CN102536458B - 发动机磨损状况的预判方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发动机磨损状况的预判方法、装置及系统，属于机电技术领域。解决了现有技术中检修工作的目的性较差的技术问题。该发动机磨损状况的预判方法包括：获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况。

Description

发动机磨损状况的预判方法、装置及系统

技术领域

本发明属于机电技术领域，具体涉及一种发动机磨损状况的预判方法、装置及系统。

背景技术

发动机包括机体、缸盖、曲轴、活塞连杆、润滑系统、冷却系统、配气系统、启动系统等，其中任何一个部件或系统出现故障，发动机均不能正常工作。发动机运行一段时间后，主要磨擦付间隙加大，将会出现一系列异常现象。

现有机组虽然可以检测到频率、油压、水温、电池电压等参数，但只能反映具体故障点，而且发动机的磨损情况与产品种类、环境条件及维护保养有很大关系，故障出现的时间范围较宽。尤其是通信基站发电机组的发动机，大部分时间无人值守，发动机磨损后出现的声音、排烟、振动、渗漏等异常现象不能被及时发现，难以对发动机进行及时检修；或者，由环境因素引起的暂时性故障，工作人员却盲目的到达现场进行检修。因此，现有技术只能反映出故障点，但难以准确的反映出发动机是否需要检修，导致检修工作的目的性较差。

发明内容

本发明实施例提供一种发动机磨损状况的预判方法、装置及系统，一定程度上实现发动机磨损状况的预先判断，提高检修工作的准确性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种发动机磨损状况的预判系统，包括服务器和客户端：

所述服务器用于：获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况，并将所述预判结果向所述客户端上报；

所述客户端用于：接收所述服务器上报的发动机磨损状况的预判结果，并展示给用户。

一种发动机磨损状况的预判方法，包括：

获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；

将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况。

一种发动机磨损状况的预判装置，包括

参数获取单元，用于获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；

磨损预判单元，用于将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况。

与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案中的任一技术方案具有如下优点：通过实时监控发动机运行时的状态，获取发动机运行时的参数，并将这些参数与对应的参数阈值比较，从而预判发动机出现磨损状况，即对发动机的磨损状况得出一个初步结论，避免了发动机出现严重故障时才安排工作人员到达现场检修，也避免了工作人员为了一些暂时性的小故障，盲目的到达现场检修。因此，本发明提供的技术方案中，对于发动机是否需要检修的判断的准确性得以提高，从而提高了检修工作的目的性和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例所提供的发动机磨损状况的预判系统的示意图；

图2为本发明的实施例所提供的发动机磨损状况的预判系统中服务器的具体工作流程图；

图3为发动机加载和减载后的瞬态频率偏差以及频率恢复时间的示意图；

图4为发动机的稳态频率带的示意图；

图5为本发明的实施例所提供的发动机磨损状况的预判方法的流程图；

图6为本发明的实施例所提供的发动机磨损状况的预判装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例所提供的磨损状况的预判系统，包括服务器和客户端，其中服务器可以设置于无人值守的通信发电机组，实时监控柴油机或汽油机运行时的状态。

服务器用于获取发动机运行时的参数，将发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若参数都不在由参数阈值确定的数值范围内，则预判发动机出现磨损状况，并将预判结果向客户端上报。

具体的，可以通过设置在机组中的传感器获取各项参数，这些参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，其中启动盘车比可以是启动盘车次数比，也可以是启动盘车时间比。

客户端用于接收服务器上报的发动机磨损状况的预判结果，并展示给用户。该预判结果只是根据各项参数综合做出的初步判断，只表示一种出现磨损状况的可能性，工作人员将会根据这个结果到现场查看，然后进一步做出更确切的判断。另外，该预判结果可以是对于发动机磨损状况的预判结果，也可以是其它告警或警示信息，只要能够用来提示工作人员到现场查看即可。

