柴油机状态检测测试方案

中海石油技术检测有限公司平台主柴油机状态检测方案中海石油技术检测有限公司2012-11-13目录一、柴油机状态监测技术概述 3二、柴油机诊断技术简述 3三、柴油机故障分类及主要故障 6四、柴油机状态监测测试 71、测点布置 72、测试步骤 73、评估内容 8五、引用标准和规范 8六、测试作业风险及安全控制 8一、柴油机状态监测技术概述柴油机作为往复式设备的一种，其振动信号主要是摩擦、冲击和噪音。往复 设备振动十分复杂，随机信号、周期信号、冲击信号等混杂在一起，各缸的信号 之间相互串扰，具体来说，由于活塞式内燃机在进、排气门开启、关闭，可燃混 合气燃烧、活塞、连杆往复运动时产生撞击和噪音，以及各缸之间的撞击和噪声 相互干扰，如果采用常规频谱分析（时域和频域征兆的提取分析）技术，频谱图 上将出现连续而密集的宽带谱线，故障特征信号被背景噪声所湮没，难以提取和 识别,而且振动对气体泄漏也不敏感。所以单纯使用振动监测的处理方法已不能 满足像柴油机这样复杂的往复设备故障诊断的需要。二、柴油机诊断技术简述冲击、漏气和摩擦是往复机械最主要的信号类型，其在时域的特征如图1所示。目前我们海洋石油装!气、摩擦信号的时域特征使用的柴油机一般是由12-16个动力缸组成，各缸的进排气门的开启、关闭冲击信号混杂在一起，如果不采取技术手段加以区分， 仍无法对其进行诊断。我们通过在飞轮罩壳上固定安装磁电式速度传感器（或光 电相位传感器），盘车使 1 缸处于上止点位置，在飞轮上安装铁质键相块或反光 纸使其与磁电传感器（光电传感器）精确对齐。对柴油机来说，各缸之间的角度 差是固定的，这样在测试各缸各种类型的信号时，便有了一个相位参考基准，使 各类信号在一个做功周期内与相应的事件准确对应起来，同时同类缸的同类信号 放在一起进行类比判断，哪个缸存在异常便易显现出来。即便如此，各缸之间的 信号仍难免存在串扰，为此，对振动和超声波信号进行分频段包络处理，超声波 信号取36kHz44kHz和15.5k40kHz,振动高频信号取5.6K40kHz,振动中 频取1808kHz，振动低频取18kHz。高频信号频率高、波长短、方向性好、 衰减大,因此抗干扰性强；中、低频信号与之相反,但能反映振动能量的大小。 几种类型的信号采用不同的频段组合,既可隔离干扰又能反映振动的能量大小, 各种信号相互印证,结合性能分析,便能对柴油机进行全面地分析与诊断。柴油机诊断技术综合使用振动、压力、超声波、红外测温、相位与转速测试 等技术进行综合测试,并可引入其他过程参数数据综合进行分析评估。综合检测 可以提供针对柴油机组往复运动部件的定相压力、振动、超声波信号图形,见下 图：-h-jhlS工Ci901单个动力缸定相压力图C402 - E Cyliocleff P1L 。右 0空F 臬 r 血 AM Petiocl 922dep）6多参数分析图dl2rKS2d三、柴油机故障分类及主要故障柴油机故障主要包括燃烧质量与运动件故障两大类。燃烧质量包括：爆震、 失火、不平衡、点火提前角度误差、压缩泄漏、燃油消耗过大故障等；运动件故 障主要包括：燃油喷射问题、阀门泄露、活塞环泄露、缸套及活塞环磨损和划伤、 进排气口磨损、进排气口积碳、阀门导杆磨损、摇臂磨损、举升机构缺陷、凸轮 磨损、活塞销或轴承问题等。柴油机故障诊断系统综合运用动态压力、超声、振 动和红外测试技术，可有效、针对性地解决以上故障。P涡轮增压器轴承标椎如速度计，虫裝在 进岀轮轴书间頓城側速世气缸*阀，活樂祐和轴 祇振动超声估感務味准旳連f/it燃汕岐射卅去劝标來加速區计.与曲轴也置栩关的时域畑.气阳压力n流用士隹感幣与曲轴荷逬相头的时域呼值乐力统汁卜死成卷盘蛭常弓垸“褂応位迪掘wat从础框架彌述移、在发动机味础对角玄裝的 加速度计（H、V, A）垃域数据图1数据采集测试点四、柴油机状态监测测试1、测点布置2、测试步骤1）停机，盘车至一缸上止点位置，在飞轮或电机轴上粘结一个10X12X2的 铁片（或粘反光纸）作为键相指示（设定键相传感器触发始点时，改变的质量不 足飞轮总质量的万分之一，对飞轮的动平衡和机械强度不会造成影响）；2）键相传感器安装，使用磁吸座吸附在地板上，或者使用固定安装支架，视 现场实际情况选择一种方式即可。使传感器对准触发始点；3）缸头部位外部清洁，振动、超声波、红外检测的数据采集点均在缸头部位， 保持此部位干净；4）开机，测试发动机转速和上止点位置标定；5）测试各缸 20 个工作循环的压力曲线和 100 个工作循环的峰值点火压力统 计；6) 测试各缸 20 个工作循环的超声波波形；7) 测试各缸 20 个工作循环的高频和低频振动波形；8) 测试机体水平方向的常规振动时域波形和频谱；9) 录取各缸的排气温度。3、评估内容各缸压缩压力A各缸爆发压力燃烧状况缸间平衡单缸功率气缸综合运行状态(含缸套磨损、活塞敲缸、气门组故障)评估附属部件(含油泵、水泵、润滑油管路和增压器)状态评估五、引用标准和规范GB 1147-87JB/T 9773.1-1999GB/T 10397-2003GB 6302-86GB 7184-87内燃机通用技术条件 柴油机台架试验考核方法 中小功率柴油机振动评级 船用柴油机热工参数的测量 中小功率柴油机振动测量方法 内燃机设计手册六、测试作业风险及安全控制1、安装键相传感器及键相指示粘接块时必须隔离锁定设备；2、键相传感器安装前，召开安全风险辨识会，佩戴好劳动防护用品，施工人员 注意协调，作好相互配合，粘接金属块前清除表面污垢，漏出金属表面，确保粘 接牢固，安装键相器后，注意保持与粘接金属块的距离，粘接牢固后，盘车一圈， 检查有无护护罩刮碰以及金属块与其它部件碰磨现象；3、缸头部位外部清洁，清洁各缸示功阀施时，注意与开关仪表等部件保持一定 距离，以免损坏；4、测试气缸压力、超声波和高频振动时，要带防高温手套、耳罩、护目镜和其 他劳动防护用品；严禁接触开关，不要踩踏仪表等部件，轻拿轻放传感器，测缸 压时要缓慢开启阀门，注意人员之间的协调，作好相互配合，做到“三不”伤害。