基于现代测试技术的柴油机故障诊断国内外研究现状
故障诊断技术的国内外发展现状
故障诊断技术的国内外发展现状国际上，故障检测与诊断技术（Fault Detection and Diagnosis，FDD）的发展直接促成了IFAC技术过程的故障诊断与安全性技术委员会的成立（1993）。
从1991年起，IFAC每三年定期召开FDD方面的国际专题学术会议。
在我国，自动化学会也于1997年批准成立中国自动化学会技术过程的故障诊断与安全性专业委员会，并于1999年5月在清华大学召开了首届全国技术过程的故障诊断与安全性学术会议[4]。
故障诊断是一门涉及信号处理、模式识别、人工智能、统计学、计算机科学等多个学科的综合性技术[5]。
20世纪60年代初期，美国、日本和欧洲的一些发达国家相继开展了设备诊断技术的研究，主要应用于航天、核电、电力系统等尖端工业部门，自20世纪80年代以后逐渐扩展到冶金、化工、船舶、铁路等许多领域。
近年来故障诊断技术得到了迅速发展，概括地讲可以分为3类：基于信号处理的方法、基于解析模型的方法和基于知识的智能故障诊断方法。
（1）基于信号处理的方法基于信号处理的方法，通常是利用信号模型（如相关函数、频谱、小波变换等）直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，以此为依据进行故障诊断。
基于信号处理的方法主要有傅立叶变换[6, 7]、小波变换[8, 9]、主元分析[10]、Hilbert-Huang变换[11]等。
文献[12]提出利用谐波小波对长输管的小泄漏诊断问题，取得了较好的应用效果；文献[13]提出了一种针对机车故障振动信号的局域均值分解（LMD）解调诊断方法；文献[14]提出了一种基于时频指标的自适应移频变尺度随机共振算法用于轴承的故障诊断；文献[15]利用形态学的消噪特性对信号进行消噪，之后利用小波对故障进行定位，在传感器故障诊断方面取得了较好的应用效果。
（2）基于解析模型的方法基于解析模型的方法是以诊断对象的数学模型为基础，按照一定的数学方法对被测信息进行诊断处理，其优点是能深入系统本质的动态性质和实现实时诊断。
柴油机故障诊断技术的发展与展望
柴油机故障诊断技术的发展与展望柴油机故障诊断技术是指对柴油机发生的故障进行精确分析和定位的技术。
随着技术的发展，柴油机故障诊断技术也在不断进步和完善。
本文将从发展历程、现状和未来展望三个方面来探讨柴油机故障诊断技术的发展。
一、发展历程柴油机故障诊断技术起源于二十世纪五六十年代，当时主要依靠技术员的经验进行故障判断和维修。
八十年代，人们开始使用数字式仪表和芯片技术来检测和诊断柴油机故障，但由于仪器的精度和故障诊断能力有限，诊断结果不太准确，很难进行定位和修复。
直到九十年代末期，电子控制技术和计算机技术的发展，为柴油机故障诊断技术的提高和应用提供了条件。
随着计算机技术的成熟和普及，柴油机故障诊断技术得以快速发展并取得显著进展。
二、现状目前，柴油机故障诊断技术已经成为柴油机维修的必要手段之一，其主要应用在船用柴油机、发电机组柴油机、大型机车柴油机、建筑机械柴油机以及一些特殊车辆柴油机等领域。
随着技术的更新换代和发展，柴油机故障诊断技术已经从传统的经验判断和仪表检测，发展成为多元化的检测手段。
其中主要包括以下几种技术：1. 手持式故障诊断仪：这种检测仪器主要用于检测轻型柴油机和小型柴油机，具有操作简单、便携的特点。
2. 电脑辅助故障诊断系统：这种故障诊断系统主要用于中型和重型柴油机，具有自动检测、自动诊断、自动定位和数据存储等功能。
3. 机载故障诊断系统：这种故障诊断系统主要是指在飞机、火车、船舶等交通工具中装配故障诊断系统，具有多种功能，可实现远程或在线监控柴油机工作状态，提高柴油机故障的快速诊断能力和抗干扰能力。
三、未来展望未来柴油机故障诊断技术的发展方向主要包括以下几个方面：1. 精度和准确度的提高。
新技术的引入将大大提高检测和诊断的精度和准确度。
例如，基于深度学习算法的故障诊断系统能够实现对柴油机工作状态的完全自主监测和自动识别故障类型和位置。
2. 多元化的检测手段。
柴油机故障诊断技术将进一步发展出多种检测手段，包括声学检测、热学检测，机械振动检测、超声波检测等多种技术的结合。
柴油机故障诊断技术的现状及展望
柴油机故障诊断技术的现状及展望摘要：在工业发展过程中，柴油机已经在人们的生产生活中得到了广泛应用，并随着科技发展采油机结构变得越来越复杂，应当采取有效诊断技术对其故障进行诊断，准确找出故障，解决柴油机故障问题。
基于此，本文就针对柴油机故障诊断技术进行研究，首先分析柴油机故障诊断技术，然后展望柴油机故障诊断技术未来的发展，以便研究出更为先进的诊断技术，满足其实际需求，确保柴油机的故障诊断变得更为准确且快速。
关键词：采油机；故障诊断技术；展望前言采油机是很多机械设备的重要构成部分，也是动力来源，如果柴油机出现了故障，那么机械设备也就无法运作，从而对生产造成不良影响。
面对此种情况，需要采取有效的故障诊断技术对柴油机所存在的故障进行诊断，以便快速解决故障。
然而，当前所使用的故障诊断技术还存在着一定的缺陷，需要在未来对其进行进一步研究，以后弥补当前诊断技术的不足，在故障诊断上发挥出重要作用。
下面笔者就针对相关内容进行详细阐述。
一、柴油机故障诊断技术分析（一）噪声分析法在采油机运行过程中，其产生噪声重要的来源在于空气动力噪声以及机械噪声，其中机械噪声的产生主要是因为采油机在运转过程中每个部件出现振动而出现的，气动噪声则是因为采油机进排气以及燃烧噪声共同构成，所以对噪声信号进行分析可以对部件的工作状态做出准确判断。
当下，人们所使用的噪声分析法主要包括了声压法、声强法等等。
进行噪声分析时，非常容易受到系统测试环境以及条件等方面的影响，而在信息技术上仅仅是用于分析整机的噪声，所以其在诊断柴油机故障上并没有经常使用。
（二）瞬时转速法根据采油机的运行情况来看，不同部件在柴油机运行过程中所产生的反应存在明显不同，通过曲轴瞬时转速波动信号能够将其状态信息显示出来，在处理工程中的瞬时转速波动信号，能够得到采油机出现故障的类型以及状态信息的尼。
在采油机运行过程中，由于每个缸的转速存在明显不同，那么出现的差异则是在一个很小的范围内，同时还存在着明显规律。
柴油机故障诊断技术的现状及展望_2
