活塞式發(fā)動機典型故障機理與監(jiān)測診斷方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、以柴油發(fā)動機、燃氣發(fā)動機為代表的活塞式發(fā)動機廣泛應(yīng)用于油田、氣田、地下儲氣庫等工業(yè)領(lǐng)域，是這些流程工業(yè)裝置的核心動力設(shè)備。發(fā)動機安全穩(wěn)定的運行能夠保障油氣開采與天然氣輸送、儲運的順利進行?；钊桨l(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有運動部件多、激勵源多、易損件多等特點，機組中包含大量的不平衡慣性力和爆發(fā)沖擊力，故障率較高;一旦活塞式發(fā)動機出現(xiàn)嚴重故障，如連桿斷裂、止推軸承嚴重磨損、齒輪箱斷齒、活塞撞缸等，將會導(dǎo)致發(fā)動機短時無法恢復(fù)，進而對企業(yè)生產(chǎn)造成重大

2、影響，給企業(yè)和社會帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至?xí)a(chǎn)生著火爆炸惡性事故，危及人身安全，影響企業(yè)的聲譽。目前，國內(nèi)活塞式發(fā)動機的維修模式通常采用定期檢修與事后維修的方式，判斷故障主要依賴于耳聽、手摸、熱工參數(shù)監(jiān)測與離線測量機體振動等，其中較高水平的監(jiān)測會安裝有單點的振動傳感器，進行整機振動水平的監(jiān)測。這樣的模式下，定期檢修成本高，且存在著維修過?；蚓S修不足等問題;熱工參數(shù)則無法有效監(jiān)測機組的機械類故障，對拉缸、撞缸、連桿軸瓦磨損等故障不敏感;離

3、線測量機體振動無法實時反映機組的運行狀態(tài)，監(jiān)測效果滯后;在線單點振動監(jiān)測只是測量單一量值，無法及時預(yù)警，往往發(fā)現(xiàn)故障時設(shè)備已經(jīng)損壞。因此，研究如何有效地對活塞式發(fā)動機進行實時狀態(tài)監(jiān)測并研發(fā)在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)意義重大。
　　本論文從活塞式發(fā)動機典型故障機理及特征研究出發(fā)，以保障活塞式發(fā)動機安全平穩(wěn)運行、避免發(fā)動機重大安全事故發(fā)生為目標，對活塞式發(fā)動機在線監(jiān)測、故障診斷方法與監(jiān)測診斷系統(tǒng)開展研究，進行成果實驗與工程實際應(yīng)用。論文的主要研

4、究內(nèi)容如下:
　　(1)開展活塞式發(fā)動機典型故障機理研究?；诮７抡鎸钊桨l(fā)動機進行典型故障機理與特征分析，通過對發(fā)動機曲軸推力軸承磨損故障、氣門間隙異常故障、連桿軸瓦磨損故障以及發(fā)動機燃燒故障進行研究，為監(jiān)測診斷方法與典型故障監(jiān)測方案的提出奠定基礎(chǔ)。
　　(2)開展活塞式發(fā)動機典型故障監(jiān)測診斷方法研究。針對活塞式發(fā)動機的信號特點，提出了基于小波包與Kernel Principal ComponentAnalysis(K

5、PCA)的多信號融合診斷方法，提出基于瞬時轉(zhuǎn)速與振動信號的發(fā)動機故障監(jiān)測診斷方法，提出基于角域敏感特征的氣門間隙異常診斷方法，利用實際案例驗證了相關(guān)方法的有效性。
　　(3)開展活塞式發(fā)動機故障在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)研究。提出了在線監(jiān)測系統(tǒng)測點布局與軟件整體框架，針對發(fā)動機典型故障，進行故障自動診斷方法研究;建立了6缸與12缸發(fā)動機故障模擬實驗臺，開展了發(fā)動機典型故障模擬實驗研究;研究成果被應(yīng)用到工業(yè)實際機組，驗證了活塞式發(fā)動機在線監(jiān)測