柴油机故障诊断 开题报告
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柴油机故障处理开题报告1. 引言柴油机作为一种常见的内燃机类型,广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械等领域。
然而,随着柴油机的长期使用和不当操作,故障现象逐渐增多。
因此,对柴油机故障处理进行研究和分析,对保障柴油机的正常运行和延长其使用寿命具有重要意义。
本报告旨在分析柴油机常见的故障现象和处理方法,以提供一种系统化、科学化的解决方案,为相关从业人员在柴油机故障处理中提供参考。
2. 故障类型和原因分析2.1 缺少动力缺少动力是柴油机常见的故障现象之一。
可能的原因包括:•供油系统失效:供油泵损坏、油路堵塞等;•燃油问题:燃油中含有杂质、燃油过锈等;•空气问题:进气系统漏气、空气滤清器堵塞等;•点火问题:喷油嘴失效、点火塞损坏等。
2.2 发动机冒黑烟发动机冒黑烟是另一个常见的柴油机故障现象,可能的原因包括:•过多燃油供应:喷油泵调节不当、喷油嘴堵塞等;•燃烧问题:燃烧室积碳、进气歧管渗漏等;•污染问题:空气滤清器堵塞、排气系统故障等。
2.3 发动机噪音过大发动机噪音过大可能是由以下原因引起的:•机械故障:曲轴偏移、连杆磨损等;•排气系统问题:排气管松动、消声器破损等;•润滑不良:油泵失效、机油不足等。
3. 故障处理方法3.1 缺少动力的处理方法•检查供油系统,确保供油泵工作正常并排除油路堵塞;•清洁燃油系统或更换燃油,确保燃油质量良好;•检查进气系统,修复漏气问题,清洁或更换空气滤清器;•检查点火系统,更换损坏的喷油嘴或点火塞。
3.2 发动机冒黑烟的处理方法•调整喷油泵,确保燃油供应适量;•清洁燃烧室或更换积碳严重的零部件;•检查并清洁空气滤清器,确保充分进气;•检查并维修排气系统。
3.3 发动机噪音过大的处理方法•检查机械部件,修复或更换受损的部件;•检查排气系统,重新安装松动的排气管,更换破损的消声器;•检查润滑系统,确保油泵工作正常,及时添加机油。
4. 总结通过对柴油机常见故障现象和处理方法的分析,我们可以得出以下结论:•柴油机缺少动力可能是供油系统、燃油、空气和点火问题引起的;•柴油机冒黑烟可能是燃油太多、燃烧和污染问题引起的;•柴油机噪音过大可能是机械、排气和润滑问题导致的。
基于模糊神经网络的船舶柴油机故障诊断系统研究的开题报告一、研究背景和意义船舶柴油机是船舶重要的动力设备,其故障对航行安全和经济运营都有不良影响。
因此,开发一种高效、准确的船舶柴油机故障诊断系统具有重要意义。
目前,船舶柴油机故障诊断方法主要分为基于物理的方法和基于数据的方法。
基于物理的方法依赖于对柴油机结构、工作原理和设备参数的深入理解,但其需要大量的时间和资源进行建模和分析,而且其结果可能不稳定和不准确。
基于数据的方法通过采集柴油机运行数据分析故障诊断信息,可以提高故障诊断的精度和效率。
其中,基于模糊神经网络的方法以其模型简单、适用范围广、具有良好的软件性能等特点,成为一种较为可行的方法。
因此,本研究将基于模糊神经网络技术开发一种船舶柴油机故障诊断系统,以提高柴油机故障诊断的准确率和速度。
二、研究内容和方法本研究拟采用模糊神经网络模型对船舶柴油机运行数据进行分析和处理,通过特征提取和特征选择技术,获取柴油机运行数据中最关键的故障特征,并将其作为输入变量构建模糊神经网络模型。
为了提高模型的精度和可靠性,本研究还将探索多层结构的模糊神经网络模型,并使用反向传播算法训练模型参数,最终得到可用于船舶柴油机故障诊断的模型。