柴油机故障诊断技术的现状及展望发布时间：2022-08-08T01:19:05.465Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第6期作者：程宏艳[导读] 现阶段的机械技术发展不断加快，柴油机故障诊断技术是比较重要的技术，程宏艳安徽全柴动力股份有限公司安徽省滁州市 239500摘要：现阶段的机械技术发展不断加快，柴油机故障诊断技术是比较重要的技术，由于柴油机的应用领域比较广泛，所以在故障诊断时，应站在多个角度思考，把握好诊断的规范性与合理性。
柴油机故障诊断技术的实施，不仅要对以往的经验有效总结，还要对现代化的智能诊断技术有效融合，坚持在各类故障的诊断和解决方面，按照专业的技术去应对，避免各类故障反复出现，促使长期诊断工作的开展给出更多的依据。
关键词：柴油机；诊断技术；故障问题对于柴油机故障诊断技术，不仅操作要求较多，同时在技术的内容上要不断的优化，针对不同的故障指标进行仔细的分析，既要找出故障的原因，也要给出故障的解决办法。
柴油机故障诊断技术的研究和使用，要进一步把握好故障造成的影响，有些故障看起来并不严重，实际上对于机械设施造成的破坏非常突出，这对于柴油机的寿命造成了不利影响。
所以，柴油机故障诊断技术的实施和优化，应站在多个角度思考。
一、柴油机故障诊断技术的现状（一）非线性动力系统诊断现阶段的柴油机故障诊断技术发展不断加快，非线性动力系统下的诊断技术比较符合实际祖业的需求，该类型的诊断方法，能够有效避免线性故障诊断分析的误差，同时对于船舶等行业造成的定量误差可以更好的规避。
非线性动力系统的融合应用，在于根据系统的判断，对于柴油机的工作状态做出有效的分析，与正常工作状态开展系统化的对比，由此对故障出现的原因准确的判断。
该项技术的应用优势，在于对故障的诊断比较准确，同时在结果方面基本上不会出现严重的问题。
非线性动力系统诊断应用是，对于柴油机的各类参与以及工作过程中的感受有效的融合，尤其是一些细小的问题诊断，完全可以得到准确的结果，相比传统的诊断方法，能够借此实现较大的突破，促使未来的诊断工作开展得到更多的便于，便于对诊断指标体系不断的完善，加强各类故障的有效分析，从根源解决故障。
柴油机故障诊断 开题报告
中北大学信息商务学院毕业设计开题报告学生姓名：学号：学院、系：专业：机械设计制造及其自动化设计题目：柴油机故障诊断技术研究与监测系统设计指导教师:2012年月日毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一本课题研究的背景和目的意义随着现代科学技术的迅速发展，现代化设备所引起的故障或事故所带来的损失不断增加，设备的故障诊断和维修越来越成为一个突出的问题。
人们对机械设备的稳定性、安全性、可靠性、可用性、可维修性、经济性等提出了越来越高的要求，现代工业生产中的设备系统也比以前更注重其效率和能耗，且环保要求也越来越高。
因此，怎样在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，借助或依靠先进的传感器技术、动态监测技术以及计算机信息处理技术，掌握设备运行状态，分析设备中异常的部位和现象，并预测故障可能的发展和设备未来的发展趋势是目前亟待解决的问题[1]。
柴油机广泛运用于油田钻井、铁路牵引、动力发电、矿山机械、工程机械、船舶运输等领域，其运行状态的好坏直接影响到整个机车的工作状态。
目前，柴油机监控系统已经成为现代柴油机视情维修管理的一种主要手段，因此，对其状态进行监控和对其故障进行自诊断，提早发现和预告设备的故障，确保系统安全正常运行，时时处于最佳运行工况，提高设备的修理质量和效率是十分必要的[2]。
随着当今社会工业化水平的迅猛发展，柴油机作为最常用的动力机械设备，广泛应用于石油矿场、固定发电、铁路牵引、工程机械及特种船舶等领域，日益朝着大型化、高速化、精密化方向发展，工作性能不断改善，自动化程度越来越高。
一方面它将大大提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本和能耗；但另一方面，带来的问题是，一旦其中某一部分或某一环节发生故障，往往会造成停工停产，直接或间接造成巨大的经济损失，甚至造成关键设备损坏，危及人身安全。
柴油机作为动力机械，其运行状态的好坏，直接影响到成套设备的工作状态，对其进行状态监测和故障诊断，确保设备处于最佳运行状态，提高设备维修质量和效率是十分必要的。
柴油机燃油系统故障诊断研究背景及意义
柴油机燃油系统故障诊断研究背景及意义下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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基于现代测试技术的柴油机故障诊断国内外研究现状
①柴油机是一类复杂设备,表现在:柴油机是一个由曲柄连杆机构、气门机构、燃烧系统、润滑系统、冷却系统等组成的多层系统,具有系统级、子系统级、部(组)件级及零件级4个层次;柴油机的结构异常复杂,加之输入、输出不明显,因而无论是定量还是定性都难以用比较完备、准确的模型对其结构、功能、以及状态等进行有效的表达;柴油机的故障及产生故障的原因有时是模糊不清的,一个故障可能是多种因素综合作用的结果,这比简单的因果对应关系复杂得多。
文献表明,柴油机故障诊断技术的发展趋势是实时在线诊断、多源信息融合和网络化。在实时在线诊断方面,应重点研制适合柴油机故障诊断的专用新型集成化传感器,特别是长寿命的可预埋于柴油机内的传感器;在分析柴油机运动状态及振动机理的基础上,寻找各缸振动信号之间相互交叉影响最小的最佳测点;利用现代时频分析、模糊逻辑、小波分析、粗糙集理论等信号处理方法提取柴油机状态信息的故障特征;利用神经网络、专家系统等实现故障的自动诊断。充分利用神经网络等的自学习能力并对历史数据进行数据挖掘,最终实现在线故障诊断。在柴油机故障诊断过程中,可以利用的状态信息很多,诸如机器振动、机器声响、机器运行过程中的如油温、水温、排气温度、油压、输出功率、转速、扭矩等过程量及过程参数以及油样、烟色等机器残留物及排泄物信息等。
