第六章往复机械要点分析.ppt

东北大学设备诊断工程中心 第六章　往复机械故障诊断 6.1　概述 6.2　往复机械基础知识 6.3　往复机械的性能检测 6.4　发动机振动的传递特性的研究 6.5　往复机械运动件磨损状态的监测 6.2　往复机械基础知识 图6.9　柴油机 　筒形活塞式柴油机；　十字头式柴油机 6.3　往复机械的性能监测 6.3.4　用互相关函数检测工作过程的均衡性 　　将示功图（角度域）进行谱分析（互相关函数　　时差域），可获取深层次信息； 　　互相关函数曲线峰值反映两个信号之间的相关程度，以 １为最大值；峰值所对应的横坐标（时间　），代表两个信 号之间的时延　　即对应两个气缸之间的发火间隔角； 　　互相关分析提供了检测多缸发动机各缸工作均衡性的途 径，诊断各缸压力、做功的均匀一致性，发火间隔的均匀一 致性；（参见图6.12） 　　互相关分析提供了检测单缸工作稳定性的途径，如果稳定，在同点（如排气冲程上止点）触发采样的前提下，互相关函数曲线峰值应为１，峰值对应的时延应为零。 　　　　　　　　　　　　　计　算　　　　　　　提　示 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　趋势分析 　 6.5　往复机械运动件磨损状态的监测 　　内燃机的性能比较复杂，监测内容比较多，主要分为以 下10个子系统： 　　⑴　发电机功率和摩擦损失的监测； 　　⑵　各缸功率的平衡； 　　⑶　各缸压缩力的平衡； 　　⑷　燃油喷射系统； 　　⑸　增压系统（包括增压器）　　 　　⑹　排气系统； 　　⑺　曲柄箱漏气量； 　　⑻　润滑油系统； 　　⑼　冷却水系统； 　　⑽　轴承等。 　　子系统常有近百个零部件组成，有众多参数需要监测。 因此，选择好敏感参量，实现对其准确的测量，是后续一系 列研究工作的前提基础。 图6.10　示功图分析 6.3.1　燃烧状态监测 　　燃烧过程描述　　着火滞燃期、燃烧速度、燃烧量、燃 烧不完全等。 　　燃烧过程影响因素　　燃油品质、预热温度、喷油器状 态等。 　　气缸压力监测　　检查 燃烧状态，以保证效率、防 止积炭，以防组件磨损。 　　示功图监测　　可从中 识别以下信息：（见图6.10） 　　⑴　最高燃烧压力 　　它与着火滞燃期有关并影响初期的放热速度； 　　⑵　在膨胀线上某一固定曲柄转角时缸内压力 　　它给出了有关过后燃烧和燃烧阻滞的信息； 　　⑶　着火时刻 　　此参数意味着着火滞燃和燃烧阻滞的综合； 　　⑷　压缩压力 　　表征气阀、活塞环及缸套的状态；（密闭性） 　　⑸　平均指示压力 　　效验各缸间的功率是否平衡。 6.3.2　增压系统监测 　　废气涡轮增压器是大型柴油机必备辅助设备（小型高速 柴油机除外），一个典型的增压系统监测装置应具有下列功 能： 　　⑴　涡轮效率的监测； 　　⑵　压气机效率的监测； 　　⑶　中冷器阻力的监测； 　　⑷　中冷器效率的监测。 　　需要检测参量： 　　　　涡轮膨胀比、涡轮的进出废气温度、增压器转速； 　　　　压气机的压力升高比、压气机的进出空气温度； 　　　　中冷器前后冷却水温度、测量中冷器后增压空气的 温降——以确定中冷器的效率； 　　　　测量中冷器前后增压空气的压力降——以确定中冷 器的污染程度； 　　　　测量小型高速柴油机空气滤清器的前后压差——确 定是否堵塞； 6.3.3　排气系统监测 　　对于排气系统必须监测： 　　排气压力、总管排气温度、排气烟度、排气成分 　　各缸支管排气温度　　反映进气阀、排气阀、喷油器的 工作状态； 　　瞬时排气温度　　可有效反映喷油器空负荷状态下的性 能。 图6.12　I缸不均衡时气缸压力的互相关图 　　因此，互相关分析可以用于发动机的工作状态监测、故 障诊断。 6.3.5　柴油机的性能监测 　　衡量柴油机性能的最终指标是耗油量。 　　影响耗油量的因素有：喷油定时、喷油设备状态、进气 和排气系统、分油机的正确使用、燃油的预热、中冷器等。 　　柴油机性能监测流程：（参考图6.13） 　　测量压电示功图并进行自动参数识别； 　　结合必要的相关参数测量（温度、压力、压力降、耗油 量、转速等）； 　　以各种参量的限值为标准，经进行计算机程序计算、分 析、判定； 　　使监测系统可实施如下功能： 　　状态显示、数据存储、信息查询、趋势分析、超限报警。 压电示功图 记录有劣化倾向的工作参数 例如： 温度压力 压力降 燃油消耗量 转速等 推定出： ●发动机的状态　（燃油消耗量）　 ●各缸的平均值　 ●标准值　　　　 ●测量值和标准　值间的偏离