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基于集总经验模态分解和极坐标表示的瞬时转速诊断方法

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中国机械工程 2017年第15期28卷 1848-1853,1861页

作者：王帅向阳王磊武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室武汉430063

为解决瞬时转速方法在诊断多缸中高速V型机发生失火故障时,存在的特征参数难以提取、诊断精度不高等问题,以发火间隔角不均匀的某V12柴油机为对象,进行了基于集总经验模态分解(EEMD)和极坐标表示的诊断方法研究。结果表明:构成本征模态... 详细信息

为解决瞬时转速方法在诊断多缸中高速V型机发生失火故障时,存在的特征参数难以提取、诊断精度不高等问题,以发火间隔角不均匀的某V12柴油机为对象,进行了基于集总经验模态分解(EEMD)和极坐标表示的诊断方法研究。结果表明:构成本征模态函数IMF6分量的主频率为8.3Hz(0.5谐次),经过EEMD分解提取了0.5谐次成分,其幅值可作为判别单缸失火故障的特征值;将0.5谐次相位及其变化规律与极坐标表示结合,能够直观准确地定位故障。

关键词：集总经验模态分解瞬时转速单缸失火极坐标表示故障定位

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基于瞬时转速的增压柴油机指示转矩估计

内燃机学报 2015年第3期33卷 272-278页

作者：李刚黄英张付军夏萌北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为了提高动态工况平均指示转矩的估计精度,首先结合理论与试验分析得到了发动机平均指示转矩与1谐次缸压幅值和相角的计算式;进而通过试验标定了发火谐次转速幅值与1谐次缸压幅值的线性关系,同时根据1谐次缸压幅值、1谐次纯燃烧缸压相... 详细信息

为了提高动态工况平均指示转矩的估计精度,首先结合理论与试验分析得到了发动机平均指示转矩与1谐次缸压幅值和相角的计算式;进而通过试验标定了发火谐次转速幅值与1谐次缸压幅值的线性关系,同时根据1谐次缸压幅值、1谐次纯燃烧缸压相角和进气压力计算1谐次缸压相角;最终利用DSP数据处理系统实现了发火谐次转速幅值的在线实时计算.利用试验验证了该方法不需要重构缸压,满足在线指示转矩估计算法实时性要求,在恒转速增减转矩过程中获得了相对平均误差为3.07%,的转矩估计结果.

关键词：增压柴油机瞬时转速离散傅里叶变换转矩估计

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阶次分析的非平稳工况瞬时转速波动提取方法

机械设计与制造 2022年第8期378卷 88-90,94页

作者：刘永谷立臣胡子凌湖北汽车工业学院机械工程学院湖北十堰442002 长安大学工程机械学院陕西西安710064 西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710054

由于存在测量误差,直接测量的时域转速波动并不是其真实的波动。为了获得非平稳转速工况下的瞬时转速波动,提出了在阶次谱中提取瞬时转速波动幅值的方法。将时域中测得的瞬时转速信号从时域转换到角度域,再进行短时傅立叶变换得到阶次... 详细信息

由于存在测量误差,直接测量的时域转速波动并不是其真实的波动。为了获得非平稳转速工况下的瞬时转速波动,提出了在阶次谱中提取瞬时转速波动幅值的方法。将时域中测得的瞬时转速信号从时域转换到角度域,再进行短时傅立叶变换得到阶次频谱图,通过提取一阶次的转速波动信号从而得到转速波动幅值特征。实验研究表明,此方法能较好地提取转速斜坡、正弦、阶跃工况下的波动,为非平稳工况下的瞬时转速波动幅值特征提取提供了参考和借鉴。

关键词：非平稳工况瞬时转速转速波动提取方法

传感器工作间隙对内燃机瞬时转速测量的影响机理及规律

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内燃机学报 2014年第5期32卷 466-473页

作者：王媛文董大伟闫兵西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为研究传感器工作间隙变化引起瞬时转速测量误差的机理,从磁电传感器电压特性出发,考虑传感器支架振动、齿盘安装偏心及曲轴弯曲振动3种因素,推导得到工作间隙变化情况下输出电压和瞬时转速的统一表达式,并对转速测量误差进行了量化,阐... 详细信息

为研究传感器工作间隙变化引起瞬时转速测量误差的机理,从磁电传感器电压特性出发,考虑传感器支架振动、齿盘安装偏心及曲轴弯曲振动3种因素,推导得到工作间隙变化情况下输出电压和瞬时转速的统一表达式,并对转速测量误差进行了量化,阐明了作用机理;研究了各因素对瞬时转速误差影响规律,得出满足工程误差(角位移小于0.1°)要求限值的计算方法;研究了基准电压对瞬时转速误差的影响规律,得出取0基准电压可消除3个因素中调幅部分影响的结论.为改善瞬时转速测量精度提供了理论依据.