在我国,70年代中后期一些部门和学者对故障诊断技术有所研究,但很不系统且没得到社会的认可和重视。到了80年代初期,国家政府有关部门颁布了《国营工业交通设备管理试行条例》(1983年),把故障诊断技术正式列入了企业管理法规,并提出了维修体制改革的发展方向,从而使我故障诊断技术的研究和应用得到了长足的发展,并取得了喜人的业绩。随着人们对故障诊断技术的重视,部分设备的故障诊断技术也被列为国家“八五”、“九五”和“十五”的攻关项目,传感器、数据采集仪及一些故障诊断仪器如雨后春笋般的层出不穷,有的已接近或达到国际水平。而对于柴油机故障诊断的研究略滞后于其它机械设备,依然是目前故障诊断的难点。到了80年代初,我国才开始对内燃机故障诊断做探索性研究,其中华中理工大学(华中科技大学)、武汉交通科技大学、第二炮兵工程学院、西安交通大学、清华大学、山东大学、大连理工大学、东风汽车研究所等高校及研究机构,在利用柴油机振声诊断故障方面作了大量的研究工作,并结合实际课题研制开发了相应的产品。如华中理工大学侧重于故障机理的研究,武汉交通科技大学对柴油机主要磨损故障及气门漏气故障进行了研究,如缸套活塞磨损、气阀漏气、连杆大小端轴承和主轴承磨损,并研制出DCM一11型柴油机智能诊断仪,可不解体诊断柴油机缸套活塞磨损和气阀漏气等故障,西安交通大学和东风汽车研究所都研制出了在线式铁谱分析仪。对于柴油机故障诊断方法的研究更是如火如茶的进行着,众多研究工作者都在努力探索着满足柴油机自身特性的实用性方法。
柴油机故障诊断技术的发展与展望
柴油机故障诊断技术的发展与展望1. 传统的故障诊断方法在柴油机发展的早期阶段，人们主要依靠经验和简单的观察来判断柴油机的故障情况。
这种方法虽然简单直观，但受制于人的主观意识和经验水平的限制，往往难以准确诊断出具体的故障原因。
而且，传统的故障诊断方法还需要大量的人力和时间成本，无法满足现代化生产的需求。
2. 电子控制技术的应用随着电子技术的发展，越来越多的柴油机开始采用电子控制系统，使得柴油机的工作状态可以实现数字化、自动化，提高了柴油机的工作效率和可靠性。
电子控制系统还可以实现对柴油机各部件工作状态的实时监测和数据采集，为故障诊断提供了更加精准的数据支持。
3. 智能化故障诊断技术的应用近年来，随着人工智能、大数据、云计算等前沿技术的不断发展，智能化故障诊断技术逐渐成为柴油机领域的研究热点。
利用大数据分析技术和机器学习算法，可以对柴油机的工作状态进行全方位、多角度的监测和分析，提高故障的诊断精度和效率，实现故障的早期预警和智能化处理。
二、柴油机故障诊断技术的展望1. 精准化诊断技术的发展未来，柴油机故障诊断技术将更加注重精准化诊断。
通过引入先进的传感器技术和数据采集技术，实现对柴油机各部件运行状态的实时监测和数据采集，并利用数据挖掘、模式识别等技术手段，实现对柴油机故障的早期诊断和精准定位。
智能化维护技术是柴油机故障诊断技术的重要发展方向。
通过结合物联网技术和云计算技术，实现对柴油机的远程监控和管理，及时发现和诊断柴油机的故障，并实现远程指导维修和维护，降低了故障处理的成本和时间。
未来，柴油机故障诊断技术将朝着综合化方向发展。
通过整合各类传感器、数据采集设备和智能软件，实现对柴油机工作状态的全方位、多角度监测，并通过分析、诊断和预测，为柴油机的安全运行提供全方位的技术支持。
随着科学技术的不断进步，柴油机故障诊断技术也在不断发展和完善。
未来，随着智能化、精准化、智能化和综合化技术的应用，柴油机故障诊断技术将进一步提高其准确性、快速性和可靠性，为柴油机的安全运行和有效维护提供更加坚实的技术保障。
柴油机故障诊断研究综述
滴 油 ， 嘴 结焦 ； 油泵 异 常磨 损 会 降低 滑 油输 出压 喷油 滑
力； 曲轴 和 轴 承 间隙增 大 会 加剧 振 动 和 噪声 ， 重 时 曲 严 轴 因疲 劳而 断裂［ ３ １ 。 产 生异 常磨 损 有 以下影 响 因素 ｆ 考虑 设计 制 造 不 因素 ， 仅考 虑 维 护使 用 管 理 因 素）１ 油饥 ”即润 滑 油 ：）“ ， 压力 过 低，常见原 因有滑 油泵 齿 隙过 大产 生 不 了足够
１３ 穴 蚀 ．
取 有效 的措 施，可增加 柴 油机 工作 时 的安 全性 和 可靠 性， 降低 柴油 机维 修 费用， 少 由此带 来 的损 失， 减 防止 突 发事故具 有重 大 的现实 意义 。 文 回顾 了过去 的历 程， 本
对 存在 的 问题 和今 后 的发展 方 向提 出了 自己 的观点 。 １ 柴油机 的 常见故 障及 机理
随着 现代机 械设 备 Ｅ益朝 着大 型化 、 ｌ 复杂 化 、 高速 化、 重载 化 、 续化 、 合 化 、 级化 、 连 综 高 自动 化 的方 向发 展， 造成 机械 设 备 日益复 杂， 件数 目显 著增 加 ， 部 件 零 零 之 间的联 系更加 紧密 。 一旦某 一 部分发 生故 障， 引起 会
１１ 磨 损 ．
穴蚀 是在 流体 系统 中。液体 内部 空化 而产 生空泡 ， 空泡 的破 裂 产生 微射 流， 对 固体壁 面 产生 破坏 现 象 。 并
柴油 机一 般 多存 在穴 蚀 现象，特别 是在 气 缸套 外侧 和
机体 水 腔 内侧 。 管理 中最 有 效 的措 施 是在 冷却 水 ［ ４ １ 中 加入 添加 剂，合 适 的冷 却水 添 加剂 能有 效 地抑 制冷 却 系统 的腐蚀 和 穴蚀 。
柴油机故障诊断的现代方法及展望
柴油机故障诊断的现代方法及展望摘要：柴油机是一种比较常用的动力机械，其具有较强的动力与稳定的性能，在工业生产中有着十分广泛的应用。
柴油机在长期的运行中不可避免的会发生一些故障，如果不能够及时准确的对故障进行诊断处理，将会影响柴油机运行的稳定性与可靠性本文重点探讨了柴油机故障诊断的现代方法以及相关的发展展望，以期降低柴油机应用事故的发生概率。
关键词：柴油机；故障诊断；现代方法；展望柴油机的应用十分广泛，无论是在工业生产还是在交通运输中都有着较好的应用，柴油机在运行的过程中一旦出现故障将会导致整个系统停机，影响到整个机组的稳定性。
如果不能够准确的诊断出故障，就无法针对性的展开维护，造成十分严重的经济损失，因此提高柴油机故障诊断的效率是十分必要的。
1柴油机常见故障及影响因素柴油机在运行的过程中常见的故障类型有以下几种：1.1磨损根据相关的数据统计发现，柴油机80%以上的机器部件故障都是由磨损产生的，因为磨损而导致的柴油机故障每天都会发生很多次。
一些轻微的设备磨损故障会影响柴油机的运行效率，导致柴油机停止运行，严重的甚至可能会影响柴油机运行的安全。
柴油机的磨损可以分为两种，分别是异常磨损与过度磨损，不同的磨损类型其影响因素也不同。
⑴异常磨损异常磨损会导致发生拉缸、抱轴、烧轴瓦、气阀泄露、压力下降等，严重时甚至会导致曲柄箱的炸裂，造成严重的安全事故。
柴油机高压油泵以及喷油嘴的磨损会导致柴油机高压燃油的产生受到影响，喷油提前角发生一定的改变后会导致喷油时间发生偏离，进而容易导致喷油嘴结焦。
滑油泵异常磨损会导致滑油的输出压力降低。
曲轴与轴承之间的间隙增大也会导致柴油机的振动幅度变大，严重时会导致曲轴发生断裂。
⑵过度磨损造成过度磨损的原因主要有以下几方面：首先是润滑油的压力过度，因为压力过低贵导致润滑油过滤器与管道发生堵塞，在堵塞后压力润滑摩擦副间隙过变大。
