CN108287074B - 一种v型机燃烧状况在线监测诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，属于船舶在线监测诊断技术领域。所述方法中，通过传感器采集瞬时转速信号和上止点信号；将所述信号送入采集卡，模拟信号转换成数字信号送入工控机，采用变分模态分解方法、频率解调法、聚类分析等方法对信号进行在线监测诊断处理，对0.5谐次模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，最终定位故障。所述方法利用变分模态分解方法滤波效果更好；与经验模态分解相比，能更好地分离出瞬时转速信号的不同分量，进而准确提取出瞬时转速中的敏感故障特征。
Description
技术领域
本发明涉及一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，尤其涉及一种应用于船舶的V型柴油发电机燃烧故障诊断方法，属于船舶在线监测诊断技术领域。
背景技术
作为动力之源，柴油机的工作状态关系到整个机械系统能否正常安全运行。主机在线监测诊断能够帮助使用人员及时发现故障并进行排除，它在保证柴油机稳定运行方面起到了重要作用。瞬时转速诊断方法凭借信号信噪比高、安装方便、价格便宜等优点，在缸数较少、转速较低的柴油机中得到了广泛应用，并取得了不错的诊断效果。中高速V型机的曲轴结构复杂，气体激励力相互之间可能存在干扰，加上变化多端的负载，导致它的瞬时转速不再表现出原有的规律，现有的诊断方法无法从中提取到直观可靠的敏感特征值。另外缸数较多的V型机发火间隔角不再是均匀的，致使故障定位也无法准确实现。
由此可知，现有技术中的瞬时转速诊断方法无法对多缸V型柴油机的燃烧故障进行有效在线监测诊断，也没有其他有效的在线监测诊断方法。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，以解决V型机燃烧状况的监测诊断问题。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，一台V型机主机需要两个磁电式传感器：一个作为瞬时转速传感器用来采集瞬时转速信号，另一个作为上止点传感器用来定位上止点，获得上止点信号；将两个磁电式传感器采集的信号通过接线盒送入采集卡，模拟信号被转换成数字信号送入工控机，对瞬时转速信号分析处理，进而判断V型柴油机的燃烧状况，具体方法如下：
首先采用变分模态分解方法，将分解个数设置为1，对采集的瞬时转速信号进行滤波，得到更高信噪比的原始信号；接着通过上止点信号截断8～10个V型机主机工作循环的数据，利用频率解调法提取瞬时转速，与零点法提取方法相比，频率解调法获取的瞬时转速信号含有更多有效的频率信息；瞬时转速信号通过聚类分析得到分解数，然后将分解数作为变分模态分解方法模态分量估值，对瞬时转速信号进行分解，得到不同带宽的模态分量，去除低于0.5谐次(即0.5倍工频)的模态分量，所述去除的模态分量为滚振、非平稳和非线性等影响因素，对其他模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；
通过袁扬、向阳、王帅等人的论文“0.5谐次相位在非均匀发火柴油机故障定位上的应用研究”揭示了燃烧故障与0.5谐次分量幅值和相位的关系，参考论文中的方法，通过试验和数值计算仿真，设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，可判断V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，可最终定位故障。
有益效果
1.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法利用变分模态分解方法滤波效果更好；
2.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，变分模态分解方法与经验模态分解相比，能更好地分离出瞬时转速信号的不同分量，进而准确提取出瞬时转速中的敏感故障特征；
3.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，提取的特征(0.5谐次分量的幅值和相位)能够用来监测诊断发火间隔角不均匀的V型机燃烧状况，并对故障进行定位。
4.本发明提供了一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中可实时在线监测采集信号进行分析，并给出监测诊断结论。
附图说明
图1为实施例中一种V型机中信号采集流程图。
图2为实施例中一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法流程图
具体实施方式
下面结合附图和实例，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，所述方法中，信号采集如图1所示，一台V型机主机的飞轮需要两个磁电式传感器：一个作为瞬时转速传感器用来采集瞬时转速信号，另一个作为上止点传感器用来定位上止点，获得上止点信号；将两个磁电式传感器采集的信号通过接线端子传输给接线盒，再送入16位采集卡，模拟信号被转换成数字信号送入工控机，对瞬时转速信号分析处理，进而判断V型柴油机的燃烧状况，具体方法如下：
如图2所示，首先采用变分模态分解方法，将分解个数设置为1，对采集的瞬时转速信号进行滤波，得到更高信噪比的原始信号；接着通过上止点信号截断10个V型机主机工作循环的数据，利用频率解调法提取瞬时转速，与零点法提取方法相比，频率解调法获取的瞬时转速信号含有更多有效的频率信息；瞬时转速信号通过聚类分析得到分解数，然后将分解数作为变分模态分解方法模态分量估值，对瞬时转速信号进行分解，得到不同带宽的模态分量，去除低于0.5谐次(即0.5倍工频)的模态分量，所述去除的模态分量为滚振、非平稳和非线性等影响因素，对其他模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；
通过袁扬、向阳、王帅等人的论文“0.5谐次相位在非均匀发火柴油机故障定位上的应用研究”揭示了燃烧故障与0.5谐次分量幅值和相位的关系，参考论文中的方法，通过试验和数值计算仿真，设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，可判断V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，可最终定位故障。
应该说明的是，本具体实施方式只是对本发明所做的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对本发明做一些非实质性的改变，只要是不经过创造性劳动而对本专利进行的改进，都在本专利的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种V型机燃烧状况在线监测诊断方法，其特征在于：所述方法中，一台V型机主机需要两个磁电式传感器：一个采集瞬时转速信号，另一个采集上止点信号；将采集的瞬时转速信号和上止点信号通过接线盒送入采集卡，模拟信号被转换成数字信号送入工控机，对瞬时转速信号分析处理，进而判断V型机的燃烧状况，具体方法包括：
首先采用变分模态分解方法，将分解数设置为1，对采集的瞬时转速信号进行滤波，得到更高信噪比的原始信号；接着基于所述原始信号通过上止点信号截断8～10个V型机主机工作循环的数据，利用频率解调法再次提取瞬时转速信号；瞬时转速信号通过聚类分析得到分解数，然后将分解数作为变分模态分解方法的模态分量估值，对瞬时转速信号进行分解，得到不同带宽的模态分量，去除低于0.5谐次的模态分量，对其他模态分量进行频谱分析，提取0.5谐次模态分量；通过试验和数值计算仿真，设置故障时0.5谐次幅值的阈值，当0.5谐次幅值大于阈值时，判断V型机主机燃烧出现故障，接着利用0.5谐次相位与故障气缸的关系，最终定位故障。
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