专利名称：一种机车涡轮增压器故障检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于铁路机车涡轮增压器维护和检测领域，具体涉及机车 及车辆上动力装置的辅助设备，特别涉及一种针对机车涡轮增压器的故障 测试诊断仪。
背景技术：
随着列车不断提速，对机车运行的安全性和可靠性提出了更高的要求。从内燃机车的使用现状来看，在提速机车中由于涡轮增压器故障造成的机 破，已占柴油机途中故障一半左右。并且涡轮增压器一旦发生故障，机车 就会出现严重的功率不足现象，不仅会造成机破，而且会出现冒黑烟、喷 火等现象，造成空调客车车厢内积聚大量浓烟，严重损害旅客的身体健康， 损害了铁路运输的形象。由于涡轮增压器转速高，结构复杂，故障原因多， 很难分析故障源头。而现有的检测仪器不能准确诊断故障隐患及故障点， 难以制定出十分有效的防范措施。 发明内容本实用新型的目的，在于提供一种科学、可靠、预防涡轮增压器的大 破损，可准确查明故障原因的机车涡轮增压器故障测试诊断设备——机车 涡轮增压器故障检测仪。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。一种机车涡轮增压器故障检测仪，由ICP加速度传感器、电涡流传感器、积分器、信号放大器、低通滤波器、包络解调器、抗混滤波器、多路开关、A / D转换装置、振动频谱分析和微机处理系统组成；若干个并联 的ICP加速度传感器电连接积分器，接下依次的电路连接关系为积分器 连接信号放大器，信号放大器连接低通滤波器，低通滤波器连接包络解调器，包络解调器连接抗混滤波器，上述电路器件通过A / D转换器与振动 频谱分析系统相连接；电涡流传感器通过TTL电平与振动频谱分析系统相 连接，振动频谱分析系统包括嵌入式计算机的微处理系统以及采用的相关 软件程序。本实用新型通过对机车涡轮增压器的长期观测，发现总结了涡轮增压 器所表现出的绝大部分故障如转子不平衡、叶片掉块、积炭、漏油、不对 中、叶片扫膛等，及其故障早期在振动上的反映。在累积大量实验数据的 基础上，采用四个振动极值界限(分别为径向低频、径向高频、轴向低 频和轴向高频)和四种特征频谱线(分别为低频轴系不平衡、不对中谱 线，高频松动和碰摩特征频谱线)这一综合而独特判别方法对机车涡轮增 压器异常情况做出判断，确定涡轮增压器振动报警门限值，对涡轮增压器 危害较大的几种故障给出有效的故障判断参量或诊断模式。配合该模式， 提供了机车涡轮增压器故障检测仪。本实用新型能够有效预防增压器大破 损，准确查明故障原因，具有科学分析、判断准确、操作简单、使用方便 等一系列优点，在机车涡轮增压器的检修过程中发挥极为显著的良好效果。
图1为本实用新型的故障检测仪的结构原理图即结构框图； 图2为本实用新型的实际使用时的操作程序图；具体实施方式
参见上述附图，本实用新型的装置由ICP加速度传感器、电涡流传感 器、积分器、信号放大器、低通滤波器、包络解调器、抗混滤波器、多路 开关、A / D转换装置、振动频谱分析和微机处理系统组成，其中ICP加 速度传感器、积分器、信号放大器、低通滤波器、包络解调器通过A/D转 换器与振动频谱分析系统相连接；电涡流传感器通过TTL电平与振动频谱 分析系统相连接，振动频谱分析系统由嵌入式计算机系统及嵌入其中的振 动频谱分析程序构成。与装置相适应，本实用新型还提供了供涡轮增压器故障检测用计算机 软件，其程序主要包括有1 )读入传感器测量数据；2)振动数据与设定 的门限值进行比较，小于等于门限值则认定增压器状态正常，并直接输入 数据存储系统；大于则认定增压器状态不正常，进入下一程序；3 )输入 专家系统，判断增压器故障；4 )数据存储；5 )打印结果，结束。本实用新型各部分的进一步详述如下本实用新型机车涡轮增压器故障检测仪由硬件和软件两大部分组成。 硬件系统可由嵌入式计算机(工业控制计算机)、触摸屏、采集板、传感器等部件组成。软件系统由Labview语言进行开发，用Access进行数据管 理，频谱分析系统采用Labview语言编写，具有强大的现场数据分析功能。 本实用新型构思具有独创性的；然而从总体构思出发，检测仪在结构上则 是组合各种己有的先进技术而设计制造出来的，故这一部分可以认定为一 种组合实用新型。机车涡轮增压器故障检测仪系将振动测量、数据采集与控制、振动频 谱分析、数据库(包括专家系统)和外部设备等多项己知先进技术和部件 有机地结合在一起制成的，它具备振动数据采集、判断分析、惰转时间测 量、数据管理等功能。下面就分别地将上述各项技术予以公开，重点是数 据采集与控制系统和振动频谱分析系统。(一) 数据采集与控制系统 数据釆集系统依序由传感器、恒流电压源、电荷放大器、矢量滤波器等部体构成并通过A/D转换器与振动频谱分析系统相连接。传感器选择用ICP加速度传感器时，不加积分即为加速度信号， 一次 积分为速度信号。分析频率范围的100Hz到50KHZ ，频谱谱线数为100 - 3200 ，对应 的采样点数应为采样点数=2 . 56x谱线数。放大器分为自动放大和固定放大两种选择，当所测的信号幅值稳定时， 宜采用自动放大，当所测信号幅值不稳定时，宜采用固定倍数放大。