[发明专利]基于瞬时转速的柴油机工作均衡性故障诊断方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种基于瞬时转速的柴油机工作均衡性故障 诊断方法及装置。

背景技术

柴油机在运行过程中，其瞬时转速存在着有规律的波动，瞬时转速蕴含了非常丰 富的柴油机运行状态信息，通过对瞬时转速信号的监测和分析处理可以得到柴油机的 运行状态和故障的丰富信息。柴油机在正常工况下各缸的动力性能是基本一致的，柴 油机运转平稳，各缸瞬时转速波动虽有差异，但总在一个不大的范围内，并呈现某种 规律性。但当某个气缸工作不正常时，即柴油机在故障态下运行时，柴油机各缸的动 力性能的一致性被破坏，柴油机运转平稳性变差，转速波动信号会产生严重的畸变， 据此可以判断其柴油机缸内工作过程的好坏，并可根据发火顺序定位故障缸。

柴油机的气缸动力性能是指单缸的作功能力，它与该气缸的工作过程紧密相关。 造成气缸动力性能下降的原因很多，对柴油机而言，主要原因有喷油定时不正常、缸 内燃油供给不正常或进气压缩压力过低。主要是因为配气机构故障、燃油系统故障、 气门密封故障以及活塞与缸套密封不严所造成。根据气缸动力性能可以确定这些故 障，但是判断准确率偏低并且还可以存在故障报警延迟的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于瞬时转速的柴油机工作均衡性故障诊 断方法及装置，用以解决现有故障判断方法准确率偏低以及故障报警延迟的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于瞬时转速的柴油机工作均衡性故障诊断方法，包括：

采用信号同步技术获取柴油机各缸的上止点和曲轴转角信号；

根据上止点和曲轴转角信号进行处理，得到瞬时转速波动率；

根据瞬时转动波动率，提取到所述柴油机各缸对应的最大转速波动率，即最大 做功峰值，并根据实际工况下的各缸最大做功峰值的统计阈值，进行柴油机工作均衡 性的故障诊断。

进一步地，得到瞬时转速波动率的过程具体包括：

以上止点信号作为标识，识别柴油机的完整工作循环，通过曲轴转角信号获得经 过柴油机齿盘每一个齿的瞬变转速，通过齿平均、周期平均和滤波技术对获取到的瞬 时转速信号进行处理，得到瞬时转速波动率。

进一步地，所述柴油机各缸最大做功峰值是对采集到的瞬时转速信号进行齿平 均、周期平均和滤波处理后，根据柴油机的上止点位置，结合柴油机的各缸发火间隔 角，划分各缸对应的瞬时转速波动率后，提取得到的。

进一步地，根据获取柴油机同一工况下的多组整工作周期对应缸最大做功峰值对 比分析，当偏差超过预定值时，诊断船用柴油机出现进气门间隙过大故障。

其中，所述预定值为30％。

本发明还提供了一种基于瞬时转速的柴油机工作均衡性故障诊断装置，包括：

采集模块，用于采用信号同步技术获取柴油机各缸的上止点和曲轴转角信号；

瞬时转速波动率计算模块，用于根据上止点和曲轴转角信号进行处理，得到瞬 时转速波动率；

故障诊断模块，用于根据瞬时转动波动率，提取到所述柴油机各缸对应的最大 转速波动率，即最大做功峰值，并根据实际工况下的各缸最大做功峰值的统计阈值， 进行柴油机工作均衡性的故障诊断。

进一步地，所述瞬时转速波动率计算模块具体用于，以上止点信号作为标识，识 别柴油机的完整工作循环，通过曲轴转角信号获得经过柴油机齿盘每一个齿的瞬变转 速，通过齿平均、周期平均和滤波技术对获取到的瞬时转速信号进行处理，得到瞬时 转速波动率。

进一步地，所述故障诊断模块对采集到的瞬时转速信号进行齿平均、周期平均和 滤波处理后，根据柴油机的上止点位置，结合柴油机的各缸发火间隔角，划分各缸对 应的瞬时转速波动率后，提取得到柴油机各缸最大做功峰值。

进一步地，所述故障诊断模块根据获取柴油机同一工况下的多组整工作周期对应 缸最大做功峰值对比分析，当偏差超过预定值时，诊断船用柴油机出现进气门间隙过 大故障。

其中，所述预定值为30％。

本发明有益效果如下：

本发明可以早期地发现柴油机气缸工作均衡性的异常，并可定位到柴油机异常 的气缸，速度快，效率高。