活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障機(jī)理與監(jiān)測(cè)診斷方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)為代表的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于油田、氣田、地下儲(chǔ)氣庫(kù)等工業(yè)領(lǐng)域，是這些流程工業(yè)裝置的核心動(dòng)力設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行能夠保障油氣開(kāi)采與天然氣輸送、儲(chǔ)運(yùn)的順利進(jìn)行?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有運(yùn)動(dòng)部件多、激勵(lì)源多、易損件多等特點(diǎn)，機(jī)組中包含大量的不平衡慣性力和爆發(fā)沖擊力，故障率較高;一旦活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，如連桿斷裂、止推軸承嚴(yán)重磨損、齒輪箱斷齒、活塞撞缸等，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí)無(wú)法恢復(fù)，進(jìn)而對(duì)企業(yè)生產(chǎn)造成重大

2、影響，給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)a(chǎn)生著火爆炸惡性事故，危及人身安全，影響企業(yè)的聲譽(yù)。目前，國(guó)內(nèi)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的維修模式通常采用定期檢修與事后維修的方式，判斷故障主要依賴于耳聽(tīng)、手摸、熱工參數(shù)監(jiān)測(cè)與離線測(cè)量機(jī)體振動(dòng)等，其中較高水平的監(jiān)測(cè)會(huì)安裝有單點(diǎn)的振動(dòng)傳感器，進(jìn)行整機(jī)振動(dòng)水平的監(jiān)測(cè)。這樣的模式下，定期檢修成本高，且存在著維修過(guò)?；蚓S修不足等問(wèn)題;熱工參數(shù)則無(wú)法有效監(jiān)測(cè)機(jī)組的機(jī)械類故障，對(duì)拉缸、撞缸、連桿軸瓦磨損等故障不敏感;離

3、線測(cè)量機(jī)體振動(dòng)無(wú)法實(shí)時(shí)反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)效果滯后;在線單點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)只是測(cè)量單一量值，無(wú)法及時(shí)預(yù)警，往往發(fā)現(xiàn)故障時(shí)設(shè)備已經(jīng)損壞。因此，研究如何有效地對(duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)并研發(fā)在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)意義重大。
　　本論文從活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障機(jī)理及特征研究出發(fā)，以保障活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行、避免發(fā)動(dòng)機(jī)重大安全事故發(fā)生為目標(biāo)，對(duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)、故障診斷方法與監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)開(kāi)展研究，進(jìn)行成果實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)際應(yīng)用。論文的主要研

4、究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)開(kāi)展活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障機(jī)理研究?；诮７抡鎸?duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行典型故障機(jī)理與特征分析，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸推力軸承磨損故障、氣門間隙異常故障、連桿軸瓦磨損故障以及發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒故障進(jìn)行研究，為監(jiān)測(cè)診斷方法與典型故障監(jiān)測(cè)方案的提出奠定基礎(chǔ)。
　　(2)開(kāi)展活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障監(jiān)測(cè)診斷方法研究。針對(duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)特點(diǎn)，提出了基于小波包與Kernel Principal ComponentAnalysis(K

5、PCA)的多信號(hào)融合診斷方法，提出基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速與振動(dòng)信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)診斷方法，提出基于角域敏感特征的氣門間隙異常診斷方法，利用實(shí)際案例驗(yàn)證了相關(guān)方法的有效性。
　　(3)開(kāi)展活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)故障在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)研究。提出了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布局與軟件整體框架，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障，進(jìn)行故障自動(dòng)診斷方法研究;建立了6缸與12缸發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開(kāi)展了發(fā)動(dòng)機(jī)典型故障模擬實(shí)驗(yàn)研究;研究成果被應(yīng)用到工業(yè)實(shí)際機(jī)組，驗(yàn)證了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)