图2为发动机的运行参数与参数阈值比较，并作出预判的具体工作流程图：

①启动盘车比

如果以启动盘车次数比作为参数，则统计每个启动指令下，机组启动成功时的盘车次数，计算盘车次数比：

P_i＝C_i/O_i

式中：

P_i——第i个月盘车次数比；

C_i——第i个月累计盘车次数；

O_i——第i个月累计启动指令数。

P_i的阈值上限设为1，那么当P_i大于1时，则预判机组出现了启动困难的故障。用户接收到该预判结果，并初步排除燃油牌号错误、环境温度低(低于5℃)等可以确定的因素后，应当安排工作人员到达现场进行检修。

如果以启动盘车时间比作为参数，则统计每个启动指令下，机组启动成功时的盘车时间，计算盘车时间比：

Q_i＝T_i/O_i

式中：

Q_i——第i个月盘车时间比；

T_i——第i个月累计盘车时间；

O_i——第i个月累计启动指令数。

Q_i的阈值上限设为8s，那么当Q_i大于8s时，则预判机组出现了启动困难的故障。用户接收到该预判结果，并初步排除燃油牌号错误、环境温度低等可以确定的因素后，应当安排工作人员到达现场进行检修。

优选的，启动盘车次数比或启动盘车时间比，每个月统计一次即可。

②频率(转速)指标、输出功率(电压)。

机组累积运行1500h或投入使用一年以后进行自检，每三个月自检一次即可。

加载步骤：依次加载至额定功率的50％，80％，90％，95％，100％。

在每级负载下能保持稳定运行10min后，再加载至下一级负载。如果在某一级负载下不能保持稳定运行，则减载至前一级负载运行。

按此方法确定机组能够稳定运行的最大负载后，将该最大负载突减至空载，再从空载突加至该最大负载，获取瞬态频率偏差、瞬态电压偏差、频率恢复时间和电压恢复时间等参数，并让机组在该最大负载下运行2h。以下是各指标的定义：

负载增加时，对额定频率的瞬态频率偏差

(负号表示负载增加后的下冲)。如图3所示，在上述突加负载后的调速过程中，下冲频率与初始频率之间的瞬时频率偏差，与额定频率的比值，用百分数表示：

${\mathrm{\δf}}_{\mathrm{dyn}}^{-}=\frac{f_{d,\min }-f_{\mathrm{arb}}}{f_r}\×100$

式中：

f_d，min——下冲频率；

f_arb——初始频率；

f_r——额定频率。

负载减少时，对额定频率的瞬态频率偏差

(正号表示负载减少后的上冲)。在上述突减负载后的调速过程中，上冲频率与初始频率(上述最大负载下的频率)之间的瞬时频率偏差，与额定频率的比值，用百分数表示：

${\mathrm{\δf}}_{\mathrm{dyn}}^{+}=\frac{f_{d,\max }-f_{\mathrm{arb}}}{f_r}\×100$