三、研究进展和预期成果目前,本研究已经完成了船舶柴油机故障诊断系统的框架设计和柴油机运行数据的数据采集和处理。
接下来将进行特征提取和特征选择,构建多层结构的模糊神经网络模型,并测试和优化模型精度。
最终预期实现一种准确率高、速度快的船舶柴油机故障诊断系统,并在实际船舶柴油机故障诊断中进行验证和应用。
四、研究难点和解决方案本研究面临的主要难点是神经网络模型的优化和精度提高。
本研究将采用多层结构的模糊神经网络模型,并结合反向传播算法对模型参数进行训练和优化,以提高模型的精度和可信度。
另外,本研究将充分考虑船舶柴油机的特殊性质和运行环境,优化模型设计和特征选择,以进一步提高模型诊断精度。
五、参考文献1. 王丽君. 基于模糊神经网络的柴油机故障诊断系统的研究与实现[J]. 现代计算机, 2018(3):47-50.2. 朱国荣, 刘洋. 基于数据挖掘的柴油机故障诊断方法研究[J]. 机械科学与技术, 2017, 36(6):774-779.3. 徐凯, 林捷. 基于模糊神经网络的柴油机故障诊断研究[J]. 内燃机工程, 2016, 37(2):1-4.。
车用柴油机冷启动过程故障机理及其智能诊断研究的开题报告一、选题背景及意义车用柴油机是重要的动力装置之一,在使用过程中经常会出现冷启动故障,如启动时发动机无法启动、启动困难、震动过大等问题,这些故障不仅影响车辆正常行驶,还可能导致发动机损坏,因此进行冷启动故障机理及其智能诊断研究具有重要意义。
二、研究内容本课题将围绕车用柴油机冷启动过程中可能出现的故障机理及其智能诊断方法进行研究,具体内容如下:1. 分析车用柴油机冷启动过程中可能出现的故障机理,对故障原因进行识别和分析,探究故障对发动机性能和寿命的影响。
2. 研究发动机传感器、控制系统、喷油器等各种系统组件在冷启动故障中的作用及其互相关系,分析不同故障情况下系统的运行状态。
3. 基于机器学习和数据挖掘技术,建立冷启动故障的智能诊断模型,并进行优化和改进,提高诊断精度和可靠性。
4. 开展实验验证,通过实际测试和数据分析,验证所提出的故障机理和智能诊断方法的有效性和实用性。
三、研究目标及预期成果本课题旨在研究车用柴油机冷启动过程中可能出现的故障机理及其智能诊断方法,预期达到以下目标:1. 系统分析车用柴油机冷启动故障机理,揭示故障原因和对发动机性能的影响。
2. 研究发动机传感器、控制系统、喷油器等各种系统组件在冷启动故障中的作用及其互相关系,深入了解系统运行状态。
3. 建立基于机器学习和数据挖掘技术的智能诊断模型,提高冷启动故障诊断精度和可靠性。
4. 实验验证所提出的故障机理和智能诊断方法的有效性和实用性,为车用柴油机冷启动故障的预防和处理提供参考。
预期成果包括发表高水平论文、获得国家发明专利等。
四、研究方法与技术路线1. 研究方法:文献调研、实验验证、数据分析、模型建立、模型优化等。
2. 技术路线:(1)文献调研,对车用柴油机冷启动故障机理及其智能诊断方法进行系统整理和梳理。
(2)实验测试,通过原型车实验和传感器数据采集等手段获取实验数据,对冷启动故障进行分析和诊断。
基于瞬时转速法分析柴油机各缸工作均匀性的数据处理和故障诊断的开题报告一、选题背景和意义近年来,柴油机在各种工程领域得到了广泛的应用,如船舶、发电、交通等。
对于柴油机的故障诊断和性能分析,一直是工程师和研究人员关注的研究领域。
柴油机中的各个缸需要保持工作均匀性,否则会影响到整个柴油机的性能。
因此,对柴油机各缸的工作均匀性进行分析十分必要。
基于瞬时转速方法能够利用现代测量技术对柴油机进行实时测量,为柴油机的故障诊断和性能分析提供了新的思路和手段。
本论文旨在通过瞬时转速法对柴油机各缸的工作均匀性进行分析,探索基于瞬时转速法的数据处理和故障诊断方法。
