基于小波包分析理论的柴油机故障诊断方法

柴油机在运行过程中会产生各种振动,这些振动包含着各系统、各零部件技术状态的有用信息.当某系统或部件发生故障时,首先会在振动信号中有所反映,因此,对振动信号分析处理,就能提取出故障信息来源.目前,对柴油机振动信号的研究还有一些难题有待解决,研究基于振动信号的柴油机故障诊断方法对解决这些难题具有一定的理论意义和实际价值.本课题运用DEWE2010燃烧分析仪以及各种传感器采集数据,通过小波包分析理论方法,并结合DEWE-SOFT软件和Matlab工具箱对4190ZC柴油机进行故障诊断方法的分析研究.     

基于时间序列与小波分析的船舶柴油机故障诊断

模拟柴油机气阀间隙异常的几种情况,并实时监测柴油机缸盖振动信号.采用时间序列分析方法对船舶柴油机缸盖振动信号功率谱进行识别,采用小波变换方法对各信号进行小波包分解,并提取故障特征频段信号进行功率谱估计,实现精确故障诊断.     

基于LabVIEW的船舶柴油机不同工况下的机身振动信号分析

机身振动信号对船舶柴油机故障的识别具有重要作用,可为故障的分析提供重要的参数,因此编写了基于LabVIEW的柴油机振动信号的采集与分析系统,应用搭建的平台在正常工况和几种典型的故障模式下进行振动信号的采集与分析试验。从采集到的状态信号中提取与设备故障密切相关的机身振动信号进行时域、频域和幅值域的分析,同时通过各特征参数的分析对柴油机进行简单有效的故障诊断与识别,并根据计算得出的特征值的变化趋势来分析确定信号中故障的发生与发展,及时对故障作出分析诊断。这对保证船舶安全航行以及对设备实行预知维护都具有十分重要的意义。     

基于多体动力学仿真的柴油机传动齿轮故障机理与监测方法研究

针对现有船用柴油机热工参数无法有效监测报警传动齿轮故障的问题,基于柴油机普遍缺失振动监测数据,难以有效提取故障特征的现状,采用多体动力学仿真技术研究柴油机齿轮载荷与曲轴止推轴承磨损之间的内在关联,基于仿真结果提取传动齿轮故障条件下的振动信号特征;采用实际故障案例振动数据,提取传动齿轮箱振动信号的时域、频域特征,实际特征变化规律与仿真结果一致,检验了本文仿真研究成果的正确性。     

基于集合谱峭度法的轴承故障诊断

轴承早期故障引起的微弱振动变化信号往往淹没在机械传动系统的背景振动噪声中,其故障特征提取困难。本文针对滚动轴承故障振动信号的非平稳性及调制特性,提出集合经验模式分解和谱峭度法合的滚动轴承故障特征信号提取及其故障诊断的新方法——集合谱峭度法(Ensembled Kurtogram,EK)。该方法应用集合经验模式分解将振动信号分解为多个固有模式函数,分别计算各个固有模式函数的峭度值及其与故障工况下振动信号、正常工况下振动信号之间的相关性,根据IMFs自动选取规则选取合适的IMFs进行轴承故障信号的重构;然后针对重构后的信号进行谱峭度计算得到对应的峭度图,根据峭度图上最大值原则选取最佳带通滤波器进行滤波;最后运用包络解调后的信号进行故障诊断。本文通过模拟仿真和实验验证,验证了该算法的故障信号提取有效性和故障诊断能力。     

船舶动力系统低压弱电设备故障检测方法

动力系统是船舶稳定航行的基础与关键,所含低压弱电设备复杂度逐渐攀升,故障概率也随之增加,为船舶稳定航行带来了威胁,因此提出船舶动力系统低压弱电设备故障检测方法研究。利用传感器获取船舶动力系统低压弱电设备振动信号,采用五点三次平滑法对振动信号进行平滑处理,以此为基础,Fourier变换振动信号,提取振动特征信号(有效值及其能量),将提取的振动特征信号输入至训练好的一维深度卷积神经网络中,网络输出即为低压弱电设备故障检测结果,实现了低压弱电设备故障的检测。实验数据显示,3个数据集的故障检测率均高于95.2%,符合船舶航行需求,证实了提出方法的可行性。     

大型船舶动力装置故障的诊断研究

大型船舶动力装置工作负荷较大,故障诱因较多,为了有效准确排除大型船舶动力装置,提高工况稳定性,提出一种基于喘振谱特征提取的大型船舶动力装置故障检测诊断方法。采用多传感器进行大型船舶动力装置的物理信息采集,提取动力装置的振动信号和喘振信号,对提取的信号进行时频变换和离散谱特征分析,采用自相关匹配滤波器进行船舶动力装置振动传感信号的滤波处理,对滤波输出信号进行喘振谱提取,对提取的谱特征量输入到神经网络分类器中进行故障判别。仿真及结果表明,采用该方法进行大型船舶动力装置故障诊断的准确性较高。     

