船用柴油機作為整個船舶動力系統(tǒng)最為重要的組成部分，其運行狀態(tài)的好壞直接關系到船舶的安全和穩(wěn)定。安全可靠的進排氣系統(tǒng)是柴油機正常工作的重要保證，而氣閥是進排氣系統(tǒng)最為關鍵的部件之一。柴油機缸內(nèi)高溫高壓氣體的沖擊、金屬氧化物的腐蝕以及與閥座頻繁的撞擊，使柴油機氣閥成為最容易發(fā)生故障的部件之一。如果氣閥有漏氣故障，則會造成柴油機氣缸壓力降低，輸出功率下降，燃油消耗率增加，甚至會發(fā)生氣閥吹穿致使增壓器葉片破損的事故，嚴重影響柴油機安全運行。本文對聲發(fā)射監(jiān)測技術在船用中速柴油機氣閥漏氣監(jiān)測中的應用進行了研究，采用理論分析與實驗分析相結合研究手段，通過分析氣閥漏氣聲發(fā)射的產(chǎn)生機理和信號特征來監(jiān)測柴油機氣閥密封狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)氣閥漏氣故障，以避免柴油機惡性事故的發(fā)生，研究具有理論意義和工程應用價值，主要內(nèi)容如下：（1）以船用中速柴油機6DK20為研究對象，利用FLUENT計算氣閥密封正常及漏氣狀態(tài)下氣體對缸蓋的瞬態(tài)激勵。利用ANSYS進行流固耦合計算，計算不同氣閥密封狀態(tài)下的缸蓋表面聲發(fā)射信號，結果表明氣閥漏氣會引起信號峰峰值和均方根值增加，且漏氣越嚴重增加幅度越大。（2）在6DK20型柴油機上進行排... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 氣閥漏氣診斷技術研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及技術路線
第2章 氣閥漏氣聲發(fā)射信號數(shù)值計算
    2.1 氣閥漏氣聲發(fā)射產(chǎn)生機理
    2.2 流體動力學基本理論
        2.2.1 流體運動的基本概念及方程
        2.2.2 湍流模型
    2.3 FlUENT 計算軟件
    2.4 計算對象及計算流程
    2.5 氣缸及缸蓋內(nèi)部流動計算
        2.5.1 流體模型建立及網(wǎng)格劃分
        2.5.2 流體仿真及分析
    2.6 缸蓋表面聲發(fā)射信號計算
        2.6.1 聲發(fā)射波動方程及物理效應
        2.6.2 ANSYS 軟件及流固耦合理論
        2.6.3 模型建立及網(wǎng)格劃分
        2.6.4 邊界條件設定
        2.6.5 計算結果
        2.6.6 試驗驗證
    2.7 本章小結
第3章 氣閥漏氣故障模擬試驗
    3.1 測試系統(tǒng)及故障模擬試驗
        3.1.1 試驗對象
        3.1.2 試驗方案
        3.1.3 測點布置及測試系統(tǒng)
    3.2 試驗數(shù)據(jù)分析
        3.2.1 非燃燒狀態(tài)數(shù)據(jù)分析
        3.2.2 燃燒狀態(tài)時域特征參數(shù)提取
        3.2.3 燃燒狀態(tài)頻域特征參數(shù)提取
    3.3 本章小結
第4章 聲發(fā)射信號的 EMD 特征參數(shù)提取研究
    4.1 本征模分量概念及其數(shù)學模型
        4.1.1 本征模分量的概念
        4.1.2 本征模分量的數(shù)學模型
    4.2 EMD 分解實現(xiàn)方法
    4.3 基于 EMD 分解的聲發(fā)射信號特征識別
        4.3.1 缸蓋聲發(fā)射信號的 EMD 分解
        4.3.2 基于 EMD 分解的聲發(fā)射信號特征參數(shù)提取
    4.4 本章小結
第5章 氣閥漏氣監(jiān)測系統(tǒng)樣機開發(fā)與驗證
    5.1 氣閥漏氣監(jiān)測系統(tǒng)框架設計與硬件選型
        5.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)總體框架設計
        5.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件選型
    5.2 手持式信號采集控制器開發(fā)
        5.2.1 采集控制器功能需求及控制流程
        5.2.2 采集控制器芯片和開發(fā)平臺
        5.2.3 單片機電源模塊設計
        5.2.4 單片機與顯示模塊設計
        5.2.5 單片機與上位機通信設計
        5.2.6 單片機鍵盤和 JTAG 調(diào)試電路
    5.3 上位機軟件開發(fā)與系統(tǒng)驗證
        5.3.1 Labview 軟件開發(fā)平臺
        5.3.2 上位機軟件主要模塊
        5.3.3 通訊模塊
        5.3.4 數(shù)據(jù)采集與自檢
        5.3.5 數(shù)據(jù)處理與故障診斷
        5.3.6 數(shù)據(jù)查詢與數(shù)據(jù)庫
        5.3.7 系統(tǒng)驗證
    5.4 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于EMD的膠合板損傷聲發(fā)射信號特征提取及神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別[J]. 徐鋒,劉云飛.  振動與沖擊. 2012(15)
[2]徑向基函數(shù)網(wǎng)絡用于船用柴油機智能診斷的研究[J]. 陳丹,黃加亮,蔡振雄.  武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2004(04)
[3]流固耦合應用研究進展[J]. 郭術義,陳舉華.  濟南大學學報(自然科學版). 2004(02)
[4]汽車發(fā)動機各缸工作不均勻性的一種在線監(jiān)測方法[J]. 劉世元,杜潤生,史鐵林,楊叔子.  中國機械工程. 2001(10)
[5]基于時序分析與神經(jīng)網(wǎng)絡的氣閥機構故障診斷[J]. 夏勇,商斌梁,張振仁,薛模根,郭明芳.  機械設計與研究. 2001(01)
[6]小波包改進算法及其在柴油機振動診斷中的應用[J]. 劉世元,杜潤生,楊叔子.  內(nèi)燃機學報. 2000(01)
[7]船舶柴油機監(jiān)測與故障診斷技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 楊建國,王曉武.  中國航海. 1999(02)
[8]發(fā)電用柴油機氣門漏氣故障的振動診斷研究[J]. 楊建國,馮春晃,周軼塵.  武漢交通科技大學學報. 1997(01)

碩士論文
[1]基于聲發(fā)射檢測的閥門泄漏可視化診斷技術研究[D]. 楊晶.長沙理工大學 2013
[2]斜拉橋關鍵構件腐蝕損傷聲發(fā)射監(jiān)測技術[D]. 丁穗坤.大連理工大學 2011
[3]離心水泵葉輪工作曲面有限元分析及優(yōu)化設計[D]. 胡佳偉.西北農(nóng)林科技大學 2011
[4]大流量離心壓縮機首級葉輪流固耦合數(shù)值模擬[D]. 王毅.大連理工大學 2010
[5]船用智能化柴油機熱力參數(shù)監(jiān)測與診斷技術研究[D]. 王洪鋒.武漢理工大學 2008



本文編號：3507323