二、研究内容和方法本文主要对柴油机的瞬时转速法进行分析和研究,旨在探究基于该方法的数据处理和故障诊断方法。
本文的主要研究内容包括以下几点:1.建立柴油机瞬时转速法的理论模型;2.利用瞬时转速法对柴油机各缸发动机的工作均匀性进行分析;3.分析柴油机各缸的工作均匀性问题,并采用统计分析的方法分析产生这些问题的可能原因;4.采用故障诊断技术对柴油机故障进行检测和定位;5.设计并实现基于瞬时转速法的数据处理和故障诊断系统。
为了实现上述目标,本研究将采用数学建模、机械动力学分析、信号处理、统计方法等多种研究方法,以期对基于瞬时转速法的柴油机故障诊断和性能分析方法进行深入研究。
三、研究成果和展望本研究将对基于瞬时转速法的柴油机故障诊断和性能分析方法进行深入研究,并提出一种新的数据处理和故障诊断方法。
该方法能够分析柴油机各缸的工作均匀性,有效地诊断柴油机的故障问题,并提高柴油机的性能。
本研究成果可以为柴油机工程师和研究人员提供参考,为推动柴油机的应用和发展做出贡献。
同时,我们还将进一步研究和改进该方法,以期实现更精确的故障诊断和分析柴油机性能的目标。
柴油机燃油供给系统的故障与排除调查报告柴油机燃油系统的功用是根据柴油机负荷的需要,将一定数量清洁的柴油,定时、定量地喷入气缸内,并在负荷变化时自动保持转速稳定。
燃油供给是柴油机工作的重要环节之一。
燃油供给系统工作好坏直接影响柴油机的燃烧过程,对柴油机的动力性和经济性有着重要的影响。
因此,燃油供给系统出现故障,一定要及时查找原因并加以排除,以保证柴油机正常工作。
现将燃油供给系统低压油路不来油、喷油泵不能均匀供油及喷油泵供油提前角失准的故障原因与排除方法叙述如下,仅供参考。
一、低压油路不来油1故障原因(1)油箱内无油或存油不足。
(2)油箱开关未打开或油箱盖空气孔堵塞。
(3)油箱内上油管堵塞或从上部折断。
(4)油管堵塞、破裂或接头松动。
(5)柴油滤清器堵塞或限压溢流阀关闭不严。
(6)油路中有空气。
(7)输油泵工作不良。
2故障诊断与排除(1)当松开喷油泵放气螺钉,扳动手油泵,放气螺钉处无油流出,说明低压油路不来油。
首先检查油箱内的存油是否足够,开关是否打开,油箱盖空气孔是否堵塞。
若良好,可扳动手油泵试验。
若拉出手油泵拉钮时感到有吸力,松手后能自动回位,说明油箱至输油泵之间的油路堵塞,应排除堵塞。
若拉出手油泵拉钮时感觉不到有吸力,但压下去时比较费力,说明柴油滤清器堵塞,应清洗柴油滤清器。
若上下拉出手油泵拉钮时,均无正常的喷油阻力,说明输油泵进油阀失效,应更换进油阀或出油阀。
(2)当放气螺钉处流出的是泡沫状柴油,说明油路中有空气。
应检查油箱内上油管有无破裂或松动,油箱至输油泵间油管有无破裂或接头松动。
应进行检修或更换,并排除空气。
排除空气时,松开柴油滤清器上的放气螺钉,扳动手油泵泵油,直至流出的柴油不含气泡为止,然后拧紧放气螺钉。
再松开喷油泵上的放气螺钉,扳动手油泵泵油,直至流出的柴油无气泡为止,然后拧紧放气螺钉。
(3)当放气螺钉处流出的柴油不急,说明低压油路来油不畅,应检查油箱开关是否完全打开、油箱盖空气孔是否阻塞、油管接头是否松动、油管是否阻塞、输油泵工作是否良好以及限压溢流阀是否关闭不严等。
毕业设计开题报告毕业设计开题报告1.结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:文献综述一本课题研究的背景和目的意义随着现代科学技术的迅速发展,现代化设备所引起的故障或事故所带来的损失不断增加,设备的故障诊断和维修越来越成为一个突出的问题。
人们对机械设备的稳定性、安全性、可靠性、可用性、可维修性、经济性等提出了越来越高的要求,现代工业生产中的设备系统也比以前更注重其效率和能耗,且环保要求也越来越高。