其次是润滑油中的颗粒在进入柴油机后导致机件设备发生磨损，一些不完全燃烧的碳颗粒也会影响柴油机的运行；还要润滑油发生变质或者是混入杂物，也会导致过度磨损的发生。
故障诊断技术的国内外发展现状
故障诊断技术的国内外发展现状国际上，故障检测与诊断技术（，）的发展直接促成了技术过程的故障诊断与安全性技术委员会的成立（1993）。
从1991年起，每三年定期召开方面的国际专题学术会议。
在我国，自动化学会也于1997年批准成立中国自动化学会技术过程的故障诊断与安全性专业委员会，并于1999年5月在清华大学召开了首届全国技术过程的故障诊断与安全性学术会议[4]。
故障诊断是一门涉及信号处理、模式识别、人工智能、统计学、计算机科学等多个学科的综合性技术[5]。
20世纪60年代初期，美国、日本和欧洲的一些发达国家相继开展了设备诊断技术的研究，主要应用于航天、核电、电力系统等尖端工业部门，自20世纪80年代以后逐渐扩展到冶金、化工、船舶、铁路等许多领域。
近年来故障诊断技术得到了迅速发展，概括地讲可以分为3类：基于信号处理的方法、基于解析模型的方法和基于知识的智能故障诊断方法。
（1）基于信号处理的方法基于信号处理的方法，通常是利用信号模型（如相关函数、频谱、小波变换等）直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，以此为依据进行故障诊断。
基于信号处理的方法主要有傅立叶变换[6, 7]、小波变换[8, 9]、主元分析[10]、变换[11]等。
文献[12]提出利用谐波小波对长输管的小泄漏诊断问题，取得了较好的应用效果；文献[13]提出了一种针对机车故障振动信号的局域均值分解（）解调诊断方法；文献[14]提出了一种基于时频指标的自适应移频变尺度随机共振算法用于轴承的故障诊断；文献[15]利用形态学的消噪特性对信号进行消噪，之后利用小波对故障进行定位，在传感器故障诊断方面取得了较好的应用效果。
（2）基于解析模型的方法基于解析模型的方法是以诊断对象的数学模型为基础，按照一定的数学方法对被测信息进行诊断处理，其优点是能深入系统本质的动态性质和实现实时诊断。
主要有状态估计法[16, 17]和参数估计法[18]等等。
柴油机故障诊断技术的发展与展望
柴油机故障诊断技术的发展与展望柴油机的故障诊断技术起源于20世纪70年代。
当时，柴油机的故障诊断主要依靠工程师的经验和直觉来进行判断，这种方法耗时长、效率低、准确性不高。
随着计算机技术的发展和普及，柴油机故障诊断技术开始逐渐引入计算机辅助诊断技术，这一技术的应用大大提高了故障诊断的速度和准确性。
随着传感器技术和网络通信技术的不断进步，柴油机故障诊断技术不断得到改进和完善，目前已经形成了一套比较完备的故障诊断体系，这为提高柴油机的可靠性和稳定性提供了重要保障。
二、柴油机故障诊断技术的现状当前，柴油机故障诊断技术已经相当成熟，主要包括以下几个方面：1. 传感器技术的应用传感器技术是柴油机故障诊断中的关键技术之一。
通过安装各种传感器，可以实时监测柴油机运行时的参数，例如温度、压力、转速等，从而掌握柴油机运行的实时状况，为故障诊断提供准确的数据支持。
2. 数据采集和处理技术采用现代化的数据采集和处理技术，可以对柴油机运行时产生的海量数据进行快速、准确地处理和分析，进而实现对柴油机运行状态的实时监测和故障诊断。
4. 人工智能技术的应用近年来，随着人工智能技术的不断发展，柴油机故障诊断技术也得到了很大的提升。
利用人工智能技术，可以实现对柴油机运行状态的更加智能化、自动化的监测和诊断，提高了诊断的准确性和可靠性。
5. 专家系统的应用专家系统是一种模拟人类专家决策过程的计算机系统。
利用专家系统，可以对柴油机运行过程中产生的数据进行深度分析，并进行故障诊断和预测，为运维工作提供有力支持。
随着信息技术的快速发展和普及，柴油机故障诊断技术也将迎来新的发展机遇和挑战。
以下是柴油机故障诊断技术未来发展的一些可能趋势和展望：1. 多传感器融合技术未来，柴油机的传感器将更加智能化，而且数量将会越来越多。
多传感器融合技术将成为柴油机故障诊断的重要手段，通过对多个传感器数据的融合分析，可以实现对柴油机运行状态的更加全面、准确的监测和诊断。
柴油机故障诊断技术现状及发展趋势
柴油机 故障诊 断技术现状及发展趋 势
高毅飞 张 亮 徐 向玉
河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ０） （ 一拖 （ 洛 阳 ）柴 油机有限公 司
摘 要 ：柴油机的工作 原理十分复杂 ，为此 ，针对其进行技术诊断与故障分析也相对较 困难 ，加 强柴油机这 方面的研 究显得 十分 必要 。当前我 国 在 柴油机故 障问题 的处理方 面研究 已 经相对具备一定 的规模 ， 但是在 实际操作 当中仍然存在不 少的问题 。 本文主要基 于对 柴油机 当中常见性故 障问题进行分析 ，并基于振动信号 时频分析 方法等原理 综合论 述柴油机故 障以及相 关问题 。 关键 词：柴油机 ；故障诊 断；现状 柴油机的应用 十分广泛 ， 通常情况下被应用在大型机械动力 领域 当中，例如石油钻井以及工程机械领域 当中。可 以说柴油机 运行状况关系 到整个机械系统 的运转 ，为此 ，加强对柴油机组的 故障技术诊断研究 ， 确保柴 油机发动与运转 良好至关重要 。 这 对 于有 效提升运行质量 ，改善柴油机效率具有重要意义。 柴油机故障分析影响因素 ． （ 一 ）故 障磨损 因素 通过技术分析可 以发现 ， 造成柴油机发 生故 障的主要 因素是 机械磨损造成 的破坏 。 柴油机运转 的过程 中会 出现机械磨损 ，这 种磨损会在一定程度上对柴油机造成伤 害，进 而引发故 障产 生， 严重影响 了柴油机运转的安全性。 柴油机发生磨损造成的故障主要包括几个方面 ：烧轴瓦、抱 轴 以及漏泄与压缩压力降低等情 况。除此之外 ， 还包括 由于高压 油泵等的磨损造成的高压燃 油失稳情况 。 柴油机过度磨损造成故 障的主要因素包括几项 内容： ． １ ． 润滑油压因素 出现 润滑 油油压过低可 能会令泵 间隙过大 ， 这就会造成泵 内 油压不足 ，进而导致管路出现 阻塞 ，严重影 响柴油机 的运转 。 ２ ． 磨料 磨损 在润滑油当中含有一定量的磨粒 ， 这其 中尤其是硬质磨粒可 能造成对 副机件等 的磨损 ，磨损产 生的主要来源 在于磨粒 与空 气。燃烧 物不能够完全燃烧 就会产生一定量 的碳粒 。 ３ ． 润滑 油变质 润滑油发生变质 的情况下可能会造成磨损 ， 甚至发生故障。 润 滑油 当中进入 了水以及燃油等物质，可能会引起润滑油发生质变。 ４ ． 环境 润滑油当中的温度较 高可能造成柴油机 出现粘度下 降， 造成 冷却水的使用停机 。 （ 二 ）变形因素 运转 的过 程柴油变 形主要是 由于 受力不均匀 以及过度 磨损 造成的。拆装工序不正确也是造成这种变形的又一动因。例如柴 油机当中的轴瓦产生磨损可 能会 导致 出现 曲轴发生变形 ， 柴油机 的缸盖或 因受力不均衡也发生变 形。 （ － ）穴 蚀 因 素 穴蚀产 生的主要愿 意是 由于在 流体系统 当中的液体 发生空 泡，并对 固体壁造成损坏的一种现象。柴油机当 中经常会产生这 种穴蚀情况 ， 尤其是在柴油机缸外侧 以及机体水腔 内侧当中。因 此，产生适当冷却水能够有 效的改善这种情况 。 二、柴油机故障诊断技术 （ 一 ）振动信号时频分析 柴油机属于一种复杂的往复式机械系统， 缸盖振动信号可 以作
