多缸柴油机瞬时转速故障诊断虚拟仪器设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义

1.1．研究意义

柴油机作为—种复杂动力机械, 其运行状态监测和故障诊断技术越来越受到人们的关注。柴油机广泛应用于石油钻井、动力发电、铁路牵引、工程机械及各种船舶动力等领域, 其运行状态的好坏, 直接影响到整个机组的工作状况。因此, 对其进行状态监测和故障诊断, 确保系统正常、安全运行, 处于最佳运行工况, 提高设备的维修质量和效率是十分必要的。现代柴油机故障诊断技术中常用的有各种基于振动信号的时频分析法、瞬时转速波动法、铁谱及光谱分析法、灰色系统理论诊断法、神经网络诊断法及专家系统诊断法等等。每一种方法都各有利弊，选择一个合适的故障诊断方法对于柴油机的稳定运行有着很大的帮助。适合的故障诊断方法必须有着便捷性，经济性，实用性和可靠性。随着现代科学技术的发展以及自动化程度的提高, 柴油机故障诊断技术已从最开始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。和其它类型机械的故障诊断一样, 柴油机故障诊断首先必须对故障机理进行研究, 并以故障信号的检测及处理为基本技术, 以故障信号处理和特征提取理论为基本理论, 以基于信号处理及特征提取的故障类型识别为基本方法。^[1]传统的测试速度方法是采用专用的硬件电路来测试的，仪器存在着显示不够直观、不便修改和灵活性不高等问题。随着虚拟仪器技术的迅速发展，利用labview提供的图形化编程环境，用户可以灵活地开发出所需要的瞬时转速测试仪，此方法有简单、可靠及建立系统快等特点。^[2]

2. 研究的基本内容与方案

2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1. 设计的基本内容

(1) 学习转速的测试技术，并完成转速传感器选型；

(2) 学习研究瞬时转速的提取技术，分析影响瞬时转速测量精度的因素，提出提高瞬时转速测量精度的方法；

(3) 学习虚拟仪器软件编程，熟练掌握LabVIEW软件的数据处理、数据存储、波形显示等编程；

(4) 在分析柴油机曲轴飞轮系统动力学特性的基础上，建立简化的柴油机瞬时转速计算模型，进行故障模拟，通过实测信号的分析处理，提取用于柴油机故障诊断的特征参数，利用这些瞬时转速特征参数能够准确判断柴油机是否有故障及找出故障气缸；

(5) 编写瞬时转速分析及参数提取软件包并进行调试，要求能够实际应用；

(6) 编写瞬时转速分析及参数提取软件包的安装使用说明书；

(7) 完成毕业设计论文。

2.2.设计目标

发动机的瞬时转速信号可以判断多缸发动机各缸的做功情况，在多缸柴油机的状态监测与故障诊断中起着重要作用，本次设计将研究如何从瞬时转速信号中提取发动机瞬时转速，利用信号处理方法结合内燃机学知识，从瞬时转速中提取表征发动机工作状态的特征，组成特征参数向量，能够对发动机状态进行比较准确的判断，可用于发动机状态监测或故障诊断。瞬时转速信息提取及特征参数向量的计算分析将用软件一步完成，且该软件将具有参数设置、波形显示、特征参数向量显示等功能。

本次毕业设计采用的发动机瞬时转速测量系统硬件包括磁电传感器、数据采集卡、计算机; 软件将用LABVIEW开发。整个系统可以实时完成数据采集、瞬时转速的计算、处理、显示工作,可以自动提取瞬时转速的特征参数。瞬时转速的测量一般采用磁电传感器和齿轮测取信号经计算处理得到。

2.3.拟采用的技术方案及措施：

(1) 查阅相关书籍和文献，了解船用内燃机瞬时转速的基本知识，；

(2) 研究国内外内燃机瞬时转速测试分析的科研成果，通过查阅资料熟练掌握内燃机瞬时转速分析方法，完成柴油机瞬时转速传感器的选型；

(3) 熟悉LabVIEW软件开发平台，结合相应驱动程序，开发高效的测试分析软件，完成数据采集卡的选型，实现数据采集，实时记录数据，实现工作过程的完善程度分析和各项性能指标的评估；

(4) 进行发动机台架试验，进行柴油机的多个故障模拟，得出测试分析结果，研究发动机瞬时转速特性，从瞬时转速中提取表征发动机工作状态的特征，组成特征向量参数，能够对发动机状态进行比较准确的判断；

(5) 最后修改完善程序，并最终实现人机界面友好，软件使用简单可靠，测量及分析结果正确。

本论文的技术路线见图1（见附件）

图1. 论文技术路线图(见附件）

3. 研究计划与安排

3.进度安排

1-3周：文献资料查阅，英文文献翻译，撰写文献综述；

4-5周：学习labview，matlab软件，传感器及数据采集卡选型；

4. 参考文献（12篇以上）

4.参考文献

[1]曹龙汉, 曹长修, 孙颖楷,等. 柴油机故障诊断技术的现状及展望[j]. 重庆大学学报:自然科学版, 2001,24(6):134-138.

[2]李洁. 利用瞬时转速和扭振信号诊断柴油机故障的应用研究[d]. 武汉理工大学, 2005.