[发明专利]一种船舶柴油机气阀定量检测装置

说明书

本发明公开了一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置，包括振动检测模块，信号预处理及模数转换模块，分析处理模块，通过安装在柴油机气缸盖的加速度传感器检测缸盖振动信号，采用HHT变换分解，提取与磨损相关的特征信息，在此基础上，通过归一化处理，建立归一化值与气阀磨损的映射关系，可在线检测气阀磨损量，从而提高了提高船舶柴油机工作的可靠性，经济性，具有显著的实用性。

技术领域

本发明属于船舶柴油机性能监测及故障诊断技术领域，具体涉及一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置。

背景技术

船舶动力系统在工作时产生振动噪声信号，振动信号包含非常丰富的柴油机运行状态信息。通过分析柴油机振动噪声信号可以对内部零部件状态进行诊断的方法，是评估动力系统运行状态和诊断故障的重要方法之一，因此采用振动分析可诊断柴油机气阀状态。柴油机运动形式复杂，系统激励源较多，包括燃烧振动、进排气门开启和关闭的碰撞、各机械运动件产生的碰撞等，而且互相耦合严重，因此采用振动信号在线识别柴油机故障难度较大。

目前采用振动信号对柴油机气阀诊断，主要集中在柴油机气阀状态的定性研究方面，定量诊断不多，气阀间隙在线定量监测存在很大困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置，采用HHT变换分解，提取与磨损相关的特征信息，在此基础上，通过归一化处理，建立模式与特征参数之间的对应关系，解决了振动信号在线识别困难的问题，可实现柴油机气阀磨损的定量检测。

本发明包括振动检测模块，信号预处理及模数转换模块，分析处理模块。所述振动检测模块包括加速度传感器，压力传感器，光电编码器；加速度传感器安装于被检测气缸的缸盖顶部，提取缸盖振动信息；压力传感器检测柴油机气缸内压力信息；光电编码器安装于柴油机输出端，检测柴油机转速及上止点信息，提供定位信息。

所述信号预处理及数模转换模块包括信号预处理电路及A/D转换模块；A/D转换模块为24位，4路；信号预处理电路对加速度信号、压力信号、转速信号及上止点信号等模拟信号进行放大及滤波，经过A/D转换模块，转换为数字信号，输入计算机处理。

所述分析处理模块采用LabVIEW程序开发，包括采集、数据分析及定量计算；将A/D转换模块的输出信号以上止点及转速信号为基础，结合气缸压力信号，截取气阀冲击最强的振动信号，通过HHT变换，对振动信号进行时域分解，获得一系列本征信号，选取最能反映振动信息的一些本征信号，计算其Hilbert谱，通过归一化处理，结合归一化量与气阀间隙的对应关系，从而计算气阀的磨损量；

所述计算机处理过程包括以下步骤：

1.有效信号提取：通过光电编码器的上止点信号、转速信号及气缸压力信号，截取一周期内气阀撞击的信号，共200个点；

2.信号时域分解：在时域中将截取的信号分解为一系列本征信号：

3.分解信号的Hilbert谱：计算本征信号的Hilbert谱：

4.对信号进行归一化处理：归一化值为：

η＝E_i/E×100％，其中

5.归一化值与磨损量的映射：建立归一化值与气阀间隙映射曲线；

6.磨损量定量检测：实时检测的振动信号，通过前述的处理方式，计算归一化值，通过对比归一化值与气阀间隙映射曲线，可以实时的定量得到气阀的磨损量。

本发明的有益效果为：本发明解决了柴油机气阀磨损检测的定量描述问题，可定量监测气阀的磨损量，提高了设备运行的稳定性、可靠性及经济性，具有显著的实用性。

附图说明