內燃機車柴油機及增壓器在線診斷系統

劉建偉

【摘 要】通過對增壓器轉速、增壓壓力、軸承潤滑油壓、柴油機轉速等參數進行實時采集、綜合分析實時給出的增壓器運行狀態信息，對增壓器狀態進行初步的判定、提示和告警，實現在線狀態監控；同時根據增壓器潤滑油油壓隨時做好輔助滑油泵投入的準備，防止因缺油而引起的增壓器、柴油機故障。

【關鍵詞】增壓器 在線監測 告警 數據分析

隨著內燃機車向大功率方向的發展，對增壓器的要求越來越高。因此，進行增壓器的工作狀態檢測十分必要。最好的辦法是實現增壓器性能狀態的隨車檢測和監視。這樣，不僅可以延長增壓器的實際使用時間，也為內燃機車實現狀態維修提供了有力保證。

1 系統目的

在柴油機處于穩定工況時，影響瞬時轉速波動的主要因素是氣體壓力、各種阻力和往復慣性力的總切向力矩。因此，通過對瞬時轉速進行監測可以分析柴油機缸內氣體壓力的變化，分析其工作狀態并進行故障診斷。同時結合對柴油機輸出功率、增壓器轉速、壓氣機壓力等輔助信息的采集和綜合分析，可以更準確地判定柴油機的運行狀態或故障原因，使機車柴油機的狀態修成為可能。

2 系統功能

內燃機車柴油機及增壓器在線診斷系統主要分為以下功能：

（1）在線監測柴油機及增壓器狀態。通過對增壓器轉速、增壓壓力、軸承潤滑油壓、柴油機轉速、主發輸出功率等參數進行實時采集、綜合分析實時給出增壓器的運行狀態信息，通過在線監測準確地分析診斷柴油機及渦輪增壓器故障隱患及故障部位，為運用、檢修提供可靠依據和合理建議。

（2）提供分析依據，建立柴油機及增壓器在線狀態信息庫。通過數據轉儲，在線監測裝置對柴油機及增壓器狀態進行數據采集記錄、在線狀態監控；地面數據分析專家系統能在線對柴油機、增壓器進行性能檢測和狀態評定，實施初步的判定、提示和告警。

（3）檢測軸承油壓，隋轉保護。系統通過對增壓器滑油供油口的油壓及停機信號的捕捉，適時啟動輔助滑油泵，保護增壓器轉子及滑動軸承，提高其使用壽命。

3 系統結構

圖1

4 系統原理

系統分三部分：一是增壓器在線監測及保護，主要是對增壓器的轉速、壓氣機出口壓力，軸承保護油壓、柴油機轉速等參數進行實時監測，根據理論閾值（兩端增壓器轉速差不大于500轉/分，兩端增壓器壓氣機出口壓力差不大于50Kpa， 兩端增壓器滑油壓力差不大于30Kpa，增壓器墮轉時間不小于30S）和經驗數據判斷出增壓器的工作狀態，通過對惰轉時間的測試，反映渦輪增壓器轉子軸承系統的潤滑及軸承狀態的好壞；第二是監測增壓器滑油油壓，當增壓器潤滑油壓低于0.25MPa時，啟動輔助滑油泵，確保增動沖擊信號信號，得到一個原點信號，從而根據這個原點信號知道柴油機每轉動一個角度所對應的缸的沖程，通過對不同缸的同一沖程下的速度對比，分析每個缸的工壓器軸承滑油壓力；第三是對柴油機狀態的監測，通過對盤車機齒輪的轉速的采集和信號處理，得到比較精確的柴油機轉速信息，同時通過采集某一個缸的噴油管振作狀態。

5 系統在線裝置部分組成

圖2：在線裝置組成框圖

在線監測裝置部分分為主機和外部傳感器、輸出轉換設備及連接線，主要功能單元集中在主機內，它集成了主板一塊（數據處理、分析存儲、人機接口、柴油機狀態監測單元）、增壓器信號處理板兩塊（增壓器的信息采集、初步處理、實時記錄）、底板一塊（各插板的連接、對外接口的過渡、電源轉換單元）以及人機接口、數據輸入輸出單元。

6 使用情況

2010年9月內燃機車柴油機及增壓器診斷系統在蘭州鐵路局迎水橋機務段及寧夏地方鐵路公司裝車使用，系統先后成功發現了若干起柴油機及增壓器故障，為機車檢修提供了可靠、有力的依據。通過裝車時對柴油機的在線診斷，分析柴油機瞬時頻譜，發現了幾起機車“游車”、各缸噴油齒條調節不均等問題。同時系統的軟件專家系統在此期間通過不斷的升級完善，逐步適應了不同車型、不同使用條件下對柴油機及增壓器的監測和狀態診斷。