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基于性能参数的船用柴油机状态监测及故障诊断研究
| 论文题名： | 基于性能参数的船用柴油机状态监测及故障诊断研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;故障诊断;仿真建模;智能故障诊断;健康评估;智能算法 |
| 摘要： | 柴油机作为一个非线性、多变量耦合且功能结构复杂的热力系统，在连续运行的过程中不可避免的会出现性能退化或故障的发生。因此，对柴油机运行状态进行全寿命周期的状态监测，并进行实时、定量、科学、准确的评估以及诊断是柴油机安全可靠运行的重要基础，对科学制定船舶运维策略具有重要研究意义。本文以“大智号”智能船主机为研究对象，围绕柴油机仿真模型的建立、故障数据的获取、状态监测和智能故障诊断四个方面开展相关研究，主要工作如下: 首先根据课题需求结合容积法建模方法对WinGD5X52型低速柴油机建立仿真模型，通过对常见故障机理进行研究并制定了故障植入方案，对不同故障状态、外界环境和工况对性能参数的影响进行了仿真研究;其次，结合模糊函数和核密度估计法建立模糊健康度模型，对柴油机性能退化进行监测和量化评估;同时建立了自适应动态仿真模型，对柴油机进行了全方位高保真的监测和检测;然而实际过程中柴油机故障数据的稀缺性和不平衡性严重制约了故障诊断的准确性，本文选取分类效果最佳的支持向量机(SVM)作为基分类器，对比发现随机过采样和混合采样后的诊断结果相对训练样本不处理时的准确率分别提高了10.50％和9.20％，通过对训练集重采样可以有效化解样本类别不平衡的难题，针对样本标记不平衡问题，通过对标准Tri-training算法进行优化后平均分类正确率提高了19.10％，最大程度提升故障数据的使用率和故障诊断准确率和泛化性。 综上，本文从柴油机仿真建模、健康评估和故障诊断三个角度展开研究，建立了完善的仿真模型、设计了科学的健康评估方案、制定了合理的故障诊断策略，从原理上实现了柴油机性能分析-健康评估-故障诊断方法的有效耦合，在功能上将智能算法与仿真模型相融合实现了详尽准确的故障诊断，给制订科学有效的柴油机维修策略提供理论指导，对推动柴油机故障诊断从预防性维护过渡到预测性维修理念转变起到重要的理论意义和实践价值。 |
| 作者： | 王聪 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 丁宇;黄汉龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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