[发明专利]一种船舶发动机故障诊断系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机检测技术领域，尤其涉及一种船舶发动机故障诊断系统及方法。

背景技术

发动机在船舶的发展过程中起着关键性作用，发动机既是船舶的“心脏”又是推动船舶快速发展的源动力。没有好的发动机，就不可能有先进的船舶，人类航海领域中的每一次重大的革命性进展，无不与发动机技术的突破和进步密切相关。船舶发动机状态监测与故障诊断技术的研究已经有很多年的历史，它对监视、评定发动机的工作状态、变化趋势以及寿命消耗和残余寿命，保证发动机安全、可靠运行有着重要的作用。正因如此，船舶发动机故障诊断技术已愈来愈受到世界各发动机制造厂家的重视，而将其作为提高发动机运行可靠性、降低直接使用成本的重要手段。

伴随当代科技的迅猛进步，发动机构造趋于繁杂化，功能也变得极为强大，对工作人员的要求也更为苛刻，作业强度越大，负担就会变得越无法承受，致使产生故障的几率大幅上升，其产生的模式五花八门，严重时会导致停航停工，损失会极为惨重，造成巨大的经济损失，甚至危及人身安全。目前采用的定时维修制度，容易造成材料消耗和维修费用及停产时间的浪费，而且频繁的拆检会破坏各零件之间的摩擦状态，并可能由于装配不当而引起新的故障。因此，在不拆检发动机的情况下，快速准确地诊断发动机故障并采取有效的措施，对提高发动机的安全性和可靠性，降低维修费用，防止突发事故的发生具有重大意义。现代自动检测技术和智能故障诊断技术迅速发展，为解决这类问题提供了可靠的技术基础。船舶发动机本身的复杂性、运行环境的不稳定性、运行过程中的随机性、系统噪声和传感器精度等信息的不确定性，必然导致发动机故障诊断准确率降低，甚至出现漏检和误诊现象。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种船舶发动机故障诊断系统与方法，解决了在不拆检发动机的情况下，能够快速准确地诊断发动机故障并采取有效的措施，以此达到提高发动机的安全性和可靠性，降低维修费用的有益效果，并能够防止突发事故的发生。

本发明采用如下系统来实现：一种船舶发动机故障诊断系统，包括信息采集模块、振动信号特征提取模块、信号处理模块、数据采集模块、界面显示模块、诊断模块以及船舶发动机；所述信号采集模块包括多个传感器，用于采集信号；所述信号处理模块用于将信号从时域转化到角度域；所述振动信号特征提取模块用于将振动信号进行EMD分解后进行Hilbert变化，从而得到振动信号的时频分布；所述数据采集模块用于采集数据；所述界面显示模块用于将数据采集模块采集的信号通过Labview编程实现界面显示；所述诊断模块用于对船舶发动机进行故障诊断；

所述将振动信号进行EMD分解的具体方法为：找出原数据序列X(t)所有的极大值点，并将所有的极大值点通过三次样条插值函数拟合形成原数据的上包络线；找出原数据序列X(t)所有所有的极小值点，并将所有的极小值点通过三次样条插值函数拟合形成原数据的下包络线，将上包络线和下包络线的均值记作平均包络ml，将原数据序列X(t)与所述平均包络m l做差值运算，从而得到新数据序列。

进一步地，所述多个传感器包括：振动传感器、转速传感器、压力传感器、声音传感器以及温度传感器。

进一步地，所述信号采集模块前端安装放大电路，用于将电磁信号干扰降低至预定阈值以下。

进一步地，所述界面显示模块包括监测系统主界面、进排气系统监测界面和发动机冷却系统监测界面；

所述监测系统主界面：用于监测发动机转速、冷却水出口温度以及振动信号；还包括与测功机控制器的通讯信号；

所述通信讯号包括负载、油耗；所述进排气系统监测界面包括：进气增压前与进气增压后的温度、压力，各缸排气温度；所述发动机冷却系统监测界面包括：冷却水进出口温度、压力。

本发明可以采用如下方法来实现：一种船舶发动机故障诊断方法，其特征在于，包括：

步骤一：使用多个传感器采集并处理多种信号；所述多种信号包括振动信号、转速信号、压力信号、声音信号以及温度信号；在处理振动信号之前还包括对振动信号的特征提取，所述特征提取具体为：将振动信号进行EMD分解后进行Hilbert变化，从而得到振动信号的时频分布；

所述将振动信号进行EMD分解的具体方法为：找出原数据序列X(t)所有的极大值点，并将所有的极大值点通过三次样条插值函数拟合形成原数据的上包络线；找出原数据序列X(t)所有所有的极小值点，并将所有的极小值点通过三次样条插值函数拟合形成原数据的下包络线，将上包络线和下包络线的均值记作平均包络ml，将原数据序列X(t)与所述平均包络m l做差值运算，从而得到新数据序列。