柴油机变负荷工况故障预警诊断技术研究与应用
柴油机是典型的动力机械设备，在动力机械领域的生产中有着非常广泛的应用，且正在迅速地向着精密化、高速化、自动化、系统化的方向发展，而其又有着复杂的结构，众多的零部件等特点。若其发生故障，将会影响到整个生产过程，严重时会发生事故，造成不必要的损失。因此，伴随着柴油机迅速发展的同时，如何预防故障的发生以及事后分析故障原因越来越受到国内外相关学者的重视。基于此，柴油机的状态监测和故障预警诊断技术得到了长足的进步。然而，现阶段的研究成果大多局限于常规的理论研究，工程应用较少，实际中的许多问题无法得到较好的解决。本文针对上述问题，主要进行了以下几个方面的研究: 1、研究了柴油机工况识别方法，通过提取特征参数并对其进行降维和分类处理，得到了较好的工况识别结果，为接下来的变负荷工况下的故障预警诊断奠定了基础; 2、研究了基于柴油机精准曲轴相位的特征分析方法。针对柴油机传统利用平均转速进行角域转换结果不精确的问题，提出了利用瞬时转速来计算准确的曲轴相位的方法，比较了两种方法的优劣，并通过实例验证给出了两种方法的使用判别条件。 3、研究了基于柴油机缸盖振动信号包络线相关分析的故障预警方法。针对柴油机传统特征参数在机组变负荷工况下不能敏感反映其工作状态的问题，提出了利用缸盖振动信号包络线相关分析的故障预警方法，对机组的多种异常状态与正常状态进行相关分析，从而识别机组的异常状态，并通过真实的振动数据进行验证，证明了该故障预警方法的可行性。 4、研究了基于掩蔽经验模式分解和模糊聚类的柴油机故障诊断方法。针对常规的经验模式分解存在模态混叠而导致故障诊断准确率下降的问题，提出了采用掩蔽经验模式分解的方法来抑制模态混叠的发生，并采用模糊聚类方法对柴油机多种状态下的振动信号进行聚类。实例表明，该方法可以对柴油机各种状态得到较为满意的聚类结果，提高了故障诊断的准确性。 5、完成了多项柴油机典型故障模拟实验。通过对柴油机进行故障模拟实验，得到了多种故障的真实振动信号，积累了大量的故障实验数据，丰富了柴油机故障的数据库。通过故障数据，验证了上述各方法的可行性。完成了一项工程实验项目的测试试验，通过对现场机组进行测试分析，利用真实的机组故障数据验证了文中所提方法的可行性，保证了机组的安全运行。
柴油机;变负荷工况;故障预警;掩蔽经验模式分解;模糊聚类
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
高金吉
2018
中文
TK428
100
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）