柴油机排气噪声特征提取方法及故障诊断研究.pdf

《柴油机排气噪声特征提取方法及故障诊断研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2012年第11期柴油机排气噪声特征提取方法及故障诊断研究尹刚，张英堂，李志宁，程利军，张光(军械工程学院火炮工程系，石家庄050003)摘要：柴油机的排气噪声中含有很多能反映柴油机故障的有用信息，因此从排气噪声中提取有效的特征向量可用于柴油机故障诊断。通过对柴油机不同状态下的排气噪声分析，对比了基于功率谱分析、小波包分解和AR模型的排气噪声特征提取方法，发现基于AR模型的排气噪声特征提取方法能有效地区分柴油机失火及气阀机构故障。关键词：柴油机；排气噪声；功率谱

2、；自回归模型；小波包；特征提取；故障诊断中图分类号：TK428文献标志码：B文章编号：1671_3133(2012)11卅126珈5FeatureextractionandfaultdiagnosisforexhaustnoiseofanengineYinGang，ZhangYingtang，LiZhining，ChengLijun，ZhangGuang(DepartmentofArtilleryEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China)Abstract：Theexhaustn

3、oisesignalofanenginecontainsmanyinformationwhichcanreflectworkstateofthedieselengine．Soextractingtheusefuleigenvectorfromtheexhaustnoisesignaltodiagnosethedieselengineisfeasible．Byanalysingtheexhaustnoisesignalanderdifferentconditionsofdieselengine，featureextractionmethodsbasedonpowe

4、rspectrumanalysis，waveletpackagedecompositionandautoregressivemodelwereinvestigated．ItwasfoundthatfeatureextractionmethodofautoregressivemodelCalldiagnosethemisfireandvalvetrainfaults．Keywords：dieselengine；exhaustnoise；powerspectrum；AutoRegressive(AR)model；waveletpackage；featureextra

5、ction；faultdiagnosis基于近场声压的非接触式声测诊断技术，通过采集缸盖和排气管附近的声压信号用于柴油机的故障诊断，克服了基于振动、油液及铁谱等诊断方法需安装多个传感器，操作复杂，检测速度慢的缺点，得到了广泛的应用。对缸盖附近噪声信号进行测量时，需打开引擎盖，用油压或光电传感器准确定位柴油机主轴转角；对排气管附近噪声进行测量时，只需将声传感器置于排气管出气口附近即可，检测快速方便¨引。传统的基于排气噪声的故障诊断方法多用于柴油机失火及各缸工作不均匀的检测，利用排气噪声检测出气阀机构故障的文献较为少见。由维修部门对某型柴油机停机故障410次记录的各

6、类故障分类统计可知，由于供油系统及漏油、漏水产生的失火故障率约为44％，气门异常及漏气产生的故障率约为15．1％”』，因此本文对排气噪声的特征提取方法进行研究，提取可同时用于失火故障及气阀机构故障诊断的特征信息。1柴油机排气噪声规律及测量柴油机工作时，废气以脉冲的形式从排气管中喷126出，形成周期性的排气噪声。噪声一方面在排气总管处形成一个均匀膨胀和收缩的脉动球，通过排气管内的废气向外传播；另一方面激励排气管壁振动，产生二次噪声。废气形成了中低频的基频噪声、排气管内气柱共振噪声、赫姆亥兹共振噪声、排气歧管处的气流吹气声和高频的紊流噪声、喷注噪声，以及冲击噪声Ho

7、。排气噪声的频谱呈明显的低频性，其中主要的低频成分为基频噪声，噪声在基频及二、三次谐波附近出现噪声峰值，并且随着谐波阶次升高其噪声强度迅速下降，主要频率．f为口J：Z=nzi／(60丁)(1)式中：n为柴油机转速，r／min；彳为气缸数；r为冲程系数(二冲程时，下=1；四冲程时，7_=2)；i为谐波次数，i=1，2，⋯，乞，L为总谐波次数。排气噪声的测量是非接触式声测诊断技术的关键，国内外大型企业多采用消声室或半消声室进行噪声测量。这种测量存在测量设备结构复杂、价格昂贵；不利于机器在一般生产环境的快速诊断等问题。为了更好地满足生产实际需要，实验选择在空间较大尹刚

8、，等：柴油机排气噪声特征