因此,怎样在设备运行中或在基本不拆卸的情况下,借助或依靠先进的传感器技术、动态监测技术以及计算机信息处理技术,掌握设备运行状态,分析设备中异常的部位和现象,并预测故障可能的发展和设备未来的发展趋势是目前亟待解决的问题[1]。
柴油机广泛运用于油田钻井、铁路牵引、动力发电、矿山机械、工程机械、船舶运输等领域,其运行状态的好坏直接影响到整个机车的工作状态。
目前,柴油机监控系统已经成为现代柴油机视情维修管理的一种主要手段,因此,对其状态进行监控和对其故障进行自诊断,提早发现和预告设备的故障,确保系统安全正常运行,时时处于最佳运行工况,提高设备的修理质量和效率是十分必要的[2]。
随着当今社会工业化水平的迅猛发展,柴油机作为最常用的动力机械设备,广泛应用于石油矿场、固定发电、铁路牵引、工程机械及特种船舶等领域,日益朝着大型化、高速化、精密化方向发展,工作性能不断改善,自动化程度越来越高。
一方面它将大大提高劳动生产率,提高产品质量,降低生产成本和能耗;但另一方面,带来的问题是,一旦其中某一部分或某一环节发生故障,往往会造成停工停产,直接或间接造成巨大的经济损失,甚至造成关键设备损坏,危及人身安全。
柴油机作为动力机械,其运行状态的好坏,直接影响到成套设备的工作状态,对其进行状态监测和故障诊断,确保设备处于最佳运行状态,提高设备维修质量和效率是十分必要的。
并且开展柴油发动机故障诊断技术的研究,能帮助我们发现故障,防止事故发生。
开题报告题目:柴油机运行故障分析及处理方法研究报告人:一、文献综述:柴油机是我国铁路、交通运输、工矿等行业应用比较广泛的动力之一。
机车柴油机是用于内燃机车的柴油机。
由于柴油机热效率高,在世界范围内的铁路机车上已经得到了广泛的使用。
我国从1958年开始研制干线机车柴油机,先后批量生产的机车柴油机有10E207J,12vl80ZJ,16V240ZJ和16V280ZJ。
当前,我国铁路客、货列车牵引主要采用电力机车和电传动内燃机车,液力传动内燃机车所占比重较低。
铁路干线牵引列车的电传动内燃机车主要有东风4、东风8、东风9和东风11型,电传动内燃调车主要是以东风5、东风7型为主。
由于铁路运输的特殊性,对机车用柴油机提出了特殊要求:铁路牵引工况变化频繁,而且有50%以上的时间柴油机是在部分负荷下工作,因此对柴油机的工作特性,要求在部分负荷时经济性要好,在较大负荷变化范围内经济性变化平稳。
机车柴油机采用中、高速柴油机。
工况用或调车用机车柴油机气缸数为6,8,10缸,干线机车柴油机多为12,16缸,V形布置,都采用增压或增压中冷,燃烧室多为直接喷射式。
柴油机作为内燃机车的动力设备,其运行状态的好坏直接影响到机车的安全可靠运行。
据统计,柴油机的故障发生率约占机车故障的30%-40%。
目前,我国内燃机车柴油机维修主要采用以零部件磨损理论为基础的定期维修制,未能完全实施以设备实际技术状态为基础的状态修。
因此,正确诊断故障原因和排除故障,是保证动力设备正常运用的重要举措。
二、选题的目的及意义:为适应铁路跨越式发展的需要,自1997年以来,我国铁路已实施六次大面积提速,生产力布局多次调整及资源整合工程。
摆在机务部门面前的课题是牵引动力能否满足提速、重载、长交路、轮乘继乘制的乘务方式的实施。
确切地说如何确保运输安全正点、高效、低耗,这是铁路提速、生产力布局调整的宗旨。
机务是铁路运输系统中的主要行车部门,其安全与否,直接危及铁路运输生产。
柴油机开题报告柴油机开题报告一、引言柴油机是一种内燃机,利用柴油燃料进行燃烧以产生动力。
它广泛应用于各种交通工具、发电机组、农业机械等领域。