柴油机故障诊断技术的发展与展望
大数据技术的应用也将为柴油机故障诊断带来新的机遇。通过实时监测和分析柴油机运行数据，系统可以预测潜在故障并采取措施进行预防性维护，大大降低机器损坏和停机的风险。
随着人工智能和大数据技术的快速发展，柴油机故障诊断技术进入了智能化时代。现代柴油机故障诊断系统不仅可以实时监测柴油机各项运行参数，还可以通过深度学习和模型预测技术对柴油机进行全方位、精准诊断。这些智能化故障诊断系统可以自动分析数据、生成报告，并根据历史数据进行故障预测，实现故障提前预警，为柴油机的维护和保养提供了更加科学有效的参考。
2.4 挑战与机遇
随着科技的不断发展，柴油机故障诊断技术也面临着一些挑战和机遇。技术的更新换代速度加快，新的故障诊断技术层出不穷，传统的诊断方法可能逐渐被淘汰，需要不断学习和更新知识以适应新的技术发展。柴油机的结构和工作原理日益复杂，故障诊断难度也在逐渐提高，需要具备更专业的知识和技能才能准确诊断故障。柴油机在不同的工况下会出现各种不同的故障现象，需要对各种实际情况进行全面的分析和判断。
【关键词】
柴油机、故障诊断技术、发展历程、技术应用、研究方向、挑战与机遇、未来展望、结论
1. 引言
1.1 柴油机故障诊断技术的发展与展望
柴油机故障诊断技术的发展与展望在现代工业中起着至关重要的作用。随着科技的不断进步和应用范围的扩大，柴油机故障诊断技术也在不断发展和创新。本文将探讨柴油机故障诊断技术的发展历程、技术应用、研究方向、面临的挑战与机遇，以及未来的发展展望。
未来的发展方向将主要集中在提高故障诊断的准确性、速度和智能化程度，同时减少人工干预的需求，实现更加智能化和自动化的故障诊断系统。
机械故障诊断技术的现状及发展趋势
机械故障诊断技术的现状及发展趋势机械故障诊断技术的现状及发展趋势摘要：随着机械行业的不断发展，机械故障诊断的研究也不断提出新的要求，进20年来，国内外的故障诊断技术得到了突飞猛进的发展，对机械故障诊断的发展现状进行了详细的论述，并对其发展趋势进行了展望。
关键词：故障诊断；现状；发展趋势引言机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段，现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究其重要的现实意义。
我国的故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本锣鼓后语国外的发展。
在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研究的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校或者科研部门开始，在进行到个别企业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反应到高等院校或者科研单位，是的研究有的放矢。
记过近二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用。
但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来。
1.故障诊断的含义及其现状故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查明原因，并掌握故障发展趋势的技术。
其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械地使用效率。
1.1设备诊断技术的研究内容主要包括以下三个环节：（1）特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、湿度、噪音、压力、流量等。
现在信号的采集主要用传感器，在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。
国内传感器类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。
关于柴油机故障诊断的总结
关于柴油机故障诊断的总结关于柴油机故障诊断的阐发关于柴油机故障诊断的总结柴油发动机应用广泛，处在所属产业链的相对核心的位置。
其高速运行运行状态的好坏直接关系到成套设备的工作状态。
因此，对柴油机运行状态进行监测和故障诊断，确保其处于安全、可靠、高效率的组织工作状态，对提高整套设备的劳动效率，提高产品质量，降低生产成本和能耗具有历史性的意义。
柴油机故障诊断和其它类型的机械一样，首先作出必须对故障机理进行研究，以故障信号的检测技术及信号处理技术为基本，以故障信号处理和特征提取理论为基本理论，以基于信号处理和特征提取方法故障类型识别方法为基本的。
近年来，随着科学技术的健康发展，柴油机故障诊断技术也经历着从最初的事后维修到定时检测，再到现代故障诊断技术的视情维修。
传统的诊断方法虽然简单易行，但是由于其信息量小，精确度不高，成本较高且容易发生误判，故难以满足现代的需求。
20世纪80年代，邓聚龙教授提出了灰色系统理论，为研究少数据、贫信息不确定性问题提供了新方法，不足之处很好地解决了传统性方法的不足之处。
进入90年代后，随着人工智能技术的发展，柴油机故障诊断技术进入了智能化的阶段。
检测项目增强，软件功能增强，诊断的准确性大为提高。
基于专家系统和可视化的智能化诊断方法为柴油机故障诊断技术监视系统的发展提供了新的方向。
一、传统的故障诊断技术传统的柴油机故障诊断技术主要包括热力参数分析法、声振监测、磨粒监测分析法。