高频冲击信号下击穿柴油机敲缸故障诊断系统设计

传统的故障诊断系统容易受内部运动部件惯性力的影响,无法准确判断故障原因,为此,提出高频冲击信号下击穿柴油机敲缸故障诊断系统设计。系统硬件由振动传感器、信号调理器、数据采集卡这3个硬件结构组成,主要负责采集和处理振动信号;系统软件是在LabVIEW开发平台完成的,主要负责测试待读取采样和电压信号。软、硬件结合完成高频冲击信号下击穿柴油机敲缸故障诊断系统的设计。实验分别测试2个系统测量A1缸的振动信号,在根据获取的一系列参数进行计算误差分析,实验结果表明,所建系统在采集精度上明显高于传统的故障诊断系统,能够准确判断击穿柴油机敲缸的故障原因。     

AR模型在船舶旋转机械故障诊断和状态预测技术的应用

旋转机械如齿轮、轴承等,是船舶动力系统的关键部件,其安全性、可靠性直接决定了船舶的使用寿命。通常,旋转机械的故障与其振动特性密切相关,通过监测旋转机械的振动频率信号,可以分析和匹配相应的故障类型。本文首先介绍船舶动力系统齿轮、轴承的工作原理和特征频率,结合时间系统AR模型构建了船舶旋转机械故障诊断和状态预测系统,通过分析旋转机械部件的时间序列信号,分析和预测旋转机械部件的故障和工作状态。     

船用电机轴承震动标准探析

本文从滚动轴承各部件故障频率、振动位移、轴承故障振幅三方面分析了船用电机的故障,介绍了振动诊断过程,探析了船用电机振动检测标准,并使用该标准对电机进行了诊断,证明该方法具有实用性。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析方法研究

针对FFT频率分辨率受限制且精度不高的缺点以及船模对波浪的运动响应频率是低频且窄带的特点,采用FFT-FS方法对测量的运动响应信号在其对应的窄带频段内进行频谱细化获得更细致准确的信号频域特征;通过对该算法的运算量及分析精度的研究表明该算法是一种运算效率高、分析精度高且受信号本身信噪比影响小的频域分析方法;通过对船模运动响应的仿真信号和实测信号的分析表明该算法确实能有效地用于船模耐波性试验测量数据的定量分析。     

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

本文采用集总参数法建立10000DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,从而提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究;同时通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证了该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。     

海洋平台压缩机管系气流脉动分析

在开发海上天然气资源过程中,压缩机管道振动会造成管道结构疲劳破坏、计测仪表失真或损坏等严重的危害,而气流脉动是导致往复式压缩机管系振动的根本原因。对气流脉动产生的原因进行简要分析,并根据转移矩阵法,在得到各管系单元的转移矩阵的基础上,采用MATLAB编程设计压缩机管系气柱固有频率的预报系统,对一段复杂管系的气柱固有频率进行计算,将其与试验值相对比,验证该预报系统的可靠性。采用Bentley PULS XM软件对某海洋平台的部分压缩机管道系统进行压力脉动计算,并将计算结果与规范要求相比较,对其管道系统的不合理的部分进行优化。     

基于主成分分析的振动噪声源耦合信息判别

主成分是通过把原来多个变量转化为少数几个互不相关的主成分的一种统计方法,最终达到数据化简、揭示变量间的关系和进行数据解释的目的.通过实船航行试验,证明了主成分分析可以在信息损失较少的前提下提取振动噪声源之间存在的耦合信息.     

潜望镜镜管对流体激励的响应分析

潜望镜镜管对流体的激励响应是潜望镜设计中的重要问题,外激励响应制约了潜艇的潜望航速。文章利用梁的时域分析法得出了潜艇潜望镜在不同航速下对外激励作用的动力响应。结合流体动力学知识,在波浪海流共同作用下进行涡激振动分析,建立了涡激频率与航速的关系式。     

某空压机共振故障的诊断与处理

船用设备共振状态的判断对故障诊断与处理十分重要。某空压机横向振动剧烈,为判断其是否处于共振状态,文章首先通过敲击法获得强噪声背景下的冲击响应信号,采取分时段频谱分析的方法粗略估计固有频率。然后,分别采用带通滤波和小波降噪的方法处理含噪信号,确定了系统横向一阶和二阶固有频率。其中,二阶固有频率与转频接近,从而导致共振故障。最后,采取更换隔振器的处理措施,系统横向固有频率增大70%,振动降低54.6%。     

射频信号时间域反射法监测液位

为了动态监测槽罐中液体的液位,利用时间域内射频信号在液体和空气中的响应特性测试液体的液位．在测试过程中通过网络分析仪将射频信号输入到自行设计的测试探针上,测试其S11参数,得到信号在空气和水中的频率响应,并经傅立叶变换至时域内．探针周围介质变化会引起反射信号相应的变化,结合信号在介质中的传播速度确定液体的液位．实验结果表明,射频信号时间域反射法能够精确、动态地监测液体的液位变化．与其它测试方法相比精度高,能实现自动化测试,尤其适合多层液位的测量．     

基于缸盖振动信号分析的柴油机工况识别

柴油机缸盖振动信号富含气阀落座、气体爆发压力等激励的响应信号.通过对缸盖振动信号的监测可及时发现燃烧异常、气阀间隙异常等状态信息,文中分别提取了气体爆发压力和气阀落座激励的缸盖振动特征信号,然后采用时间序列方法对信号进行分析,提出了相关的状态特征参数.