关键词：内燃机传感器工作间隙瞬时转速测量误差机理

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船舶推进轴系瞬时转速的测试与分析

舰船科学技术 2022年第7期44卷 122-127页

作者：胡以怀高雨颀胡光忠朱一多方云虎上海海事大学上海201306 招商局金陵鼎衡船舶有限公司江苏扬州225217

瞬时转速作为柴油机缸内燃烧状态的监测参数一直受到重视,但对船舶推进轴系瞬时转速的诊断应用研究目前还不多。为了解船舶推进轴系不同部位瞬时转速的波动特征,分别在自动化机舱实验室和远洋实习船上对柴油主机飞轮端、水力测功器轴段... 详细信息

瞬时转速作为柴油机缸内燃烧状态的监测参数一直受到重视,但对船舶推进轴系瞬时转速的诊断应用研究目前还不多。为了解船舶推进轴系不同部位瞬时转速的波动特征,分别在自动化机舱实验室和远洋实习船上对柴油主机飞轮端、水力测功器轴段和船舶尾轴段的瞬时转速进行测试与分析,证实了船舶主机飞轮端的瞬时转速受螺旋桨的影响较小,可以反映柴油主机各缸内的燃烧状态,也验证了尾轴段的瞬时转速可以反映螺旋桨的工作状态。可以利用船舶尾轴段瞬时转速的转速波动特性和频率特性判断螺旋桨的工作状态,为利用推进轴系的瞬时转速进行船舶推进装置的状态监测和故障诊断奠定了基础。

关键词：推进轴系瞬时转速柴油主机螺旋桨故障诊断

基于一缸缸压和瞬时转速的内燃机分缸燃烧状态估计

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内燃机工程 2016年第4期37卷 20-27页

作者：王金力杨福源欧阳明高李建秋清华大学汽车工程系北京100084 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

提出了一种基于曲轴瞬时转速分析和一个缸压传感器结合进行发动机的分缸燃烧状态估计的方法。试验研究表明:基于刚性模型和曲轴瞬时转速分析估计得到的各缸指示转矩误差有相似性,装有缸压传感器的参考缸可以得到误差信号并用于修正其他... 详细信息

提出了一种基于曲轴瞬时转速分析和一个缸压传感器结合进行发动机的分缸燃烧状态估计的方法。试验研究表明:基于刚性模型和曲轴瞬时转速分析估计得到的各缸指示转矩误差有相似性,装有缸压传感器的参考缸可以得到误差信号并用于修正其他缸指示转矩估计结果,修正后指示转矩估计误差大幅降低。根据估计的指示转矩可以分析各缸的燃烧状态参数,平均指示有效压力估计值误差小于0.05MPa,最大燃烧转矩位置误差小于3°。与只采用曲轴转速信号相比,模型不依赖复杂算法并具有较高精度,鲁棒性更好。

关键词：内燃机瞬时转速缸压曲轴动力学燃烧状态估计

A/D采样方式测量瞬时转速的误差影响因素分析

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机械设计与制造 2022年第6期376卷 69-72页

作者：刘永李捷龚立雄湖北汽车工业学院机械工程学院湖北十堰442002 湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068

工程应用和实验研究中常采用瞬时转速作为设备运行的监测、控制信号。为了分析采用A/D采样软件计数方式测量瞬时转速引入误差的原因及影响因素,采用理论分析及实验验证的方法定量地分析采样频率及转速对误差大小的影响规律。研究结果表... 详细信息

