一种船用柴油机工作稳定性分析方法及装置的制造方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及柴油机
技术领域：
，尤其涉及一种船用柴油机工作稳定性分析方法及装置。【
背景技术：
】[0002]转速是船用柴油机的一个重要参数，船用柴油机转速会受到柴油机气体力矩、惯性力矩和负载力矩等的共同作用，是船用柴油机运行状况的一个综合体现。目前瞬时转速的研究随着发动机瞬态性能分析和不接触测量技术的研究得到极大的发展。在多缸内燃机的工作过程中，各气缸按照发火顺序依次做功，循环内瞬时转速存在有规律的波动，其中蕴含了反映内燃机内部工作状态的丰富信息。曲轴的瞬时转速波动信号能反映柴油机各缸的工作状态，分析瞬时转速的波动可以得到其运行状态和相关故障的信息。正常情况下，柴油机各缸的动力性能基本一致，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；当柴油机某缸因故障引起缸内压力降低时，其动力一致性遭到破坏，瞬时转速波动信号就会产生变形，据此可以判断柴油机缸内工作过程的好坏。[0003]目前，利用瞬时转速判断柴油机工作状态主要分为三类:波形分析法、转矩估计法以及多特征综合法，这三种方法都存在一定的问题。波形分析法需要对瞬时转速波形进行分析，由于瞬时转速受到因素比较复杂，波形分析法在实际工程应用中准确性差，应用范围受限；转矩估计法涉及柴油机结构参数，需要一套较为复杂的动力学模型，且计算量较大，故不利于在线监测和实时诊断；多特征综合法虽具有计算量小、不需要轴系结构参数的优点，但其要应用于工程实际却存在如何建立可靠故障标准模型的问题。各种标准模型的获得依靠经验或大量实验，工作量很大，故障的种类和程度均难于模拟。【
发明内容】[0004]鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种船用柴油机工作稳定性分析方法，用以解决现有利用瞬时转速判断柴油机工作状态的三种方法准确性差，应用范围有限，计算量较大，需要依靠经验或大量实验的问题。[0005]本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：[0006]本发明提供了一种船用柴油机工作稳定性分析方法，包括：[0007]根据不同工况对瞬时转速进行截取，获得不同工况下多组瞬时转速波形信号；[0008]采用傅立叶变换对截取的瞬时转速波形信号进行频谱分析得到瞬时转速波形信号频域幅值谱；[0009]对获取的多组瞬时转速波形信号频域幅值谱分别进行频率搜索，确定预定范围内的频域幅值峰值；[0010]根据预定范围内的频域幅值峰值，计算船用柴油机工作不稳定比USR。[0011]进一步地，还包括：[0012]对船用柴油机工作不稳定比USR进行监测，当大于预定阈值时，确定船用柴油机处于工作不稳定，记录USR大于该预定阈值的初始时刻。[0013]其中，所述预定阈值为12。[0014]进一步地，截取过程具体包括：[0015]根据工程经验转速在[600,1000]范围内最少截取45组瞬时转速信号，[1000，1500]范围内最少截取60组瞬时转速信号，[1500-2500]范围内最少截取80组瞬时转速信号，2500以上时85组瞬时转速信号。[0016]进一步地，频率搜索后确定[0.5卜5%€，0.5€+5%幻，[卜5%€汀+5%幻，[1.5卜5%f，1·5f-5%f]，[2f-5%f，2f+5%f]，[2·5f-5%f，2·5f+5%f]，[3f-5%f，3f+5%f]范围内的频域幅值，求取给定范围内的频域幅值峰值。[0017]进一步地，根据如下公式计算所述船用柴油机工作不稳定比：[0018]其中，S1~S6分别为不同频率范围内的频域幅值峰值，沉~；^:为船用柴油机处于正常状态时测取多组瞬时转速数据求取不同频率范围内频域幅值峰值后计算的峰值均值。[0019]本发明还提供了一种船用柴油机工作稳定性分析装置，包括：[0020]采集模块，用于根据不同工况对瞬时转速进行截取，获得不同工况下多组瞬时转速波形信号；[0021]计算分析模块，用于采用傅立叶变换对截取的瞬时转速波形信号进行频谱分析得到瞬时转速波形信号频域幅值谱;对获取的多组瞬时转速波形信号频域幅值谱分别进行频率搜索，确定预定范围内的频域幅值峰值;根据预定范围内的频域幅值峰值，计算船用柴油机工作不稳定比USR。