基于模糊模式识别的船用柴油机状态监测和故障诊断

自1897年第一台柴油机诞生,至今已有一百多年的历史了,随着高新技术的不断发展,柴油机已经广泛应用于石油钻井、动力发电、铁路牵引、工程机械、各种船舶动力和汽车动力等领域,其运行状态的好坏,直接影响到整套机组的工作状况。而船用柴油机是船舶的主要动力设备,其工作状态对保障航运安全、提高运输效率、节约能源和降低消耗都是至关重要的。因此,必须对其进行状态监测和故障诊断(CMFD),以确保系统处于最佳运行工况,这对提高设备的工作效率和维修质量是十分必要的。 柴油机瞬时转速信号蕴含了丰富的与柴油机各缸工作性能有关的信息,反映了气缸的工作状态和工作质量,且转速波动可以通过不解体柴油机测出,因此利用柴油机瞬时转速波动信号进行故障诊断是当前研究热点方向之一。本文对瞬时转速波动的规律性做了详细的分析和介绍,用齿轮—磁电式传感器测得瞬时转速数据,经滤波处理得出转速波动图形,并诊断各缸工作状态。 燃油喷射系统是柴油机的心脏部分,由喷油泵、高压油管和喷油器组成,其工作状况直接影响柴油机的燃烧过程,决定柴油机的性能,因此对柴油机燃油系统进行及时检测和故障诊断具有极其重要的意义。本文由夹持式传感器检测出燃油压力信号,经下位单片机系统处理后,由RS232传给上位机,得出燃油压力波形,通过对波形进行特征提取,利用模糊模式识别技术诊断出当前柴油机的工作状况,取得了较好的效果。 本课题的故障诊断系统,上位机采用PC机,利用高级语言VB6.0编程,下位机部分为89C52单片机系统,两者通过RS232进行串行通讯。本系统除对柴油机各缸工作状态和燃油喷射系统进行故障诊断外,还对其外特性、压缩均匀性等进行了检测和诊断,故具有较强的实用性,其特点和创新之处在于: ·采用固态采集方式。可实时采集和处理现场内燃机的参数,并通过PC机可直观的判断故障。在现场不具备PC机的情况下,也可以回到实验室集中处。 ·采用在役内燃机的原位不解体检测技术和故障诊断,与当前采用的台架试验相比,便于使用者及时、有效的掌握内燃机技术状态,操作简单,延长内燃机使用寿命。 ·采用FIR低通滤波器,选用Hanning窗对采集的瞬时转速信号进行滤波,