[发明专利]废气涡轮增压器的故障诊断与可靠性预测方法及其系统

说明书

一种废气涡轮增压器的故障诊断与可靠性预测方法，包括：实时采集柴油机状态数据，并提取涡轮增压器转速信号特征值dn/dt，计算压气机效率η_K以及涡轮机效率η；将所述柴油机状态数据与相应的预标定的健康状态标定数据进行对比，诊断涡轮增压器的当前状态,并保存故障历史信息，所述故障历史信息包括故障名称、故障历史信息、所属分类以及故障发生时间；可靠性预测。本发明可以在船舶废气涡轮增压器现有的技术条件下，不增加或增加很小的成本实现对涡轮增压器的故障诊断及可靠性预测，管理人员可以通过故障诊断及可靠性预测的结果有针对性的对涡轮增压器进行保养，减少涡轮增压器故障的产生，降低设备故障带来的各种损失。

技术领域

本发明属于废气涡轮增压器技术领域，尤其涉及一种废气涡轮增压器的故障诊断与可靠性预测方法及其系统。

背景技术

废气涡轮增压器是船舶柴油机的重要组成部分，通过加装废气涡轮增压器可有效的提升柴油机的功率，优化燃烧过程，并降低燃油消耗率。由于船舶机舱比较密闭，废气涡轮增压器一般都工作在高温、高湿、强振动的恶劣环境下。另外，柴油机持续运行的时间一般较长，这也为废气涡轮增压器的管理提出了更高的要求。

废气涡轮增压器在运行一段时间后，往往会出现喷嘴或涡轮脏污、轴或轴承磨损、叶片裂纹等，这会为柴油机的安全运行带来较大的隐患。据统计，废气涡轮增压系统发生的故障率排在柴油机故障的首位。目前船舶上对于废气涡轮增压器的管理主要是监测其中的几个温度及压力参数，当这些参数越线时，进行报警。而对于引起这些状态参数变化的深层原因基本没有挖掘，这就造成了对涡轮增压器状态认知的盲目性。另外，目前船上对于废气涡轮增压器的管理依旧采取落后的定期维护的模式，这为及时的发现并处理涡轮增压器故障带来极大的不便。

故障诊断及设备的可靠性预测是目前船舶机舱管理的发展方向，该理念强调对设备的运行状态进行连续监测、实时评估、可靠性预测，最终实现设备的全生命周期管理。目前针对废气涡轮增压器的管理方法基本停留在连续监测阶段，对于实时评估，一些科研人员目前尝试了一些故障诊断方法，比如故障树法、振动分析法、支持向量机的故障诊断方法等，这些方法有的需要人工参与大量判断，有的需要增加设备，有的需要大量的故障样本，能够取得一定的成效，但是在进行评价时，基本都没有考虑设备老化对评价指标带来的影响，造成一些诊断结果并不准确。对于设备可靠性的预测方法，人们也做了很多的研究，基本可以划分为基于力学的可靠性预测方法、基于概率统计的可靠性预测方法等，其中基于力学的可靠性预测方法因缺少关键的应力传感器在废气涡轮增压器上并不适用。而目前人们对于基于概率统计的可靠性预测研究一般以整个系统为主体，当系统复杂或所包含的零部件很多时，预测针对性不强。考虑到目前船舶废气涡轮增压器的技术状态，以及经济性因素，一种基于船舶废气涡轮增压器现有条件的故障诊断及可靠性预测方法将面临很大的需求。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种废气涡轮增压器的故障诊断与可靠性预测方法及其系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种废气涡轮增压器的故障诊断与可靠性预测方法，其特征在于，包括：

A、实时采集如下柴油机状态数据，并提取涡轮增压器转速信号特征值dn/dt，计算压气机效率η_K以及涡轮机效率η_T：

空气进涡轮增压器温度T1、空气进涡轮增压器压力P1、空气出涡轮增压器温度T2、空气出涡轮增压器压力P2、废气进涡轮增压器温度T3、废气进涡轮增压器压力P3、废气出涡轮增压器温度T4、废气出涡轮增压器压力P4、涡轮增压器转速n、滑油进涡轮增压器压力P_oil、滑油出涡轮增压器温度T_oil以及柴油机功率P,t为采样时间；