本报告旨在探讨柴油机的工作原理、应用领域以及未来发展方向。
二、柴油机的工作原理柴油机的工作原理可以简单概括为四个步骤:进气、压缩、燃烧和排气。
首先,柴油机通过进气门将空气吸入气缸中。
然后,活塞向上运动,将空气压缩至高压状态。
接下来,柴油燃料被喷射进入气缸,与高温高压空气混合并自燃。
最后,活塞再次向下运动,将燃烧产生的气体排出气缸。
三、柴油机的应用领域1. 交通运输:柴油机广泛应用于汽车、卡车、火车和船舶等交通工具中。
相比汽油发动机,柴油机具有更高的燃烧效率和更大的扭矩输出,适用于长途运输和重型运输。
2. 发电机组:柴油机作为发电机组的动力源,可在没有电网供电的地区提供稳定的电力。
柴油发电机组还常用于应急备用电源和移动电力供应。
3. 农业机械:柴油机在农业领域中被广泛应用于拖拉机、收割机、灌溉设备等农业机械中。
柴油机的高扭矩输出和经济性使其成为农业作业的理想选择。
四、柴油机的优势与挑战1. 优势:a. 高效节能:柴油机的燃烧效率高于汽油发动机,能够更有效地利用燃料能量。
b. 扭矩输出大:柴油机的高压缩比和燃料特性使其能够提供更大的扭矩输出,适用于重型工作。
c. 耐久可靠:柴油机的结构简单、零部件少,具有较长的使用寿命和较低的故障率。
2. 挑战:a. 排放问题:柴油机的尾气中含有一些有害物质,如氮氧化物和颗粒物,对环境和人体健康造成影响。
b. 噪音和震动:柴油机的振动和噪音相对较大,对舒适性和环境噪声产生影响。
c. 燃料选择:柴油燃料的生产和储存成本较高,同时柴油机对燃料的质量要求较高。
五、柴油机的未来发展方向1. 环保技术:为了减少柴油机的排放,研究人员正在开发各种环保技术,如颗粒物过滤器和氮氧化物减排技术,以降低柴油机的环境影响。
2. 混合动力:柴油机与电动机的混合动力系统被认为是未来柴油机发展的方向之一。
汽车发动机机械故障智能诊断系统研究的开题报告一、选题背景汽车是现代社会中广泛使用的一种交通工具,其发动机作为汽车的核心部件,也是汽车故障的主要原因之一。
在汽车的使用和维护过程中经常会遇到发动机机械故障,这些故障严重影响了汽车的安全和使用寿命,而且维修费用较高,给车主带来诸多不便。
因此,如何快速、准确地诊断发动机故障,成为了汽车工程领域中的一个重要研究方向。
二、研究目的和内容本课题旨在研究一种汽车发动机机械故障智能诊断系统,以实现对发动机机械故障的快速、准确诊断,并提供相应的解决方案。
具体的研究内容包括以下几个方面:1. 发动机机械故障诊断技术的研究:对发动机机械故障的类型和特点进行分析和研究,探讨能够有效诊断发动机机械故障的技术手段。
2. 数据采集和处理技术的研究:通过搭建合理的数据采集系统,收集与发动机机械故障相关的数据,并对数据进行预处理、特征提取等操作,以便后续的诊断分析。
3. 模型建立和优化技术的研究:采用机器学习等方法建立发动机机械故障诊断模型,对建立的模型进行不断的优化和改进,以提高诊断准确度和效率。
4. 系统开发和测试技术的研究:根据前期的研究成果,开发与实现易于使用和操作的汽车发动机机械故障智能诊断系统,并进行系统测试和评估,验证其实用性和效果。
三、研究意义和应用前景本课题的研究成果具有较大的实用价值和推广应用前景,主要表现在以下几个方面:1. 提高汽车发动机故障诊断的准确度和效率,缩短故障排除时间,减少车主的修车费用和时间。
2. 增加发动机故障诊断的科学性和精细化程度,为发动机故障的早期预警和预防提供了可靠的技术手段。
3. 推动智能化汽车制造和服务的发展,为汽车产业的升级和转型提供了有益的技术支持和保障。
四、研究方法和技术路线本课题中主要采用以下技术和方法进行研究和实验:1. 数据采集和预处理技术:包括传感器的安装、数据采集卡的应用、数据库技术等。