工程应用和实验研究中常采用瞬时转速作为设备运行的监测、控制信号。为了分析采用A/D采样软件计数方式测量瞬时转速引入误差的原因及影响因素,采用理论分析及实验验证的方法定量地分析采样频率及转速对误差大小的影响规律。研究结果表明:采样点不能落在方波高、低电压的跳变点上,导致每个周期重构波形与原始波形经历的时间不同,是引入测量误差的主要原因;引入测量误差与采样频率成正比关系,与转速成反比关系;在一定转速范围内选择较高的采样频率可以显著地降低测量误差、提高测量精度。

关键词：瞬时转速测量方法测量误差 A/D采样采样频率误差分析

基于自适应短时Chirp-Fourier变换的瞬时转速估计及应用

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机械工程学报 2015年第14期51卷 8-14页

作者：赵明林京廖与禾曹军义西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 陕西省机械产品质量保障与诊断重点实验室西安710054

回转设备的瞬时转速是实现故障诊断的重要参数之一,也是提取表征设备运行状态其他关键参数的基本前提。针对传统短时傅里叶变换方法存在瞬时转速估计精度不足的问题,提出一种基于自适应短时Chirp-Fourier变换的瞬时转速估计方法。该方... 详细信息

回转设备的瞬时转速是实现故障诊断的重要参数之一,也是提取表征设备运行状态其他关键参数的基本前提。针对传统短时傅里叶变换方法存在瞬时转速估计精度不足的问题,提出一种基于自适应短时Chirp-Fourier变换的瞬时转速估计方法。该方法建立调频参数的自适应选取策略,可根据信号的时频分布特性对信号进行自适应匹配分解,不但提高了计算效率,而且避免了谱图模糊问题,实现瞬时转速的精确估计。在此基础上结合信号解调技术,形成无键相幅值相位解调方法,并成功应用于变工况下的齿轮箱故障诊断。

关键词： Chirp-Fourier变换瞬时转速短时傅里叶变换脊线搜索

瞬时转速方法在船用多缸柴油机故障诊断中的应用研究

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瞬时转速方法在船用多缸柴油机故障诊断中的应用研究

作者：杨远涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

基于瞬时转速信号的柴油机故障诊断技术,具有经济性能好、操作简便、适合长期在线测量等优点,能够监测和诊断出各气缸实时的工作状态,对该方法的研究具有重要意义。目前该方法主要应用在气缸数较少、发火间隔角较大的柴油机。对于气缸... 详细信息

基于瞬时转速信号的柴油机故障诊断技术,具有经济性能好、操作简便、适合长期在线测量等优点,能够监测和诊断出各气缸实时的工作状态,对该方法的研究具有重要意义。目前该方法主要应用在气缸数较少、发火间隔角较大的柴油机。对于气缸发火区间重叠、做功能力均衡性较差的多缸柴油机,由于气缸间耦合作用较强,一般的特征参数难以对故障程度和故障气缸位置进行准确的诊断。本文根据多缸柴油机工作特点,针对单缸漏油和熄火故障,通过仿真和实验结合分析,对基于瞬时转速波形特征的诊断方法在多缸柴油机中的应用进行研究,主要研究工作如下:(1)针对16缸船用柴油机的工作原理,对曲柄连杆运动学进行分析,分别建立了轴系简化模型和当量模型,对瞬时转速进行仿真计算,通过实测信号与仿真结果进行对比,验证了瞬时转速仿真模型的准确性。(2)研究了气缸故障的程度、位置对瞬时转速波形的影响规律,根据气缸工作状态和瞬时转速的内在关系,明确故障诊断机理,提出了能够有效反映出故障信息的特征参数,确立了基于瞬时转速平均波动率的故障诊断规则。同时讨论了柴油机实际运行中仿真参数波动性对仿真结果的影响。(3)通过故障模拟实验,确立了柴油机瞬时转速信号测量和处理的流程,针对实测信号提取几种常见的波形特征参数;分析各种波形特征参数在不同故障程度下的分布规律;对比了各种波形特征参数对故障信息的敏感程度,分析了从中提取出有效的故障特征参数的可能性。(4)从波形特征参数中提取出故障特征参数,对故障程度和故障气缸位置进行准确的判断;统计各状态下故障特征参数分布规律,计算隶属度函数,建立故障诊断模型;最后通过测试库样本验证了诊断模型的准确性。

关键词：多缸柴油机瞬时转速故障诊断