[发明专利]一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法

说明书

本发明涉及一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，属于船舶在线监测诊断技术领域。所述方法中，通过传感器采集瞬时转速信号和上止点信号；将所述信号送入采集卡，模拟信号转换成数字信号送入工控机，采用变分模态分解方法、频率解调法、聚类分析等方法对信号进行在线监测诊断处理，对0.5谐次模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，最终定位故障。所述方法利用变分模态分解方法滤波效果更好；与经验模态分解相比，能更好地分离出瞬时转速信号的不同分量，进而准确提取出瞬时转速中的敏感故障特征。

技术领域

本发明涉及一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，尤其涉及一种应用于船舶的V型柴油发电机燃烧故障诊断方法，属于船舶在线监测诊断技术领域。

背景技术

作为动力之源，柴油机的工作状态关系到整个机械系统能否正常安全运行。主机在线监测诊断能够帮助使用人员及时发现故障并进行排除，它在保证柴油机稳定运行方面起到了重要作用。瞬时转速诊断方法凭借信号信噪比高、安装方便、价格便宜等优点，在缸数较少、转速较低的柴油机中得到了广泛应用，并取得了不错的诊断效果。中高速V型机的曲轴结构复杂，气体激励力相互之间可能存在干扰，加上变化多端的负载，导致它的瞬时转速不再表现出原有的规律，现有的诊断方法无法从中提取到直观可靠的敏感特征值。另外缸数较多的V型机发火间隔角不再是均匀的，致使故障定位也无法准确实现。

由此可知，现有技术中的瞬时转速诊断方法无法对多缸V型柴油机的燃烧故障进行有效在线监测诊断，也没有其他有效的在线监测诊断方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，以解决V型机燃烧状况的监测诊断问题。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，一台V型机主机需要两个磁电式传感器：一个作为瞬时转速传感器用来采集瞬时转速信号，另一个作为上止点传感器用来定位上止点，获得上止点信号；将两个磁电式传感器采集的信号通过接线盒送入采集卡，模拟信号被转换成数字信号送入工控机，对瞬时转速信号分析处理，进而判断V型柴油机的燃烧状况，具体方法如下：

首先采用变分模态分解方法，将分解个数设置为1，对采集的瞬时转速信号进行滤波，得到更高信噪比的原始信号；接着通过上止点信号截断8～10个V型机主机工作循环的数据，利用频率解调法提取瞬时转速，与零点法提取方法相比，频率解调法获取的瞬时转速信号含有更多有效的频率信息；瞬时转速信号通过聚类分析得到分解数，然后将分解数作为变分模态分解方法模态分量估值，对瞬时转速信号进行分解，得到不同带宽的模态分量，去除低于0.5谐次(即0.5倍工频)的模态分量，所述去除的模态分量为滚振、非平稳和非线性等影响因素，对其他模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；

通过袁扬、向阳、王帅等人的论文“0.5谐次相位在非均匀发火柴油机故障定位上的应用研究”揭示了燃烧故障与0.5谐次分量幅值和相位的关系，参考论文中的方法，通过试验和数值计算仿真，设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，可判断V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，可最终定位故障。

有益效果

1.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法利用变分模态分解方法滤波效果更好；

2.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，变分模态分解方法与经验模态分解相比，能更好地分离出瞬时转速信号的不同分量，进而准确提取出瞬时转速中的敏感故障特征；

3.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，提取的特征(0.5谐次分量的幅值和相位)能够用来监测诊断发火间隔角不均匀的V型机燃烧状况，并对故障进行定位。