船舶柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)研究.pdf

1、船舶柴油機(jī)是船舶的動(dòng)力之源，是保障船舶安全航行的關(guān)鍵。目前，船舶柴油機(jī)正朝著大功率、高強(qiáng)載和智能化方向發(fā)展，其中其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)屬于智能化柴油機(jī)的三大核心技術(shù)之一，因此開(kāi)展船舶柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究具有重要的意義。柴油機(jī)作為一種復(fù)雜的往復(fù)動(dòng)力機(jī)械，故障的表現(xiàn)形式多，要實(shí)現(xiàn)其綜合監(jiān)測(cè)診斷是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，技術(shù)難度大。論文作者根據(jù)船舶柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，圍繞單缸失火和功率不足等故障，采用理論計(jì)算和試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，進(jìn)

2、行了基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法和以示功圖為主的熱力參數(shù)法的船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)研究，取得了如下主要研究成果： (1)通過(guò)分析基于簡(jiǎn)化模型的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速仿真計(jì)算方法的特點(diǎn)和不足，提出了一種基于柔性體模型的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速仿真計(jì)算方法，即通過(guò)建立柴油機(jī)及動(dòng)力裝置的軸系當(dāng)量模型，將包括氣缸壓力在內(nèi)的激勵(lì)力按諧次作用在軸系的質(zhì)點(diǎn)(慣量)上，求出質(zhì)點(diǎn)(慣量)的扭角響應(yīng)再計(jì)算其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。仿真計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比表明：基于柔性體模型的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)

3、果與實(shí)際更吻合?？紤]不同阻尼大小的仿真計(jì)算表明：基于柔性體模型的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算精度主要與軸系當(dāng)量系統(tǒng)的剛度和慣量有關(guān)。 (2)進(jìn)行了基于柔性體模型的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速故障仿真計(jì)算，揭示了柴油機(jī)單缸功率不足的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)規(guī)律，提出了采用最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)率作功峰值的無(wú)量綱參數(shù)診斷柴油機(jī)單缸功率不足故障，并定位到故障缸的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速診斷新方法，并在船舶柴油機(jī)上得到應(yīng)用。 (3)以6L16/24型船舶柴油機(jī)為研究對(duì)象，利用AVL B

4、oost軟件建立了一維數(shù)值模型，試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了8種引起柴油機(jī)功率不足故障的仿真計(jì)算，從理論上分析了不同故障對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)氣體壓力的影響，提取了反映氣缸做功能力不足故障的6個(gè)示功圖性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)了不同故障對(duì)示功圖性能參數(shù)的影響不同，同一故障不同故障程度對(duì)示功圖性能參數(shù)變化影響基本相同的規(guī)律。 (4)在虛擬儀器平臺(tái)下成功研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的船舶柴油機(jī)數(shù)字化監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用多參數(shù)多方法實(shí)現(xiàn)了船舶柴油

5、機(jī)缸內(nèi)工作狀態(tài)、功率輸出、增壓器性能、燃油系統(tǒng)和進(jìn)排氣等系統(tǒng)的數(shù)字化監(jiān)測(cè)，所有參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。特別是在該系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和示功圖測(cè)量分析軟件模塊，實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和氣缸壓力示功圖的測(cè)量分析和性能參數(shù)計(jì)算。 (5)利用船舶柴油機(jī)數(shù)字化監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行了船舶柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和示功圖法監(jiān)測(cè)診斷的故障模擬試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明：瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法和示功圖法可有效診斷柴油機(jī)單缸功率不足的故障，并可定位到故障缸。