[发明专利]一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法

说明书

本发明是一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法。该方法以柴油机在线监测系统为基础，计算采集缸盖振动信号的振动冲击能量，均匀分段得到振动冲击能量最大值矩阵，定义建立振动冲击能量无量纲指数矩阵，并测绘机组结构得到所有气缸两两之间距离矩阵。在此基础上制定冲击来源判定条件，根据能量与距离矩阵特征识别冲击来源。该方法根据振动传递的衰减规律，对多测点信号进行融合分析，通过实际检验，可以快速准确地实现四冲程或两冲程柴油机的振动冲击来源识别与故障监测诊断。本方法可用于正常工作时不同测点信号中来自同一激励源冲击的来源识别，还可以对实际机组的运行健康状态实时监测，对故障产生的异常冲击进行快速定位诊断。

技术领域

本发明属于柴油发动机故障监测诊断技术领域，涉及一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法。

背景技术

柴油机作为工业领域应用广泛的动力设备，内部零件相互配合，振动源众多，气缸内工质的爆炸燃烧、运动部件的碰撞振动、耦合部件的形变断裂等均通过连接处传递至机体表面。缸盖振动信号包含不同振动源的有效振动成分及干扰噪声；振源传递路径各异，同一振源经不同路径传递到多个缸盖表面产生振动响应，某缸测点的信号可能受到其他缸的干扰与混叠，因此故障诊断中需要对振动冲击进行有效的分离识别。

近年来，关于柴油机振动信号冲击的识别分离有较多的研究成果。Vulli S等使用STFT短时傅立叶变换对振动信号时频分析，可以实现燃烧激励与其他激励源如活塞拍击的分离识别；Buzzoni M等采用CWT连续小波变换的方法识别活塞拍击行为的特征频带；张云强等基于VMD变分模态分解算法，实现对柴油机滑动轴承磨损故障进行特征分离提取与诊断；LiuX等结合仿真模拟和遗传算法，提出一种改进的BLMS算法分离识别燃活塞拍击冲击。对冲击来源识别方法，有如下文献资料涉及：(1)基于变分模式分解的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别，(2)基于盲源分离的柴油机激励源振动响应分离方法研究，(3)基于独立分量分析及小波变换的内燃机辐射噪声盲源分离和识别；以上研究存在的不足在于：大多仅孤立分析某一测点的信号，识别冲击的成分类型，而实际监测中一个测点信号通常包含多个气缸中的同类型冲击成分，仍需在空间上进一步分离识别。常规冲击来源识别依赖冲击的相位信息，在冲击混叠、转速波动大、甚至无转速信号的情况下，很难准确冲击相位，对信号冲击来源进行定位，从而进一步提取冲击特征诊断故障。柴油机的故障监测诊断需要一种快速定量、准确率高，可有效应用到工程现场的冲击来源识别方法。

本发明基于柴油机振动传递特征的理论分析，结合多年柴油机实际故障诊断经验，对柴油机振动冲击在多气缸测点间的传递特征进行了细致分析与参数定义，结合实际的振动信号冲击来源与故障监测诊断案例，提出一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法，充分融合各测点振动信息，可快速准确地识别振动冲击的激励来源，实现故障的监测诊断与快速定位。

发明内容

本发明涉及柴油机振动冲击来源识别方法，是一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法，克服了传统冲击识别方法依赖机组先验知识、多测点信号冲击混叠的问题，以新的角度融合缸盖测点空间分布信息，依据振动冲击传递规律，改变了原有识别方法效率较低、准确率低以及对诊断水平要求高的缺陷，满足工程一线设备维护管理人员的普遍使用要求，显著提升了在线监测系统的实用性。

该方法以柴油机在线监测系统为基础，计算采集缸盖振动信号的振动冲击能量，均匀分段得到振动冲击能量最大值矩阵，定义建立振动冲击能量无量纲指数矩阵，并测绘机组结构得到所有气缸两两之间距离矩阵。在此基础上制定冲击来源判定条件，根据能量与距离矩阵特征识别冲击来源。该方法根据振动传递的衰减规律，对多测点信号进行融合分析，通过实际检验，可以快速准确地实现四冲程或两冲程柴油机的振动冲击来源识别与故障监测诊断。

本发明提出的一种基于多测点信息融合的柴油机振动冲击来源识别方法，包括以下内容：