2. 特征提取和选择技术:包括频域特征、时域特征、小波变换特征、主成分分析等。
SOPC技术在柴油机在线状态监测和故障诊断装置中的应用研究的开题报告一、选题背景随着社会经济的不断发展,柴油机作为工业、交通和农业等领域的动力源,其安全性和可靠性越来越重要。
柴油机在线状态监测和故障诊断装置是保证柴油机正常运行、提高工作效率和延长使用寿命的关键技术。
目前,随着SOPC技术的发展,其在柴油机在线状态监测和故障诊断装置中的应用逐渐得到了广泛关注。
二、研究意义在柴油机的正常运行过程中,故障往往是不可避免的,因此如何及时、准确地监测柴油机的状态,并对故障进行有效诊断,防止故障对工作效率和设备寿命的影响是非常重要的。
而SOPC技术的应用则可以有效地解决传统故障检测技术不能处理大量数据和计算量的问题,实现对数据的快速处理和分析,提高诊断精度和效率。
因此,本研究具有重要的现实意义和应用价值。
三、研究内容和方法本研究的主要内容是研究SOPC技术在柴油机在线状态监测和故障诊断装置中的应用,具体包括以下几个方面:1.研究柴油机在线状态监测和故障诊断的基本原理和方法,了解传统故障检测技术存在的问题和局限性。
2.根据SOPC技术的特点,设计基于SOPC的柴油机在线状态监测和故障诊断系统的硬件电路和软件程序。
3.采用实际的柴油机故障数据进行测试和验证,比较SOPC技术和传统故障检测技术在诊断精度和效率上的差异和优劣。
本研究采用实验和理论相结合的方式进行,以实现对SOPC技术在柴油机在线状态监测和故障诊断中的应用进行深入研究。
四、预期成果通过本研究,可以达到以下预期成果:1.实现基于SOPC技术的柴油机在线状态监测和故障诊断系统的设计和实现,能够有效地对柴油机进行状态监测和故障诊断。
2.比较SOPC技术和传统故障检测技术在诊断精度和效率上的优缺点,为进一步优化故障检测技术提供参考和基础。
3.提高柴油机的运行安全性和可靠性,为柴油机的应用和推广提供技术支持和保障。
五、拟定时间计划1.选题和确定研究方向:1个月。
中北大学信息商务学院毕业设计开题报告学生姓名:学号:学院、系:专业:机械设计制造及其自动化设计题目:柴油机故障诊断技术研究与监测系统设计指导教师:2012年月日毕业设计开题报告1.结合毕业设计情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:文献综述一本课题研究的背景和目的意义随着现代科学技术的迅速发展,现代化设备所引起的故障或事故所带来的损失不断增加,设备的故障诊断和维修越来越成为一个突出的问题。
人们对机械设备的稳定性、安全性、可靠性、可用性、可维修性、经济性等提出了越来越高的要求,现代工业生产中的设备系统也比以前更注重其效率和能耗,且环保要求也越来越高。
因此,怎样在设备运行中或在基本不拆卸的情况下,借助或依靠先进的传感器技术、动态监测技术以及计算机信息处理技术,掌握设备运行状态,分析设备中异常的部位和现象,并预测故障可能的发展和设备未来的发展趋势是目前亟待解决的问题[1]。
柴油机广泛运用于油田钻井、铁路牵引、动力发电、矿山机械、工程机械、船舶运输等领域,其运行状态的好坏直接影响到整个机车的工作状态。
目前,柴油机监控系统已经成为现代柴油机视情维修管理的一种主要手段,因此,对其状态进行监控和对其故障进行自诊断,提早发现和预告设备的故障,确保系统安全正常运行,时时处于最佳运行工况,提高设备的修理质量和效率是十分必要的[2]。
随着当今社会工业化水平的迅猛发展,柴油机作为最常用的动力机械设备,广泛应用于石油矿场、固定发电、铁路牵引、工程机械及特种船舶等领域,日益朝着大型化、高速化、精密化方向发展,工作性能不断改善,自动化程度越来越高。
