一种扭振测量新方法及其在故障诊断中的应用

提出了对A／D采样信号进行拟合的扭转振动测量新方法,介绍了新方法的基本原理,开发了相应的虚拟仪器,并利用仪器所测得的曲轴扭振信号0．5谐次分量对内燃机故障缸进行了诊断。以6135ZG柴油机为对象,实验验证了该方法的实用性和准确性。     

基于曲轴角振动信号的多缸内燃机作功状态监测仪

以内燃机动力学为理论基础,利用当低谐次扭振频率远低于内燃机轴系单结点振型固有频率时,其“自然工况”与故障工况下低谐次扭振幅值概率分布重合度很小的特性,提出一种利用曲轴的低谐次角振动幅值,通过设定阈值对多缸内燃机作功状态进行监测的新方法.根据所提方法,开发了基于曲轴角振动信号的多缸内燃机作功状态监测仪.以6135柴油机为对象进行的仿真和实验研究,验证了新方法和监测仪的实用性和诊断准确性.     

利用曲轴扭振相位特性诊断内燃机故障缸的新方法

提出一种利用实测曲轴扭振信号单谐次分量的相位特性诊断内燃机故障缸的新方法.该方法能不依靠先验知识而准确判断出故障缸号.论文以6135ZG柴油机为对象进行了仿真计算和实验研究,验证了该方法的可行性.     

内燃机气体激振力矩相位特性与应用研究

研究了内燃机气体激振力矩单谐次分量相位波动规律,及其对曲轴扭振相位特性的影响.说明了进行扭振计算时考虑激振力矩相位的必要性,进一步完善了利用单谐次扭振相位诊断故障缸方法的理论.     

船用内燃机扭振测试分析研究

本文测试分析目的是通过内燃机系统轴系扭振测试分析,利用轴系扭振共振频率等测试结果,确定、调整各设定工况的转速。在柴油机转速从360r/min到750r/min范围内的16个工况下,对曲轴自由端进行扭振测试。将测试所得的电压信号转化为瞬时转速信号,然后将瞬时转速信号进行预处理得到转速波动曲线,对转速波动曲线积分得到轴系的角位移曲线,最后通过频谱分析得到各谐次的扭振幅值随转速变化曲线。通过分析可以得到内燃机曲轴飞轮端综合扭振角位移幅值、自由端综合扭振角位移幅值、内燃机的共振转速等。     

基于瑞利法的内燃机曲轴扭纵耦合振动

采用瑞利法对高速内燃机曲轴扭纵耦合振动进行了研究。将内燃机曲轴等效为连续分布阶梯轴模型,根据当量轴段以及集中质量的动能和势能关系,通过拉格朗日方程分别建立轴系扭振模型和纵振模型。根据刚度耦合原理,并考虑轴系强迫激励进而建立了扭纵耦合强迫振动模型。采用谐次分析法对模型求解后,通过与采用三维振动测量装置对某直列四缸柴油机曲轴自由端的振动信号进行实际测量所得到的结果进行比较,可以发现,扭振和纵振与实际测量的结果在各主要谐次都保持相当的一致。     

工况变化对0．5谐次角振动相位的影响

运用西南交通大学研制的内燃机曲轴扭振计算与分析软件TVCA(Torsional Vibration Calculation& Analysis)以L6159柴油机为研究对象,通过仿真研究,推导出单缸停缸变工况时曲轴自由端0.5谐次角振动相位角变化规律的公式,为故障诊断提供依据.     

高功率密度柴油机曲轴三维耦合振动特性研究

针对柴油机强化过程中曲轴三维振动的耦合现象难以准确预测的问题,根据曲轴动力学和简谐分析理论,建立12V150柴油机曲轴振动模型,分析三维耦合现象与机理,并探究安装扭转减振器对三维耦合振动的影响。结果表明:在较强谐次3、4.5次时扭振幅值较大,弯曲振动在较宽频率范围内出现峰值,多个谐次的扭振和弯振会引起同频或倍频轴振;相邻轴颈间的三维振动存在耦合关系;安装扭转减振器对扭转振动控制作用明显,多个主要谐次的弯曲、轴向振动幅值降低,低转速时竖直弯振和轴振反而增大。主要工作转速范围和三维振动耦合作用在柴油机强化设计阶段时应重点考虑。     

2.8T柴油机轴系扭振特性测试与分析

利用比利时LMS公司生产的噪声振动测量系统,对某国产新型柴油机进行了全负荷加速工况下的曲轴扭振特性测试,同时采集曲轴飞轮端和自由端的转速信号,通过对全转速范围内加速工况下的扭振时域波形和各谐次扭振幅频特性曲线的综合分析,得出了曲轴前端与飞轮端的扭振特性,并进行了前后端曲轴轴系的相对扭振特性分析,测试结果表明,轴系的扭振幅值满足工程要求,扭振减振器起到有效地抑制扭振的作用。     