热力参数分析法中又可以分为通过测定柴油机工作过程的示功图对柴油机工作过程做综合性的监测的第十四条示功图法和利用瞬时转速波动信号对柴油机进行监测和故障诊断的方式。
1、热力参数分析法热力参数分析法是利用柴油机工作时热力参数的变化来判断其工作状态的。
这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。
由于这些参数能够很好的非常积极水解柴油机的工作情况以及故障特征，具有关联性强、直观且便于分析等缺点，因此此种方法得到了广泛的应用。
柴油机故障诊断技术发展及故障分析
柴油机故障诊断技术发展及故障分析柴油机故障诊断技术发展及柴油机故障分析一、柴油机故障诊断技术的发展随着柴油机工作性能的不断改善，一方面将大大提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本和能耗；但另一方面，一旦柴油机中某个部分或者某一环节发生故障，往往会导致停工停产，造成巨大的经济损失，甚至造成关键设备损坏，危及人身安全。
及时发现、诊断故障并采取有效的措施，可增加柴油机工作时的安全性和可靠性，降低柴油机维修费用，减少由此带来的损失，防止突发事故，具有重大的现实意义。
随着现代科学技术的发展，柴油机故障诊断技术也经历了重大的变化：从最初的事后维修发展到定时检测、再到现代故障诊断技术的视情维修。
技术的发展大幅度地提高了生产率。
然而，由于柴油机系统的复杂性，目前其故障诊断与预报技术和相应装置尚难尽如人意，需要作进一步的研究与完善。
1 传统故障诊断技术及特点传统的柴油机故障诊断技术通常采用热力参数监测、磨粒监测和声振监测等技术手段进行，以下分别进行说明。
1.1 热力参数分析法热力参数分析法是利用柴油机工作时热力参数的变化来判断其工作状态的。
这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。
由于参数与故障的相关性较大，因此此分析法获得了广泛应用。
近年来，研究者们发现，柴油机转速的波动系因曲轴扭转波动引起，而此波动与柴油机各缸发火有关，故研究转速的波动可以估算缸内做功压力并据此进行有关的故障监测。
1983 年，A .Kood 等提出傅里叶级数和相关分析的方法，可以较精确地识别整机熄火故障；山东大学黄宜谅教授等开发了ESM 转速测量仪，可以测量瞬时转速和循环转速并诊断熄火故障；浙江大学吴锋等利用光电编码器，实现了瞬时转速的高精度测量，并用循环内转速波动诊断失火故障。
由于扭振的存在，使得利用瞬时转速诊断柴油机熄火故障的准确率大为降低，甚至误判。
我国高校和研究院所，如天津大学、上海内燃机研究所等单位开展了利用柴油机示功图判断其性能状态的基础研究，并开发了功能较为单一的热力参数产品，如AVL873 喷油监测仪、AVL442 曲轴箱漏气仪、烟度仪、转速和供油角监测仪等。
柴油机故障诊断的现状与展望
柴油机故障诊断的现状与展望作者：潘烨来源：《神州·上旬刊》2017年第05期摘要：本文笔者结合个人在柴油机故障诊断工作上的研究经验与相关参考文献，就柴油机故障诊断的现状与技术难点展开粗浅探讨，并对柴油机故障诊断的发展趋势进行展望，以期为广大同行在今后的实践工作提供有益的参考借鉴。
关键词：柴油机；故障诊断；现状；技术难点；展望前言：柴油机作为一种复杂又十分常见的动力机械，其动力性与可靠性会对整个柴油机系统安全运行产生巨大的影响。
所以，柴油机的故障诊断技术受到了越来越多的关注与重视。
本文笔者即结合个人在柴油机故障诊断工作上的研究经验与相关参考文献，就柴油机故障诊断的现状与展望进行粗浅的分析与探讨，以期促进故障诊断技术的良好发展与应用。
1.柴油机故障诊断的现状上个世纪七十年代后期，国外就已经利用声振诊断技术对柴油机故障进行研究，并在不断的完善与改进过程中取得了突破性的进展，该项技术也被广泛应用到船舶柴油机中。
目前国外在故障诊断技术的研究动向上主要有以下几个方面：通过机体表面振动信号来识别柴油机气缸内的压力示功图；用瞬时转速推算缸内压力变化；利用时频分析、小波分析等新的信号分析与处理方法来处理柴油机表面振动信号。
上个世纪八十年代初期，我国初步对故障诊断技术进行了探索研究工作，其中武汉交通科技大学、海军工程学院、华中理工大学等高校与研究机构均在声振技术诊断故障的探索上做了大量的研究试验，武汉交通科技大学将主要研究精力放在了柴油机主要运动件的故障之上，并研制出来柴油机智能诊断仪DCM-Ⅱ，该仪器最大的优势就在于不用对柴油机进行解体就能够准确的诊断出柴油机活塞一缸套磨损和气阀漏气等故障。
虽然近些年来随着科技的不断发展，国内外机械故障诊断技术均得到了长足的发展，并已经深入到了各个领域之中。
但是在柴油机的故障诊断领域之中仍缺乏一种可以通用的方法，以此来获得柴油机在工作状态之下的有效特征参数，而仍是依靠工作人员的经验与设想去确定特征参数后在进行实验验证，可以说这种方法是不充分的且于实际应用存在着较大的距离，所以加强对柴油机故障诊断技术的研发与改进仍势在必行。
国内外状态检修现状及其相关技术发展动态
国内外状态检修现状及其相关技术发展动态本章节研究分析了设备检修方式的演变进程、状态检修国内外现状和动态并探讨了状态检修相关技术的发展趋势。
1、设备检修方式设备检修体制是随着生产力的发展和科学技术的进步而不断演变的。
由以蒸汽机为代表的第一次产业革命时的事后检修／故障检修(BM，break Maintenance)发展到十九世纪第二次产业革命的以电力应用为代表的预防性检修(PM。
Prevention Maintenance)，预防性检修又经过多年的发展，根据检修的技术条件不同、目标的不同而出现不同的检修方式。
主要有以时间为依据，预先设定检修工作内容和周期的定期检修(TBM，Time Based Maintenance)，或称计划检修(SM，Schedule Maintenance)；以可靠性为中心的检修(RCM，Reliability CenteredMaintenance)，RCM是一种以用最低的费用来实现机械设备固有可靠性水平为目标的检修方式：到1970年，美国杜邦公司首先倡议状态检修(CBM，ConditionBasedMaintenance)也叫预知性检修(PDM，Predictive Diagnostic Maintenance)。
这种检修方式以设备当前的工作状况为依据，通过状态监测手段，诊断设备健康状况，从而确定设备是否需要检修或检修的最佳时机。
它是一种先进的检修方式，状态检修的目标是减少停运时间，提高设备可靠性和可用系数，延长设备寿命，降低检修维护费用，改善设备运行性能，提高经济效益。