一方面它将大大提高劳动生产率,提高产品质量,降低生产成本和能耗;但另一方面,带来的问题是,一旦其中某一部分或某一环节发生故障,往往会造成停工停产,直接或间接造成巨大的经济损失,甚至造成关键设备损坏,危及人身安全。
柴油机作为动力机械,其运行状态的好坏,直接影响到成套设备的工作状态,对其进行状态监测和故障诊断,确保设备处于最佳运行状态,提高设备维修质量和效率是十分必要的。
并且开展柴油发动机故障诊断技术的研究,能帮助我们发现故障,防止事故发生。
具体表现在[4-5]:1、提高经济效益和社会效益,这是市场经济条件下用户追求的根本目标。
故障诊断的目的就是更准确、更及时地发现故障,延长零部件的使用寿命。
同时延长监测周期,提高检修的精度和速度,降低了维修费用,获得了最佳经济效益。
另外,它还可以改善柴油机燃烧状态,降低油耗,节约成本。
2、监控系统可预防机械设备运行事故,保证柴油机始终在最佳状态运行和人身安全。
利用诊断技术可提高柴油机的运转经济性、可靠性,防止突发性事故。
同时通过监控系统可以实现自动调节或人力调节,保证柴油机在各种工况下均能以最佳状态运转。
3、为柴油机车的故障检修做准备,为合理制定柴油机车的检修周期提供依据(其监测数据可作为每台柴油机车的技术资料保存),从而制定机车的检修计划,使机车的检修工作更科学合理。
4、提高机车质量,降低检修费用和驾驶员的劳动强度,避免不必要的拆卸和维修。
5、利用柴油机监控系统的自动工作特点,可连续或定期地对柴油机各参数进行自动监测、处理、打印和报警。
6、推动设备故障诊断技术的发展。
柴油机属于机械设备,有着机械设备故障诊断的共性。
但和其它设备相比,既有旋转运动,又有往复运动,运动部件多,工作复杂。
因此通过对柴油机故障诊断技术的研究,可以对故障诊断技术的发展起到极大的推动作用。
2.国内外的研究现状和发展趋势随着科学技术的发展,柴油机车的故障诊断越来越受人们的高度重视,并在这一领域投入了大量的科研力量和研究经费。
在现代柴油机故障诊断方面取得了一些方法和理论成果[6-8]。
1、国内外就现代柴油机的主要故障监测方法有:1)基于振动信号的时域、频域提取分析法。
它利用柴油机是一种高速的往复式动力机械,其缸盖振动信号是反映柴油机各部件之间关系的及其敏感的参数。
它是由缸内气体爆发压力、进排气门落座冲击、进排气门开启气流冲击等多种激励力综合作用的结果,同时还受到机身整体振动等因素的影响。
其表现形式既具有与工作循环有关的周期性特性,又具有非平稳时变及某些冲击特性。
振动信号特征提取分析法是依据振动中包含有振源等信息,振动监测及故障诊断的出发点是在机械动力特性分析及谱分析基础上,研究柴油机运行过程中的故障原因与对应的状态。
频域分析法有古典谱估计法和现代谱估计法。
古典谱法基于FFT快速算法,包括周期图法、相关分析、相干分析、自谱、互谱、细化谱、倒频谱、传递函数、谱趋势分析等。
现代谱法包括最大嫡谱估计、ARMA时序分析以及最小方差法等。
古典法的优点是可以用FFT快速计算,物理意义明确;缺点是谱分辨率偏低,需要的数据量大,加窗后会产生泄露,方差性能不好。
现代谱分析法具有较高的分辨率,对数据量的要求较少,但是容易产生波形失真信噪比低。
2)应用铁谱和光谱技术监测柴油机磨损状况。
它是利用在机械故障诊断中,监测润滑油中铁的含量就可以间接判定金属部件的磨损。
柴油机运动件含有多种材料的摩擦副,而每一对摩擦副又会出现各种不同的磨损状态。
产生于不同摩擦副在不同的磨损状态下的磨粒,是以不溶的颗粒形式存在于润滑油中的。
光谱可以准确地测定润滑油中磨损元素的含量,但不能了解其存在的形状,而且其监测灵敏度又受到磨粒本身粒度的影响,因此无法判断磨损的类型。
