jù)船用柴油機處于正常狀態(tài)時獲取的K組對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號計算得到的峰值、有效值、均值標準數(shù)據(jù)滑動包絡計算殘差，檢測船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡殘差中是否出現(xiàn)超過P%M1或p%M2或p%M3，當超出ρ%Μ1或p%M2或p%M3時則診斷船用柴油機存在進氣門間隙過大故障，其中M1，M2，M3分別為船用柴油機處于正常狀態(tài)時進氣門開閉過程的缸蓋振動信號峰值、有效值、均值標準數(shù)據(jù)滑動包絡中最大數(shù)據(jù)點幅值，P%為設定報警的閾值上限。
[0014]本發(fā)明還提供了了一種船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷裝置，包括:
[0015]實時數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)柴油機工作過程識別進氣門開閉時刻對缸蓋振動信號進行空間標記處理，以振動信號峰值、有效值、均值采用設定數(shù)據(jù)組獲取振動信號的多組數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0016]標準數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)獲取同一工況下的多組整工作周期船用柴油機缸蓋振動獲取標準數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0017]分析模塊，用于對于實時獲取的船用柴油機數(shù)據(jù)滑動包絡進行殘差分析，當殘差中出現(xiàn)超過預定百分比的標準數(shù)據(jù)滑動包絡最大值時，診斷船用柴油機出現(xiàn)進氣門間隙過大故障。
[0018]進一步地，所述實時數(shù)據(jù)模塊對缸蓋振動信號進行空間標記處理是以上止點信號作為起始標記，截取柴油機每一循環(huán)中進氣門開啟、關閉時間對應的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的一段缸蓋振動信號，即上止點出現(xiàn)點與進氣門開閉點的距離截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號。
[0019]進一步地，所述實時數(shù)據(jù)獲取模塊具體用于，所述數(shù)據(jù)滑動包絡是以η個數(shù)據(jù)點為一組的缸蓋振動數(shù)據(jù)分別求取一個峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動點，對所有的進氣門開閉過程的缸蓋振動信號都求取根據(jù)公式數(shù)據(jù)滑動點，采用多項式擬合y = a+b1X+b2X2+‘"+bmXm對計算出的船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡進行平滑，并根據(jù)95%置信區(qū)間(P(Y e y) = 95 % )求取峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡的上下邊界。
[0020]進一步地，所述分析模塊具體用于，對于實時獲取的船用柴油機數(shù)據(jù)滑動包絡進行殘差分析是將實時獲取的船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡與根據(jù)船用柴油機處于正常狀態(tài)時獲取的K組對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號計算得到的峰值、有效值、均值標準數(shù)據(jù)滑動包絡計算殘差，檢測船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡殘差中是否出現(xiàn)超過P%MlSp%M2Sp%M3，當超出p%M1Sp%M2Sp%M3時則診斷船用柴油機存在進氣門間隙過大故障，其中M1，M2，M3分別為船用柴油機處于正常狀態(tài)時進氣門開閉過程的缸蓋振動信號峰值、有效值、均值標準數(shù)據(jù)滑動包絡中最大數(shù)據(jù)點幅值，P %為設定報警的閾值上限。
[0021]本發(fā)明有益效果如下:
[0022]本發(fā)明所述技術方案僅需要利用船用柴油機正常工作過程中的數(shù)據(jù)為基礎即可完成進氣門間隙過大故障診斷;計算方法簡單實用，具備工程化應用價值；由于在分析過程中采用多組數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)滑動包絡，可以避免船用柴油機缸蓋振動信號的諸多干擾的影響，從而避免誤判。
[0023]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0024]附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例所述方法流程示意圖；
[0026]圖2示出了采用上止點信號的船用柴油機缸蓋振動信號空間標記；
[0027]圖3示出了船用柴油機缸蓋振動信號峰值數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0028]圖4示出了船用柴油機缸蓋振動信號有效值數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0029]圖5示出了船用柴油機缸蓋振動信號均值數(shù)據(jù)滑動包絡；
[0030]圖6示出了船用柴油機缸蓋振動信號峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡殘差；
[0031 ]圖7為本發(fā)明實施例所述裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0033]首先結合附圖對本發(fā)明實施例所述方法進行詳細說明。
[0034]如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例所述方法的流程示意圖，本發(fā)明實施例所述基于缸蓋振動的船用柴油機進氣門間隙過大故障診斷方法利用船用柴油機缸蓋振動信號采集系統(tǒng)獲取對應于船用柴油機工作狀態(tài)的缸蓋振動信號，然后根據(jù)柴油機工作過程識別進氣門開閉時刻對缸蓋振動信號進行空間標記處理，獲取振動信號的峰值、有效值、均值數(shù)據(jù)滑動包絡，根據(jù)獲取同一工況下的多組整工作周期船用柴油機缸蓋振動獲取標準數(shù)據(jù)滑動包絡，對于實時獲取的船用柴油機數(shù)據(jù)滑動包絡進行殘差分析，當殘差中出現(xiàn)超過P%的標準數(shù)據(jù)滑動包絡最大值時，診斷船用柴油機出現(xiàn)進氣門間隙過大故障。
[0035]圖2示出了采用上止點信號的船用柴油機缸蓋振動信號空間標記，以上止點信號作為起始標記可截取柴油機每一循環(huán)中特定曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的一段缸蓋振動信號，其采樣長度需要根據(jù)運行平均轉(zhuǎn)速進行控制，所以根據(jù)上止點出現(xiàn)點與進氣門開閉點的距離截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號。
[0036]圖3示出了船用柴油機缸蓋振動信號峰值數(shù)據(jù)滑動包絡，根據(jù)截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號，以η個數(shù)據(jù)點為一組缸蓋振動數(shù)據(jù)求取一個峰值數(shù)據(jù)滑動點，計算所有的截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號，采用多項式擬合對計算出的船用柴油機缸蓋振動信號峰值數(shù)據(jù)滑動包絡進行平滑，并根據(jù)95%置信區(qū)間求取上下邊界。
[0037]圖4示出了船用柴油機缸蓋振動信號有效值數(shù)據(jù)滑動包絡，根據(jù)截取出對應于進氣門開閉過程的缸蓋振動信號，以η個數(shù)據(jù)點為一組缸蓋振動數(shù)據(jù)求取一個有效值數(shù)據(jù)滑動點，計算所有的截取出對應于進氣門開