TBM、RCM、CBM之间并没有明显的界限，过去的定期检修中含有一定的状态检修的成分，状态检修又在定期检修的基础上发展而来，并且二者都是以提高可靠性为前提和目标的。
只不过是目标的高与低、允许偏差的大与小不同而已。
下图2．1列出了设备各种检修方式，可见，设备检修体制是随着生产力的发展和科学技术的进步而不断演变的。
(完整版)机械故障诊断的发展现状与前景剖析
《机械故障诊断技术》读书报告MAO pei-gang南阳理工机械与汽车工程学院 473004动平衡诊断案例分析综述Diagnosis of dynamic balance Case Analysis were Review摘要简要阐述组动平衡故障诊断中所使用的现代测试与分析技术。
通过五个动不平衡故障的诊断与处理实例，指出了波德图、频谱图等现代分析技术对于组动平衡故障诊断的价值和意义；总结了基于现代测试与分析技术的动平衡故障的主要特征。
；验证了影响系数法对于动平衡故障处理的准确性及实用性。
对于提高动平衡故障诊断的准确性及其精度具有推广和借鉴意义。
关键词：动平衡故障诊断振动分析AbstractThe modern measuring and analyzing technologies applied in the dynamic balance fault diagnoses are described briefly。
In view of five dynamic unbalance fault diagnoses and treatments。
the significance and purpose of the modern analyzing technologies such as Bode Plot，Spectrum Plot for the dynamic balance fault diagnoses are put forward，and its characteristics based on testing and analyzing technologies are summarized．The accuracy and practicability of the influence coefficient method for its treatment are proved．The instructions and experiences of improving theaccuracy and precision of dynamic balance fault diagnoses are provided．Keywords:dynamic balance fault diagnosis vibration analysis目录1信号分析方法 (4)1.1频域分析方法 (4)1.2频谱图分析方法 (4)2故障实例 (4)2.1案例一 (4)2.1.1故障机器及故障分析 (4)2.1.2机组动平衡故障的现场处理 (6)2.1.3分析结论 (6)2.2案例二 (7)2.2.1故障诊断分析 (7)2.2.2现场动平衡校验 (9)2.2.3分析结果验证 (9)2.3案例三 (10)2.3.1机组技术参数及测点布置 (10)2.3.2 机组振动数据采集及故障分析 (10)2.3.3处理结果 (12)2.4案例四 (12)2.4.1空压机电机振动监测和故障诊断 (12)2.4.2安装平衡块试重及校正后效果 (13)2.5案例五 (13)3结束语 (14)参考文献 (15)1信号分析方法1.1频域分析方法频域（频率域）—自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。
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目前,我国柴油机故障诊断方法的研究水平,可以说一点都不逊于外国,甚至超越之。作者通过对近几年EI收录的有关柴油机故障诊断文章的检索可知:我国论文占了三成之多,这是相当了不起的。从侧面也说明了在柴油机故障诊断技术中,我国走在了世界前列,尤其在故障诊断方法的研究上。下面简单讨论一下目前国内外具有代表性的柴油机故障诊断的方法,以示柴油机故障诊断方法研究的方向。
20世纪70年代初,英国成立了机械保健与状态检测协会(MflMG&CMA),该协会奠定了故障诊断技术在英国的普及与发展。目前,英国在柴油机摩擦、磨损等故障诊断方面具有领先地位。在欧洲的其它国家中,对故障诊断技术及诊断分析仪器的开发与研究中,各有特色并有很大的成效。如丹麦B&K公司侧重于振动、噪声监测技术,且该公司研制开发的振动噪声测试仪享誉全球;挪威的船舶柴油机的监测与诊断研究所遍及世界各地,并建立服务于全球的各级船级社,在国际上具有很大的影响,不过它们的测试手段和分析方法相对比较简单。
3、现代时频分析法
时域和频域分析适用基于平稳或准平稳过程的振动信号,对柴油机而言,由于其结构复杂,震源众多,其振动信号在通频带范围内均有大量能量分布,单纯用时域或频域分析法则存在分辨率不足的问题。时频分析法弥补了这一缺点。主要方法有：
1)短时傅里叶变换(STFT)
其数学表达式为:
它具有时频局部化的功能,在时频中相当于带通滤波器。当变化时可以使窗函数在整个时域上滑动,因而具有时间局部化的特点。STFT可分析非平稳信号,但对准平稳信号效果更佳,当选定g(t)后,时域分辨率不变,缺乏细化功能,反映强烈瞬变非平稳信号的能力不足。
在国外,美国是最早开展故障诊断技术研究的国家之一,早在1961年美国就成立了国家机械故障诊断研究所,1967年在美国宇航局的倡导下,成立了机械故障预防小组,从事故障机理、检测诊断技术、可靠性分析的研究以及耐久性评价等工作。目前,美国故障诊断技术在航空航天、军事、核能等尖端工业方面得到了广泛的应用,并处于世界领先地位。早在20世纪80年代中期,美国就己研制出机车、船舶柴油机故障诊断专家系统「训。近年来,waVeb。ok公司开发了一套适于内燃机振动和噪声信号分析的软件包,正推广应用到全世界内燃机研制和开发较强的知名企业。
2)Wigner时频分布
数学表达式为:
其加窗离散形式为:
Wigner时频的分布特点是信号在时频上的分布,由于窗函数g(k)的局部化性质以及 的关系,它具有对准平稳信号及非平稳信号分析的能力。
3)小波变换(Wavelet Transform)
