發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警方法研究.pdf

1、臺(tái)架試驗(yàn)中的發(fā)動(dòng)機(jī)，承受著較大的交變機(jī)械負(fù)荷及熱負(fù)荷，在一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)速在較短的時(shí)間進(jìn)行多次突變，且在一個(gè)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行著多次試驗(yàn)循環(huán)，轉(zhuǎn)速的改變伴隨著負(fù)荷的改變，設(shè)計(jì)有缺陷或性能不佳的發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中將過(guò)早的失效，假如失效的零部件在試驗(yàn)過(guò)程未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，失效的部件將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)其他部件的故障。發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中的上述失效若未被過(guò)早的發(fā)現(xiàn)，最終將可能產(chǎn)生不可預(yù)知的災(zāi)難性事故。因此，有必要研究一套監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)及

2、試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并在發(fā)動(dòng)機(jī)及臺(tái)架產(chǎn)生重大故障前，發(fā)出預(yù)警停止試驗(yàn)，起到保護(hù)試驗(yàn)人員和試驗(yàn)臺(tái)架的目的。基于此目的，本文主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　　 (1)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)方法研究。通過(guò)分析發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)構(gòu)故障的類(lèi)型和產(chǎn)生原因，提出了利用對(duì)故障敏感的振動(dòng)信號(hào)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的主運(yùn)動(dòng)副的和變速箱工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定了發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能參數(shù)扭矩作為試驗(yàn)過(guò)程輔助監(jiān)測(cè)參數(shù)。在基于振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)方法研究中，提出利用振動(dòng)信號(hào)RM

3、S特征值實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程時(shí)間歷程的監(jiān)測(cè)，利用被測(cè)機(jī)構(gòu)相應(yīng)階比帶的復(fù)合功率譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱等機(jī)構(gòu)如軸承點(diǎn)蝕、磨損，輪齒斷裂等故障的監(jiān)測(cè)。
　　 (2)振動(dòng)限值確定的智能確定方法研究。提出了與能夠反映發(fā)動(dòng)機(jī)能量趨勢(shì)的RMS相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩；通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合了轉(zhuǎn)速和扭矩與RMS的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)與振動(dòng)信號(hào)RMS值的關(guān)系確定了發(fā)動(dòng)機(jī)工況的分級(jí)方法，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)速、扭矩及振動(dòng)信號(hào)

4、RMS限值組成的三維空間分級(jí)模型，利用轉(zhuǎn)速和扭矩與RMS的函數(shù)關(guān)系提出了利用振動(dòng)監(jiān)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)變轉(zhuǎn)、扭矩速變間隔的工況分級(jí)方法，并建立實(shí)際的分級(jí)模型；通過(guò)利用統(tǒng)計(jì)理論確定不同發(fā)動(dòng)機(jī)工況分級(jí)的振動(dòng)信號(hào)特征RMS，提出確定限值的上下限的方法。
　　 (3)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程工作異常預(yù)警研究。構(gòu)建了基于D-S證據(jù)方法的信息融合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，提出利用相對(duì)劣度的監(jiān)測(cè)信號(hào)特征狀態(tài)的度量方法，文中通過(guò)算例驗(yàn)證了該預(yù)警模型，能夠減少信息

5、的不確定性影響，提高了監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)工作狀態(tài)的分類(lèi)識(shí)別能力。
　　 (4)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)采用高速的TMS320C32處理器實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并通過(guò)USB模塊傳送到計(jì)算機(jī)；利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)的子程序模塊和信號(hào)分析、判斷。
　　 對(duì)以上所做的工作，分別通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)方法的合理性和預(yù)警模型的準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)能夠給發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室提過(guò)一個(gè)安全的工作環(huán)境，避免了重大