提高扭转振动稳态信号处理精度和速度的方法研究与系统

在采用三点卷积幅值修正法［１,６］和比值校正法［２～７］大幅度提高扭振信号幅值分析精度的基础上,研制的一套计算机辅助测试系统,将扭振信号和转速的采集、各谐次信号幅值的提取、曲线拟合有效地合为一体,实现了对多个稳态转速下采集记录的扭振信号进行批处理自动求出发动机扭振特性曲线,大大提高了处理精度和速度,仿真研究和应用实例证明其精度高、自动化程度高、速度快,方便实用。     

基于多尺度核独立成分分析的柴油机故障诊断

为提高利用缸盖振动信号进行柴油机故障诊断的精度和速度,提出了一种基于多尺度核独立成分分析提取故障敏感频带的柴油机故障诊断方法。首先,提出奇异值能量标准谱对缸盖振动信号中的微弱冲击特征进行增强;然后,对信号进行固有时间尺度分解,并基于相关性准则选择有效频带分量;最后,利用核独立成分分析消除有效频带之间的频带混叠,得到故障敏感信息集中的独立频带,并计算其自回归模型(auto regression model,简称AR)参数、模糊熵和标准化能量矩作为特征向量输入核极限学习机(kernel extreme learning machine,简称KELM)进行柴油机故障诊断。试验分析结果表明,该方法可以快速准确地提取缸盖振动信号中的柴油机故障敏感频带,增强故障敏感特征,故障诊断准确率达到99.65%。     

柴油机缸套磨损的诊断研究

通过对不同磨损程度的柴油机缸套进行实验 ,采集柴油机机身的振动信号。计算柴油机机身振动信号的小波包能量、最大幅值、奇异性指标 ,并建立了振动信号的 AR和 ARMA模型 ,最后利用遗传算法进行自动再生最佳特征参数 ,得到了优化的缸套磨损故障判别函数 ,结果表明利用该判别函数可以简洁有效地计算出缸套磨损等级 ,从而对缸套进行故障诊断。     

发电机组橡胶柱销联轴器异常振动噪声诊断

为诊断某型柴油发电机组产生的异常噪声故障,将经验模态分解方法(empirical mode decomposition,简称EMD)和Hilbert变换用于发电机主轴承的非平稳振动信号处理,有效提取了主轴承振动信号的时频特征,对机组振动噪声信号、发电机主轴承振动和轴系扭振信号进行了分析。诊断结果表明,由于柴油机激励下机组轴系扭振幅值过大,引起柱销联轴器橡胶件表面的相对运动,产生干摩擦作用力,导致机组轴系产生间歇性的异常振动噪声。该方法对旋转轴系部件摩擦引起的振动噪声故障诊断具有参考价值。     

基于曲轴回转振动信号的多缸内燃机诊断研究

对机车柴油机的实测结果表明它与缸数少的内燃机有很大差别,本文针对多缸内燃机的特点提出了故障特征矢量的提取方法和基于子空间法模式识别的回转振动信号故障诊断方法。     

柴油发动机故障诊断技术研究与应用

应用振动法对柴油机气缸体上的振动信号进行分析,得出总振动量级主随活塞与气缸套磨损间隙的增大而适级放大.根据气缸体振动加速度响应功率谱图和柴油发动机总振动量级,可以确定活塞与气缸壁的间隙大小.应用油样铁谱分析技术,可以确定发动机的润滑状况及摩擦副的磨损程度和部位,并通过实例证明了其在柴油发动机故障诊断中的有效性.应用直读式原子发射光谱仪对柴油发动机润滑油油样进行检测,监控柴油发动机曲轴滑动轴承磨损状况,对保障发动机可靠运行起到很好的作用.     

小波包分析在柴油机故障诊断中的应用

运用小波包分析方法对柴油机缸盖振动信号进行预处理,并运用小波包频带的能量分析方法识别柴油机喷油雾化质量故障。在不同工况下的柴油机上测得两组振动加速信号,并对该信号进行分析,准确识别了故障。说明该方法对提取故障信息并进行诊断是行之有效的。     

柴油机缸盖振动信号典型特征提取

针对柴油机缸盖振动信号信噪比低且呈非平稳特性,提取柴油机振动信号的典型特征。通过分析缸盖在不同时刻受到的激振,判断汽缸各个部件的工作情况;提取信号振动烈度,并分析烈度与柴油机转速的变化关系,为柴油机的在线控制和故障诊断提供依据。     

基于Wigner分布和分形维数的柴油机故障诊断

针对柴油机配气机构故障诊断问题,提出了一种基于Wigner分布和差分分形盒维数的故障诊断方法。首先,利用改进局部均值分解算法对柴油机缸盖振动信号进行分解,并采用相关性分析剔除噪声和伪分量;然后,分别对各相关分量进行Wigner时频分析,将结果线性叠加得到振动时频图,再提取图像的差分分形盒维数作为故障特征;最后,利用k-最近邻(k-NN)实现故障诊断。仿真结果表明,改进局部均值分解算法可以抑制Wigner分布交叉项的干扰。实验结果显示,差分分形盒维数优于其他6种典型故障特征,利用本研究提出的方法对配气机构进行故障诊断的正确率为97.2%,该方法可以用于柴油机配气机构故障诊断。