船用柴油机气门漏气故障识别方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及采油机技术领域，尤其设及一种船用柴油机气口漏气故障识别方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 船用柴油机气口经常处在高溫和高速气流冲击下工作的零部件，是船用柴油机最 容易发生故障的零部件之一，主要故障有气口漏气、弹黃折断、阀头翅曲变形等等。气口和 气口座是柴油机中工作条件十分恶劣的摩擦副之一，在气口弹黃和缸内燃气压力的作用下 不断开启和关闭，不仅反复经受强烈的冲击负荷和识热燃气的高速冲击，而且还因为不易 散热而长期处于600~800摄氏度的高溫状态。由于硬质燃烧产物、积碳、高溫腐蚀和零件 变形等多种因素的影响，气口密封锥面易于受到磨损和烧蚀，使气口密封不严，造成气口漏 气现象。起恶劣后果是破坏燃烧室的气密性，其后果是影响气缸内的换气质量，严重时导致 燃烧恶化，使排气溫度上升，功率下降，严重时导致柴油机停止工作。
[0003] 船用柴油机气口漏气是高溫高压气体通过很小缝隙在有限空腔中产生的阻塞注， 它一方面经缸盖结构传到缸盖表面，引发表面的局部振动，另一方面形成高频喷注噪声沿 着进气、排气管道传播开来。
[0004] 柴油机气口漏气产生的喷注噪声包括简单声源、固体声源和团流声源，分别与上 面=项相对应。其中，简单声源与排气的流量变化率有关，应采用与柴油机工作循环相当的 大时间尺度来描述，其频谱表现为低频特性；固体声源与柴油机的气道形态和结构有密切 关系，其频谱表现为中高频特性；端流声源必须采用微时间尺度来研究，其频谱表现为高频 特性。目前对于船用柴油机气口漏气故障采用声发，射信号进行识别，但是需要建立声发射 监测系统，系统成本高昂，声信号易受环境噪声干扰，特征提取非常困难。气阀漏气故障在 船用柴油机缸盖振动信号中也会有反应，目前相关研究主要是提取气阀漏气的特征频率， 由于气阀漏气的特征频率与气阀漏气故障程度、船用柴油机型号等有关，相关研究成果通 用性比较差。
【发明内容】
阳〇化]鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种船用柴油机气口漏气故障识别方法及装 置，可W对船用柴油机气口漏气故障特征提取，实现对船用柴油机气口漏气故障快速识别 并预警。
[0006] 本发明的目的主要是通过W下技术方案实现的：
[0007] 本发明提供了一种船用柴油机气口漏气故障识别方法，包括：
[0008] 对于各个气缸，分别获取柴油机缸盖振动信号，选取柴油机气缸内出现最大爆燃 压力附件的柴油机缸盖振动信号；
[0009] W选取的柴油机缸盖振动信号采用FFT方法求取振动信号功率谱；
[0010] 分析振动信号功率谱高频成分，根据振动信号功率谱高频成分的变化程度识别该 机缸是否出现气口漏气故障。
[0011] 进一步地，将振动传感器安装于船用柴油机n个气缸缸盖部位，同时采集船用柴 油机缸盖振动信号；
[0012] W采集的气缸压力作为截取依据，分别WAl-An缸中出现最大爆燃压力的时间点 T作为标记点，截取[T-At，T+At]范围内对应的Al-An缸的缸盖振动信号，
R 为船用柴油机处于稳定工况下的转速，然后截取对应时间段内的各缸缸盖振动信号，其中，n为柴油机气缸数量。
[0013] 进一步地，根据缸盖振动信号的功率谱高频成分可W计算功率谱高频成分有效值
其中Xi为缸盖振动信号功率谱高频成分的幅值，N= 4800 ;
[0014] 根据计算得到的功率谱高频成分有效值Y与该机缸未出现气口漏气故障时计算 的功率谱高频成分有效值Yh进行判断，当Yh与Y的比值超过预定倍数时，判断该气缸出现 气口漏气故障并预警。
[0015] 其中，选取8-12. 8曲Z区间内功率谱作为高频成分；所述预定倍数为1. 25倍。
