內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)及增壓器在線診斷系統(tǒng)

劉建偉（蘭州鐵路局機(jī)輛驗收室，甘肅蘭州　730000）

內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)及增壓器在線診斷系統(tǒng)

劉建偉
（蘭州鐵路局機(jī)輛驗收室，甘肅蘭州730000）

通過對增壓器轉(zhuǎn)速、增壓壓力、軸承潤滑油壓、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行實時采集、綜合分析實時給出的增壓器運行狀態(tài)信息，對增壓器狀態(tài)進(jìn)行初步的判定、提示和告警，實現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)控；同時根據(jù)增壓器潤滑油油壓隨時做好輔助滑油泵投入的準(zhǔn)備，防止因缺油而引起的增壓器、柴油機(jī)故障。

增壓器在線監(jiān)測告警數(shù)據(jù)分析

隨著內(nèi)燃機(jī)車向大功率方向的發(fā)展，對增壓器的要求越來越高。因此，進(jìn)行增壓器的工作狀態(tài)檢測十分必要。最好的辦法是實現(xiàn)增壓器性能狀態(tài)的隨車檢測和監(jiān)視。這樣，不僅可以延長增壓器的實際使用時間，也為內(nèi)燃機(jī)車實現(xiàn)狀態(tài)維修提供了有力保證。

1　系統(tǒng)目的

在柴油機(jī)處于穩(wěn)定工況時，影響瞬時轉(zhuǎn)速波動的主要因素是氣體壓力、各種阻力和往復(fù)慣性力的總切向力矩。因此，通過對瞬時轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)測可以分析柴油機(jī)缸內(nèi)氣體壓力的變化，分析其工作狀態(tài)并進(jìn)行故障診斷。同時結(jié)合對柴油機(jī)輸出功率、增壓器轉(zhuǎn)速、壓氣機(jī)壓力等輔助信息的采集和綜合分析，可以更準(zhǔn)確地判定柴油機(jī)的運行狀態(tài)或故障原因，使機(jī)車柴油機(jī)的狀態(tài)修成為可能。

2　系統(tǒng)功能

內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)及增壓器在線診斷系統(tǒng)主要分為以下功能：

（1）在線監(jiān)測柴油機(jī)及增壓器狀態(tài)。通過對增壓器轉(zhuǎn)速、增壓壓力、軸承潤滑油壓、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、主發(fā)輸出功率等參數(shù)進(jìn)行實時采集、綜合分析實時給出增壓器的運行狀態(tài)信息，通過在線監(jiān)測準(zhǔn)確地分析診斷柴油機(jī)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(jù)和合理建議。

（2）提供分析依據(jù)，建立柴油機(jī)及增壓器在線狀態(tài)信息庫。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，在線監(jiān)測裝置對柴油機(jī)及增壓器狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集記錄、在線狀態(tài)監(jiān)控；地面數(shù)據(jù)分析專家系統(tǒng)能在線對柴油機(jī)、增壓器進(jìn)行性能檢測和狀態(tài)評定，實施初步的判定、提示和告警。

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

3　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖1）4　系統(tǒng)原理

圖2　在線裝置組成框圖

系統(tǒng)分三部分：一是增壓器在線監(jiān)測及保護(hù)，主要是對增壓器的轉(zhuǎn)速、壓氣機(jī)出口壓力，軸承保護(hù)油壓、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，根據(jù)理論閾值（兩端增壓器轉(zhuǎn)速差不大于500轉(zhuǎn)/分，兩端增壓器壓氣機(jī)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(zhuǎn)時間不小于30S）和經(jīng)驗數(shù)據(jù)判斷出增壓器的工作狀態(tài)，通過對惰轉(zhuǎn)時間的測試，反映渦輪增壓器轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的潤滑及軸承狀態(tài)的好壞；第二是監(jiān)測增壓器滑油油壓，當(dāng)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(jù)這個原點信號知道柴油機(jī)每轉(zhuǎn)動一個角度所對應(yīng)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(jī)狀態(tài)的監(jiān)測，通過對盤車機(jī)齒輪的轉(zhuǎn)速的采集和信號處理，得到比較精確的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信息，同時通過采集某一個缸的噴油管振作狀態(tài)。

5　系統(tǒng)在線裝置部分組成（圖2）

在線監(jiān)測裝置部分分為主機(jī)和外部傳感器、輸出轉(zhuǎn)換設(shè)備及連接線，主要功能單元集中在主機(jī)內(nèi)，它集成了主板一塊（數(shù)據(jù)處理、分析存儲、人機(jī)接口、柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)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(zhuǎn)換單元）以及人機(jī)接口、數(shù)據(jù)輸入輸出單元。

6　使用情況

2010年9月內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)及增壓器診斷系統(tǒng)在蘭州鐵路局迎水橋機(jī)務(wù)段及寧夏地方鐵路公司裝車使用，系統(tǒng)先后成功發(fā)現(xiàn)了若干起柴油機(jī)及增壓器故障，為機(jī)車檢修提供了可靠、有力的依據(jù)。通過裝車時對柴油機(jī)的在線診斷，分析柴油機(jī)瞬時頻譜，發(fā)現(xiàn)了幾起機(jī)車“游車”、各缸噴油齒條調(diào)節(jié)不均等問題。同時系統(tǒng)的軟件專家系統(tǒng)在此期間通過不斷的升級完善，逐步適應(yīng)了不同車型、不同使用條件下對柴油機(jī)及增壓器的監(jiān)測和狀態(tài)診斷。

圖1