小波变换在振动信号分析中属于一种多分辨率的时频分析方法,具有多分辨率的时频局部化、快速线性多通道带通滤波等优点,为非平稳信号的分析提供了一个有价值的工具。在实际工程应用中,常使用简单方便的二进小波变换。小波变换的数学表达式为:
的诊断方面,距实际应用还有一定距离。主要困难有:
①柴油机是一类复杂设备,表现在:柴油机是一个由曲柄连杆机构、气门机构、燃烧系统、润滑系统、冷却系统等组成的多层系统,具有系统级、子系统级、部(组)件级及零件级4个层次;柴油机的结构异常复杂,加之输入、输出不明显,因而无论是定量还是定性都难以用比较完备、准确的模型对其结构、功能、以及状态等进行有效的表达;柴油机的故障及产生故障的原因有时是模糊不清的,一个故障可能是多种因素综合作用的结果,这比简单的因果对应关系复杂得多。
②柴油机的结构、运动状态复杂,型号众多,而共性归纳不够,所以适应于某台、某型号柴油机振动信号的分析法,对另一型号的柴油机未必可行;对同一机型取不同的测点进行测量,即使故障类型相同,所测量的结果都有可能是矛盾的。
③柴油机振源多,系统传递路径复杂,故障既有“纵向性”,又有“横向性”,这一特性带来了柴油机这一复杂系统中多个故障并存的现实,多故障的同时诊断导致对故障能否准确定位这一十分困难的诊断问题。
一、基于振动信号的时频特征提取分析法
柴油机是一种高速的往复式动力机械,缸盖振动信号是反映柴油机内部各部件之间关系的极其敏感的参数,它是缸内气体燃爆压力、进排气门落座冲击和进排气门开启气流冲击等多种激励力综合作用的结果,同时还受到机身整体振动等其它因素的影响,其表பைடு நூலகம்形式既具有与工作循环有关的周期性特性,又具有非平稳时变及某些冲击特性[3],这给信号分析和诊断征兆提取带来了很大的难度。振动信号特征提取分析法的依据是振动中包含有振源信息和状态等信息,振动监测及故障诊断的出发点是在机械动力特性分析及谱分析基础上,研究柴油机运行过程中的故障原因与对应的状态,主要分析方法有:
在我国,70年代中后期一些部门和学者对故障诊断技术有所研究,但很不系统且没得到社会的认可和重视。到了80年代初期,国家政府有关部门颁布了《国营工业交通设备管理试行条例》(1983年),把故障诊断技术正式列入了企业管理法规,并提出了维修体制改革的发展方向,从而使我故障诊断技术的研究和应用得到了长足的发展,并取得了喜人的业绩。随着人们对故障诊断技术的重视,部分设备的故障诊断技术也被列为国家“八五”、“九五”和“十五”的攻关项目,传感器、数据采集仪及一些故障诊断仪器如雨后春笋般的层出不穷,有的已接近或达到国际水平。而对于柴油机故障诊断的研究略滞后于其它机械设备,依然是目前故障诊断的难点。到了80年代初,我国才开始对内燃机故障诊断做探索性研究,其中华中理工大学(华中科技大学)、武汉交通科技大学、第二炮兵工程学院、西安交通大学、清华大学、山东大学、大连理工大学、东风汽车研究所等高校及研究机构,在利用柴油机振声诊断故障方面作了大量的研究工作,并结合实际课题研制开发了相应的产品。如华中理工大学侧重于故障机理的研究,武汉交通科技大学对柴油机主要磨损故障及气门漏气故障进行了研究,如缸套活塞磨损、气阀漏气、连杆大小端轴承和主轴承磨损,并研制出DCM一11型柴油机智能诊断仪,可不解体诊断柴油机缸套活塞磨损和气阀漏气等故障,西安交通大学和东风汽车研究所都研制出了在线式铁谱分析仪。对于柴油机故障诊断方法的研究更是如火如茶的进行着,众多研究工作者都在努力探索着满足柴油机自身特性的实用性方法。
1、时域分析法
振动信号的时域特征参数主要有峰峰值、均值、均方幅值、方差、标准差、三阶距、四阶距、波形因子、脉冲因子、裕度因子等。这些特征参数由于测量比较直接,可以用于在线监测,同时也可以作为其它诊断方法的特征提取参数。
2、频域分析法
频域分析主要是通过某种变换,将振动信号从时域变换到频域,然后再进行特征提取的一种方法。处理方法有古典谱估计法和现代谱估计法。古典谱法基于FFT快速算法,包括周期图法、相关分析、相干分析、自谱、互谱、细化谱、倒频谱、传递函数、谱趋势分析等等。现代谱法包括最大熵谱估计、ARMA时序分析以及最小方差法等。古典法的优点是可以用FFT快速计算,物理意义明确;缺点是谱分辨率偏低,需要的数据量大,加窗后会产生泄露,方差性能不好。现代谱分析法具有较高的分辨率,对数据量的要求较少,但是容易产生波形失真,信噪比低。
基于振动信号的时频特征提取，但加以信息融合，则能大大改善故障诊断的准确性。
二、瞬时转速波动诊断法
柴油机曲轴的瞬时转速波动信号能反映机器的工作状态,通过对瞬时转速波动信号的分析可以得到机器运行状态和相关故障的丰富信息。正常工况下,各缸的动力性能基本一致,柴油机运转平稳,各缸瞬时转速波动虽有差异,但总在一个不大的范围内,并呈现某种规律性;但当某个气缸工作不正常时,动力的一致性遭到破坏,柴油机运转平稳性变差,转速波动信号会产生严重变形,据此可以判断其缸内工作过程的好坏。存在的不足之处在于:
④柴油机各类故障所对应的振动频率,无论从理论上还是实践中都较难准确确定,目前所采用的谱分析故障诊断方法,只是根据功率谱的形状特征,用相似比较的办法进行确定。在不同的故障形式产生相似形状功率谱图时,有可能发生误诊,给实际判断工作造成很大困难。
以某船用8V396柴油机为例，研究缸盖振动信号的重采样和故障特征提取方式，建立柴油机不同工况下的振动信号特征参数比对数据库。具体技术路线如下:
故障诊断技术的基本思想源于生物医学诊断。经过三十多年的发展，故障诊断技术在方法、手段和内容方面不断更新，现已发展为融合力学、电子学、信号与信息处理、计算机技术和人工智能等技术的一门综合性交叉学科（王衍学 2009）。美国是最早开展故障诊断技术研究的国家之一，早在 1961 年美国就成立了国家机械故障诊断研究所，1967 年在美国宇航局的倡导下，成立了机械故障预防小组，从事故障机理、检测诊断技术的研究工作。20 世纪 80 年代中期，美国就已研制出机车、船舶柴油机故障诊断专家系统（刘守道等 2000）。20 世纪 70 年代初，英国成立了机械保障与状态检测协会，奠定了故障诊断技术在英国的普及与发展（王志华 2004）。
1) 利用瞬时转速波动虽然能够确定工作不正常的缸位,但不能确定造成故障的原因。例如,缸内压力降低造成曲轴瞬时转速变化,可能是活塞环或缸套磨损引起气密性变差所致,也可能为燃油系统故障造成燃烧不充分所致等等。
2) 由于要反映一周内角速度的变化,瞬时转速测量仪就要求高频率响应,高精度,设备费用会很高;另外,现场安装、调试使用均较困难。
以下是基于简化模型柴油机瞬时转速计算和故障分析技术路线：
开始→输入柴油机参数→计算气体压力的切向力矩→计算往复惯性力及其切向力矩→