[0016] 本发明还提供了一种船用柴油机气口漏气故障识别装置，包括：
[0017] 振动信号采集模块，用于对于各个气缸，分别获取柴油机缸盖振动信号，选取柴油 机气缸内出现最大爆燃压力附件的柴油机缸盖振动信号；
[0018] 计算模块，用于W选取的柴油机缸盖振动信号采用FFT方法求取振动信号功率 谱；
[0019] 分析模块，用于分析振动信号功率谱高频成分，根据振动信号功率谱高频成分的 变化程度识别该机缸是否出现气口漏气故障。
[0020] 进一步地，预先将振动传感器安装于船用柴油机n个气缸缸盖部位，则所述振动 信号采集模块具体用于，对于各个气缸，W采集的气缸压力作为截取依据，分别WAl-An缸 中出现最大爆燃压力的时间点T作为标记点，截取[T-At,T+At]范围内对应的Al-An缸 的缸盖振动信号，
R为船用柴油机处于稳定工况下的转速，然后截取对应时间 段内的各缸缸盖振动信号，其中，n为柴油机气缸数量。
[0021] 进一步地，所述分析模块具体用于，根据缸盖振动信号的功率谱高频成分可W计
算功率谱高频成分有效值Y， 其中Xi为缸盖振动信号功率谱高频成分的幅 值，N= 4800 ;根据计算得到的功率谱高频成分有效值Y与该机缸未出现气口漏气故障时计 算的功率谱高频成分有效值Yh进行判断，当Yh与Y的比值超过预定倍数时，判断该气缸出 现气口漏气故障并预警。
[0022] 其中，所述预定倍数为1. 25倍，选取8-12. 8曲Z区间内功率谱作为高频成分。 阳023] 本发明有益效果如下：
[0024] 能够快速识别出船用柴油机气缸的气口漏气故障，故障信号特征稳定，不受船用 柴油机型号、环境噪声、船用柴油机工作工况的影响，能够快速指示船用柴油机出现气口漏 气的气缸，对船用柴油机使用人员发现船用柴油机故障缸具有极大意义。
[0025] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0026] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图 中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0027] 图1为本发明实施例所述方法的流程示意图；
[0028]图2为本发明实施例所述方法中，船用柴油机缸盖振动信号采集系统主要组成示 意图；
[0029] 图3为本发明实施例所述方法中，船用柴油机气口漏气时的缸盖振动信号示意 图；
[0030] 图4为本发明实施例所述方法中，缸盖振动信号的功率谱示意图；
[0031] 图5为本发明实施例所述方法中，缸盖振动信号的功率谱高频成分示意图；
[0032] 图6为本发明实施例所述方法中，船用柴油机气口漏气故障识别效果示意图；
[0033] 图7为本发明实施例所述装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0035] 首先结合附图对本发明实施例所述方法进行详细说明。
[0036] 如图1所示，图1为本发明实施例所述方法的流程示意图，通过船用柴油机缸盖振 动信号采集系统获取柴油机缸盖振动信号，并利用气缸最大爆燃压力出现时间作为标记时 间截取所需的柴油机缸盖振动信号，然后对缸盖振动信号进行功率谱分析，获取8-12. 8曲Z 区间内的高频成分，计算高频成分的有效值，如果高频成分的有效值超过柴油机处于健康 状态时有效值的1. 25倍时则识别出柴油机气口存在漏气现象。
[0037] 如图2所示，图2示为船用柴油机缸盖振动信号采集系统主要组成示意图。船用 柴油机缸盖振动信号采集系统将振动传感器安装于船用柴油机Al-An缸共n个气缸缸盖部 位，同时采集船用柴油机缸盖振动信号，需要注意并不是所有采集的缸盖振动信号都对识 别气口泄漏故障有效，对获取的待处理缸盖振动信号需要进行截取，W船用柴油机气缸压 力采集系统中采集的气缸压力作为截取依据，分别WAl-A