铁谱可以直观地了解磨粒的形状、大小和成份。
在利用铁谱及光谱技术获得数据基础上,应用多元统计分析的动态聚类分析法、模糊聚类分析法、灰色关联分析法[9-10]等对柴油机磨损情况和润滑油质量进行分析,取得了一些有益的结论。
但铁谱及光谱分析法无法确定有问题所在缸位,且不易实现实时监测;油液分析的结果只是定性地描述,存在一定的随机性。
2、国内外就现代柴油机的主要故障诊断方法有:1)油液分析诊断法。
它是通过测取柴油机润滑油中磨损金属微粒的形态、尺寸、数量、成分和种类分布,从而进行特征分析,能够确定关键摩擦副的磨损形态,通过对油品性能和主要污染物水平的动态分析,能够及时掌握油品效能的变化,预测可能发生的系统故障。
20世纪60年代中期,产生了油液监测的颗粒计数法,70年代中期就很快运用到设备的故障诊断技术中。
在油液监测和故障诊断方面,美国、加拿大、日本及欧洲一些国家已经较早地在实际中应用,例如日本的油质分析仪。
我国于80年代开始这方面的研究,现在已经进入实用研究阶段[11]。
2)基于灰色系统理论故障诊断方法。
灰色系统理论以其新颖的思路和广泛的适用性在理论及工程界引起广泛关注并迅速在许多领域获得广泛应用[12]。
灰色理论用于柴油机故障诊断的原理是把柴油机系统看成是一个复杂的灰色系统,利用存在的已知信息去推知含有故障模式的不可知信息的特性、状态和发展趋势,并对未来的发展作预测和决策,其过程即是一个灰色过程的白化过程。
灰色理论在故障诊断中的应用包括灰色系统建模、关联度分析、灰色模型预测等。
利用灰色系统可以实现故障的预测,其准确率高,计算量小、易于微机实现[13]。
3)基于神经网络的故障诊断法。
BP神经网络由于具有较强的非线性映射能力而被广泛应用于故障诊断领域。
它通过对故障实例的训练和学习,用分布在神经网络中的连接权值来表达所学习的故障诊断知识,具有对故障的联想记忆、模式匹配和相似归纳的能力,可以实现故障和征兆间的复杂的非线性映射关系。
但是基本BP算法存在着局部极值和收敛速度慢等缺点。
在神经网络中引入模拟退火法和遗传算法,可以有效地解决局部极值,提高算法的收敛速度[14-15]。
4)瞬时转速波动诊断法。
柴油机曲轴的瞬时转速波动信号能反映机器的工作状态,通过对瞬时转速波动信号的分析可以得到机器运行状态和相关故障的丰富信息。
正常工况下,各缸的动力性能基本一致,柴油机运转平稳,各缸瞬时转速波动虽有差异,但总在一个不大的范围内,并呈现某种规律性;但当某个气缸工作不正常时,动力的一致性遭到破坏,柴油机运转平稳性变差,转速波动信号会产生严重变形。
瞬时转速波动诊断法就是根据这些信息来判断柴油机气缸内工作过程的好坏。
5)基于专家系统的智能化诊断方法。
在诊断推理方面,专家系统智能化诊断方法主要表现在对推理逻辑和推理模型的研究上。
在人工智能领域,存在着许多推理逻辑,较著名的有模态逻辑与动态逻辑、3-值逻辑、直觉主义逻辑的类型理论、时态理论、面向非单调推理的语义理论及不精确推理等[11]。
模糊逻辑作为一种降低系统复杂性的方法近期在专家系统的推理逻辑中得到了广泛应用,较成熟的有Zadeh的近似推理方法、Dempster和Shafer针对贝叶斯概率理论中先验概率难以获取而提出的证据理论等,国内的许多专家系统也对模糊逻辑进行了发展;对推理模型的研究则表现在如何对推理的知识进行划分及控制,从而使推理过程更为有效[16]。
如Davis基于结构与功能的推理模型,Gallanti和Fink提出的集成诊断模型,Peng的层次因果模型等。
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