式中：

f_d，max——上冲频率；

f_arb——初始频率；

f_r——额定频率。

负载增加时，瞬态电压偏差

在发电机正常励磁条件下，以额定频率和额定电压工作，由空载突然增加至额定负载后的电压降与额定电压之差，与额定电压的比值，用百分数表示：

${\mathrm{\δU}}_{\mathrm{dyn}}^{-}=\frac{U_{\mathrm{dyn},\min }-U_r}{U_r}\×100$

式中：

U_dyn，min——电压降；

U_r——额定电压。

负载减少时，瞬态电压偏差在发电机正常励磁条件下，以额定频率和额定电压工作，突然卸去额定负载后的电压升与额定电压之差，与额定电压的比值，用百分数表示：

${\mathrm{\δU}}_{\mathrm{dyn}}^{+}=\frac{U_{\mathrm{dyn},\max }-U_r}{U_r}\×100$

式中：

U_dyn，max——电压升；

U_r——额定电压。

负载增加后的频率恢复时间t_f，in。如图3所示，在突加规定的负载后，从频率离开稳态频率带，至其永久地重新进入规定的稳态频率容差带之间的间隔时间。

负载减少后的频率恢复时间t_f，de。在突减规定的负载后，从频率离开稳态频率带，至其永久地重新进入规定的稳态频率容差带之间的间隔时间。

负载增加后的电压恢复时间t_U，in。从规定的负载突加的瞬时，至电压恢复并保持在规定的稳态电压容差带内瞬时止的间隔时间。

负载减少后的电压恢复时间t_U，de。从规定的负载突减的瞬时，至电压恢复并保持在规定的稳态电压容差带内瞬时止的间隔时间。

稳态频率带β_f。如图4所示，功率恒定时，发电机组频率围绕平均值波动的包络线宽度用额定频率的百分数表示：

其中，β_f的最大值出现在20％标定功率和标定功率之间。对于功率低于标定功率20％的，稳态频率带可能显示出较高的值，但应允许同步。

上述各参数阈值的(绝对值的)上限设定可以如下表所示：

此外，还包括游车状态判断。测量机组在3s～5s时间内，如果β_f的测量值超过1.5％，则发出机组游车告警。

当上述参数超出相应的参数阈值时，则预判机组出现了运行状态不良的故障。用户接收到该预判结果，并考虑到高温、高海拔的影响后，若机组功率降至额定功率的90％以下，则认为机组出现了机组功率下降的故障，应当安排工作人员到达现场进行检修。

③冷却水温度。

记录机组每次运行期间的最高水温及当时的环境温度、输出功率，而冷却水温度的阈值的设定很大程度上取决于坏境因素。例如，当环境温度不超过40℃，机组输出功率不超过80％额定功率时，若冷却水温度达到95℃，则发出冷却水温过高的警示。

④燃油消耗和机油消耗。

燃油消耗和机油消耗的阈值上限设定为具体产品额定值15％以上。

⑤机油压力。

当冷却水温正常，机油压力达到阈值下限，例如0.15bar时，则发出润滑系统异常的警示。

当然，上述①-⑤项参数的获取及预判过程可以是相互独立的，彼此之间不存在固定的时间顺序和连带关系。

进一步的，本发明实施例中所述参数还可以包括：机组累积运行时间；同时，如图2所示，所述服务器还用于：将机组累积运行时间与发动机的制造商推荐的检修时间比较，若机组累积运行时间大于或等于发动机的制造商推荐的检修时间，则预判发动机出现磨损状况，并将预判结果向客户端上报。当然，对于机组累积运行时间的预判，与上述①-⑤项参数的获取及预判过程也是相互独立的。

具体的，比较预先设定的发动机的使用寿命(该预先设定的发动机的使用寿命即为发动机的累积运行时间阈值)与机组的累积运行时间，若机组的累积运行时间超过该预先设定的发动机的使用寿命，则预判该发动机出现磨损状况，接近检修状态，或者需要解体。发动机的使用寿命与发动机的型号、工作环境条件和维护保养状况等因素密切相关，所以根据这些因素预先设定使用寿命的参考值，与机组的累积运行时间进行对比，从而预判发动机是否接近检修状态。

优选的，所述服务器还用于：将各个发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较的结果向客户端上报。所述客户端还用于：接收所述服务器上报的比较结果，并展示给用户。例如，在本发明实施例中，假设上述①-⑤项参数都出现异常，即不再预先设定的阈值范围内，那么服务器可以在判断5个参数出现异常时向客户端上报发动机出现磨损状况或者出示其它警示信息，也可以同时将各个参数的比较结果，或者将比较结果和警示信息上报给客户端。这样，工作人员不仅能够通过客户端看到发动机磨损状况的预判结果，还可以看到发动机运行时的各项参数，以及与对应阈值的比较结果，从而更全面的了解发动机的实际情况。

综上所述，本发明实施例通过实时监控发动机运行时的状态，获取发动机运行时的参数，并将这些参数与对应的参数阈值比较，从而预判发动机出现磨损状况，即对发动机的磨损状况得出一个初步结论。工作人员可以根据预判结果进一步分析，是否确实需要到达现场，到达现场后，查看机组是否有异常响声、振动，排烟颜色是否正常，从而进行更准确判断。避免了发动机出现严重故障时才安排工作人员到达现场检修，也避免了工作人员为了一些暂时性的小故障，盲目的到达现场检修。

