[发明专利]基于信息融合的柴油动力装置故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明属于机械动力装置的检测设备，具体涉及一种柴油动力装置故障诊断系统。

背景技术

柴油机作为舰船常用的一种动力机械，在海军各类舰船中有着极其广泛的应用，而且随着军事的发展，作为主动力装置的柴油机也正不断地向大型、高速、强载、连续运行以及结构高度复杂化方向发展。柴油机是结构比较复杂、可靠性相对较差的一种动力机械，其故障分析一般难度较大，一旦发生故障将会导致武器装备的瘫痪，往往会造成灾难性的后果。因此，柴油机故障分析具有广泛的代表性，对其进行深入研究，对于舰船装备的故障分析具有普遍的指导意义。

柴油机故障的分析与诊断是否正确，对于能否避免故障的反复出现、故障后果的扩展和故障信息资源的利用等，具有决定性的影响。近年来，由于柴油机故障的多发性、诊断与治理的通用性和必要性，柴油机故障诊断越来越受到人们的重视。在柴油机故障诊断领域，目前主要采用单一的测试诊断手段方法。比如：基于振动信号的时域、频域特征提取分析法、基于转速波动的诊断方法、基发动机扭振的方法、基于发动机热工参数的方法等。

振动分析方法，主要的测量参数是加速度、速度和位移。振动信号是反映柴油机内各部件间关系的极其敏感的参数，柴油机振动是缸内气体燃爆压力、进排气门落座冲击和进排气门开启气流冲击等多种激励力综合作用的结果，同时还受机身整体振动等其它因素的影响，其表现形式上既有与工作循环有关的周期性特性，又有非平稳时变及某些冲击特性，这给信号分析和征兆提取带来了很大的难度。

基于转速波动的诊断方法，近年来在柴油机故障诊断方面也得到了很大的发展。柴油机在正常运行状态时，各缸的动力性能应基本一致，机器运转比较平稳；各缸的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。当柴油机的某一缸工作不正常，例如出现断油、拉缸或者活塞环磨损等故障，而其余缸正常时，出现故障的缸的做功压力与正常情况下相比有所下降，这势必将改变这一缸在做功时曲轴与飞轮的转速变化趋势，从而导致曲轴与飞轮的转速波动规律发生改变；因此，通过分析曲轴转速的波动规律，在一定程度上可以诊断各缸的故障情况。但这种方法也有其不足之处，它虽然能够判定工作不正常的缸位，但并不能确定造成故障的原因；这方面的缺陷则很大程度上限制了它的应用范围。

由于柴油机的状态信号传播路径复杂，故障与特征参数之间的映射关系模糊，再加上边界条件的不确定性、运行工况的多变性等因素，在故障征兆和故障原因之间往往难以建立准确的对应关系，因此，采用单一的测试诊断手段往往难以获得理想的故障定位效果。

发明内容

本发明目的在于解决以上现有技术存在的问题，提供一种可以集成多种测试诊断手段的基于信息融合的柴油动力装置故障诊断系统。

本发明的目的通过采用如下技术方案予以实现：

基于信息融合的柴油动力装置故障诊断系统，主要由融合诊断子系统、信号调理子系统、传感器子系统组成。其中：

融合诊断子系统包括：监测计算机、诊断计算机、便携式仪器、打印机/报警器；

信号调理子系统包括：串口通讯模块、USB采集模块、数据采集卡、第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块、第一信号调理模块、第二信号调理模块；

传感器子系统包括：压力变送器、温度变送器、转速变送器、扭矩传感器、燃爆压力传感器、振动传感器；

压力变送器、温度变送器、转速变送器它们的输出端分别电连接于第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块，扭矩传感器输出端电连接于第一信号调理模块，燃爆压力传感器与振动传感器它们的输出端电连接于第二信号调理模块，第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块它们的输出端分别电连接于串口通讯模块，第一信号调理模块的输出端电连接于USB采集模块，USB采集模块的输出端电连接于融合诊断计算机，第二信号调理模块的输出端电连接于数据采集卡，数据采集卡的输出端电连接于便携式仪器，监测计算机通过串口与串口通讯模块电连接，其输出端分别电连接于融合诊断计算机和报警器/打印机，便携式仪器，可以是热工参数仪、激光振动仪、红外成像仪等，其输出端与融合诊断计算机电连接。

压力变送器，主要用于柴油机中非缸内压力测量，将压力信号转变为电信号；

温度变送器，主要用于柴油机中非缸内温度测量，将温度量转变为电信号；

转速变送器，主要用于主轴转速、尾轴转速与柴油机增压器转速的测量，将转速直接转变为电信号；

扭矩传感器，用于主轴扭矩的敏感与测量；