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声发射监测船用中速柴油机气阀漏气的应用研究
| 论文题名： | 声发射监测船用中速柴油机气阀漏气的应用研究 |
| 关键词： | 船用中速柴油机;气阀漏气现象;声发射监测技术;故障处理 |
| 摘要： | 船用柴油机作为整个船舶动力系统最为重要的组成部分，其运行状态的好坏直接关系到船舶的安全和稳定。安全可靠的进排气系统是柴油机正常工作的重要保证，而气阀是进排气系统最为关键的部件之一。柴油机缸内高温高压气体的冲击、金属氧化物的腐蚀以及与阀座频繁的撞击，使柴油机气阀成为最容易发生故障的部件之一。如果气阀有漏气故障，则会造成柴油机气缸压力降低，输出功率下降，燃油消耗率增加，甚至会发生气阀吹穿致使增压器叶片破损的事故，严重影响柴油机安全运行。 本文对声发射监测技术在船用中速柴油机气阀漏气监测中的应用进行了研究，采用理论分析与实验分析相结合研究手段，通过分析气阀漏气声发射的产生机理和信号特征来监测柴油机气阀密封状态，及时发现气阀漏气故障，以避免柴油机恶性事故的发生，研究具有理论意义和工程应用价值，主要内容如下： （1）以船用中速柴油机6DK20为研究对象，利用FLUENT计算气阀密封正常及漏气状态下气体对缸盖的瞬态激励。利用ANSYS进行流固耦合计算，计算不同气阀密封状态下的缸盖表面声发射信号，结果表明气阀漏气会引起信号峰峰值和均方根值增加，且漏气越严重增加幅度越大。 （2）在6DK20型柴油机上进行排气阀漏气故障模拟试验，实测了柴油机在失火状态、排气阀密封正常状态以及不同漏气程度下的缸盖声发射信号，分别在时域及频域提取了气阀漏气故障特征参数，分析表明：燃烧上止点后25CA至80CA(Crank Angle)区段内声发射信号对气阀漏气较敏感，气阀漏气引起该区段信号幅值和能量增加；气阀漏气时信号低频段（0Hz-10kHz）能量相对减少，高频段（20kHz-50kHz）能量相对增加。 （3）利用EMD(Empirical Mode Decomposition)技术分析了柴油机缸盖声发射信号，提取了有效的特征参数。分析表明，最先得到的本征模分量IMF1为噪音分量，代表信号高频成分的IMF2和IMF3能有效表征气阀漏气故障，气阀漏气会引起其能量占所有本征模分量总能量的比重增加。 （4）基于LABVIEW平台开发了船用中速柴油机气阀漏气声发射监测系统，为声发射技术在气阀漏气监测中的实际应用奠定了技术基础。 |
| 作者： | 潘长海 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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