例如，对于启动困难的预判，如果启动盘车次数比大于1，或者启动盘车时间比大于8s，就可以预判发动机出现了启动困难的故障，而现有技术只有在发动机启动不了的时候才会发现故障。因此，本发明实施例提供的发动机磨损状况的预判系统，对于发动机是否需要检修的判断的准确性得以提高，从而提高了检修工作的目的性和准确性。

如图5所示，本发明实施例还提供一种发动机磨损状况的预判方法，包括：

S1：获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比。

S2：将发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若参数都不在由参数阈值确定的数值范围内，则预判发动机出现磨损状况。

优选的，所述参数还包括：机组累积运行时间，可以将动机的制造商推荐的检修时间作为该参数对应的参数阈值。

具体的预判方法为：将机组累积运行时间与发动机的制造商推荐的检修时间比较，若机组累积运行时间大于(或等于)发动机的制造商推荐的检修时间，则预判发动机出现磨损状况。

应当理解的是，利用本发明实施例的方法将动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，还可以将此数据比较结果直接反馈给发动机监控人员，使得监控人员能够根据此结果全面掌握发动机的磨损状态，便于做出更准确的判断，采取更有效的预防或调整等措施。

如图6所示，本发明实施例还提供一种发动机磨损状况的预判装置，该装置可以设置在发动机监控系统的服务器中，或本发明实施例提供的发动机磨损状况预判系统的服务器中。该预判装置包括：

参数获取单元61，用于获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，其中启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比。

磨损预判单元62，用于将发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若参数都不在由参数阈值确定的数值范围内，则预判发动机出现磨损状况。

优选的，所述参数还可以包括：机组累积运行时间。所述磨损预判单元62还用于：将机组累积运行时间与发动机的制造商推荐的检修时间比较，若机组累积运行时间大于或等于发动机的制造商推荐的检修时间，则预判发动机出现磨损状况。

由于本发明实施例提供的发动机磨损状况的预判方法和预判装置，与上述实施例所提供的发动机磨损状况的预判系统具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。

本领域普通技术人员可以理解实现前述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件(如处理器)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如前述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种发动机磨损状况的预判系统，其特征在于，所述系统包括服务器和客户端：

所述服务器用于：获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况，并将所述预判结果向所述客户端上报；

所述客户端用于：接收所述服务器上报的发动机磨损状况的预判结果，并展示给用户。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参数还包括：机组累积运行时间，所述服务器还用于：将所述机组累积运行时间与所述发动机的制造商推荐的检修时间比较，若所述机组累积运行时间大于或等于所述发动机的制造商推荐的检修时间，则预判所述发动机出现磨损状况，并将所述预判结果向所述客户端上报。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述服务器还用于：将所述各个发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较的结果向所述客户端上报；所述客户端还用于：接收所述服务器上报的所述比较结果，并展示给用户。

4.一种发动机磨损状况的预判方法，其特征在于，所述方法包括：

获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；

将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述参数还包括：机组累积运行时间，所述方法还包括：

将所述机组累积运行时间与所述发动机的制造商推荐的检修时间比较，若所述机组累积运行时间大于或等于所述发动机的制造商推荐的检修时间，则预判所述发动机出现磨损状况。

6.一种发动机磨损状况的预判装置，其特征在于，所述装置包括

参数获取单元，用于获取发动机运行时的参数，所述参数包括：启动盘车比、输出功率、冷却水温度、频率指标、燃油消耗和机油消耗、机油压力，所述启动盘车比为启动盘车次数比或启动盘车时间比；

磨损预判单元，用于将所述发动机运行时的参数与对应的参数阈值比较，若所述参数都不在由所述参数阈值确定的数值范围内，则预判所述发动机出现磨损状况。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数还包括：机组累积运行时间，所述磨损预判单元还用于:将所述机组累积运行时间与所述发动机的制造商推荐的检修时间比较，若所述机组累积运行时间大于或等于所述发动机的制造商推荐的检修时间，则预判所述发动机出现磨损状况。

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