(二) 振动频谱分析系统 振动频谱分析系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分如图4所示包括嵌入式主机系统，可以采用研祥系列工控 用主机板如CHAZ 1 541研祥嵌入式主机板。板上有集成低功耗 AV1300MHzCPU 、 一个144PINSDRM插槽，安装128MSDRM内存。系统芯片 采用VT8606系列系统芯片。BIOS采用Award ACPI BIOS ， SSD :板上集 成Compact Flash插座支持CF / SM卡。LAN :采用Intel82559网络芯 片，支持10八00M以太网络。10接口提供一个并口 (LPT)，两个串口 (RS — 232 )，两个USB 口， 一个键盘鼠标接口 (KB / PS )。显示 系统采用53 Savage显示芯片，支持普通显示器(CRT )和液晶显示器(LCD ) 显示输出。软件部分可以安装WinXPe操作系统(目前使用较为方便)，也可以选 用其它操作系统。分析软件分为上位机和下位机两部分。下位机安装在嵌 入式便携检测仪中，主要用于现场的测试和简单分析；上位机安装于笔记 本电脑或者台式机中，用于对测试数据进行全面详尽的分析，观察和打印 输出。用本实用新型的发动机增压器故障检测仪对涡轮增压器进行测试诊断 时(如图2所示)，可按下述步骤进行(1) 启动仪器，采集信号启动仪器主机，双击5600图标，此时触摸屏将显示测试仪器的主界面 (见图6)。主界面显示六大功能模块设备管理、增压器诊断、振动数据 采集、振动数据回放、惰转时间测量和惰转时间回放。测试者可以点击窗 体上的按钮在各功能模块之间切换或退出系统。单击设备管理键，进入设备管理操作界面(见图7)在增压器数据管理 栏输入机车号、车型、增压器型号、增压器编号和检测日期。将四个传感器连接线检测触头(自身带有8千克力磁铁，可吸附在增 压器涡壳上)同时吸附在前后增压器上，每个增压器两个触头，水平与轴 向各一个。退出设备管理，单击振动数据采集，进入振动数据采集界面。 柴油机升至1000转/分，自负荷3分钟，进行采集振动信号。 退出振动数据采集，单击惰转时间测量键，进入惰转时间测量界面。 按下柴油机停车按钮，同时单击测试仪开始采集键，采集惰转时间。(2) 诊断故障，数据回放退出数据采集，进入主界面，单击增压器诊断键进入增压器自诊断界 面，察看增压器工作状态、采集数据的时域波形、频谱波形分析，单击诊 断键査看诊断结论。退出增压器诊断，单击惰转时间回放，察看增压器惰转时间，判断轴承润滑情况。退出惰转时间回放，单击振动数据回放，察看采集的振动信号。数据 回放提供四种査询方式按设备名称、按设备编号、按测点名称、査询全 部信息。先选择査询条件，再输入査询内容。单击"查询"按钮，要查找 的数据便会在信息列表中列出。(3) 数据转存，打印入库。 打开微机地面分析系统，输入单位名称及密码。此时微机将显示出测试仪器的主界面。主界面显现九大功能模块设 备管理、增压器信息管理、惰转时间回放、振动数据回放、增压器诊断、 诊断结论管理、数据维护、使用单位设置和其它56设置。测试者可以点击 窗体上的按钮在各功能模块之间切换或退出系统。按数据维护键进入数据导入，将数据转储至地面分析系统。退出数据维护，进入主界面，按增压器诊断键进入增压器状态栏界面， 对采集数据进行精密诊断，确定故障原因、部位。单击诊断结果打印键，可打印诊断结果。单击诊断结果入库键，将诊断结果保存至数据库。(4) 退出系统，关闭仪器当检测完毕后，即可退出系统，关闭仪器。此时可以清理好所安装的 各种传感器，以备下次使用。本实用新型所提供的机车涡轮增压器故障检测仪在实际使用中极为有 效。在济南铁路局济南机务段，由于使用了本实用新型的技术，可以诊断 涡轮增压器质量隐患，基本控制不合格涡轮增压器的机车上线运行，大大 降低涡轮增压器故障率，减少事故的发生，发挥了巨大的社会效益和经济 效益。
权利要求1.一种机车涡轮增压器故障检测仪，其特征在于该装置由ICP加速度传感器、电涡流传感器、积分器、信号放大器、低通滤波器、包络解调器、抗混滤波器、多路开关、A/D转换装置、振动频谱分析和微机处理系统组成；若干个并联的ICP加速度传感器电连接积分器，接下依次的电路连接关系为积分器连接信号放大器，信号放大器连接低通滤波器，低通滤波器连接包络解调器，包络解调器连接抗混滤波器，上述电路器件通过A/D转换器与振动频谱分析系统相连接；电涡流传感器通过TTL电平与振动频谱分析系统相连接，振动频谱分析系统包括嵌入式计算机的微处理系统。
专利摘要本实用新型涉及一种机车涡轮增压器故障检测仪，由ICP加速度传感器、电涡流传感器、积分器、信号放大器、低通滤波器、包络解调器、抗混滤波器、多路开关、A/D转换装置、振动频谱分析和微机处理系统组成。其中微机内安有专供涡轮增压器检测用的计算机软件。本实用新型的检测仪能满足新形势下机车运行、检修发展的要求，减少涡轮增压器事故的发生，保障机车的运行安全；可以量化评估每台机车增压器的实际状态，为增压器、机车柴油机甚至整个机车的维修工作提供有效的依据，具有极大的推广价值。
文档编号G07C3/00GK201111165SQ20072017567
公开日2008年9月3日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者乔文生 申请人:北京京航公司