[0022]进一步地，还包括：[0023]监测模块，用于对船用柴油机工作不稳定比USR进行监测，当大于预定阈值时，确定船用柴油机处于工作不稳定，记录USR大于该预定阈值的初始时刻。[0024]进一步地，所述采集模块根据工程经验转速在[600，1000]范围内最少截取45组瞬时转速信号，[1000,1500]范围内最少截取60组瞬时转速信号，[1500-2500]范围内最少截取80组瞬时转速信号，2500以上时85组瞬时转速信号。[0025]进一步地，所述计算分析模块具体用于，采用傅立叶变换对截取的瞬时转速波形信号进行频谱分析得到瞬时转速波形信号频域幅值谱;对获取的多组瞬时转速波形信号频域幅值谱分别进行频率搜索，确定[0.5f-5%f，0.5f+5%f]，[f-5%f，f+5%f]，[1.5f-5%f，1·5f-5%f]，[2f-5%f，2f+5%f]，[2·5f-5%f，2·5f+5%f]，[3f-5%f，3f+5%f]范围内的频域幅值，求取给定范围内的频域幅值峰值;然后根据如下公式计算所述船用柴油机工作不稳定比：[0026]其中，S1~S6分别为不同频率范围内的频域幅值峰值，幻~；^为船用柴油机处于正常状态时测取多组瞬时转速数据求取不同频率范围内频域幅值峰值后计算的峰值均值。[0027]本发明有益效果如下：[0028]本发明提出可应用于检测船用柴油机不稳定性的表现特征，实现对船用柴油机工作不稳定性进行定量评估，本发明提出的方法具有计算简单准确，计算结果具有明确指向性，适用于所有类型的船用柴油机(直列机和V型机），不依赖于经验或大量实验。[0029]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】[0030]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。[0031]图1为本发明实施例所述方法的流程示意图；[0032]图2为本发明实施例所述方法采用的的船用柴油机瞬时转速采集系统的基本组成示意图；[0033]图3为本发明实施例对瞬时转速进行频谱分析的过程；[0034]图4为本发明实施例对船用柴油机求取不稳定比的过程；[0035]图5为本发明实施例所述装置的结构示意图。【具体实施方式】[0036]下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。[0037]首先结合附图对本发明实施例所述方法进行详细说明。[0038]如图1所示，图1为本发明实施例所述方法的流程示意图，主要包括:根据不同工况对瞬时转速进行截取，获得不同工况下多组瞬时转速波形信号;采用傅立叶变换对截取的瞬时转速波形信号进行频谱分析得到瞬时转速波形信号频域幅值谱;对获取的多组瞬时转速波形信号频域幅值谱分别进行频率搜索，确定预定范围内的频域幅值峰值;根据预定范围内的频域幅值峰值，计算船用柴油机工作不稳定比USR。[0039]本发明实施例所述方法通过船用柴油机瞬时转速采集系统获取柴油机瞬时转速信号，并对整周期瞬时转速信号进行频谱分析，得到〇.5谐次，1倍频，1.5倍频，2倍频，2.5倍频，3倍频及其伴随频域内幅值峰值。根据多组瞬时转速的多阶次频域幅值峰值求取船用柴油机各工况下的不稳定比USR(UnstableRate)，利用不稳定比判断船用柴油机工作不稳定程度及出现时间。[0040]图2示出了本发明实施例所述方法所使用的船用柴油机瞬时转速采集系统的基本组成示意图，该采集系统由上止点传感器、瞬时转速传感器、瞬时转速采集装置组成，最终能够输出瞬时转速信号，上止点传感器信号起到保证整工作周期采样瞬时转速信号的作用。[0041]图3示出了本发明对根据不同工况对瞬时转速进行截取，获得不同工况下多组瞬时转速波形信号，信号截取过程以转速为依据，根据工程经验转速在[600，1000]范围内最少截取45组瞬时转速信号，[1000，1500]范围内最少截取60组瞬时转速信号，[1500-2500]范围内最少截取80组瞬时转速信号，2500以上时85组瞬时转速信号。采用傅立叶变换(FFT)对截取的瞬时转速波形信号进行频谱分析得到瞬时转速波形信号频域幅值谱。[0042]图4示出了本发明对船用柴油机求取不稳定比的过程，对获取的多组瞬时转速波形信号频域幅值谱分别进行频率搜索，确定[0.5f-5%f，0.5f+5%f]，[f-5%f，f+5%f]，当前第1页1 2