【摘 要】
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船用柴油机是船舶的“动力心脏”,随着柴油机的强载度提高,发生故障的可能性也相应增大,对船用柴油机进行实时状态监测与健康评估成为保证船舶安全可靠的重要技术手段。本文主要进行基于振动信号和热力参数的船用柴油机健康状态监测评估系统开发与验证,通过对测量信号的分析处理和数据挖掘,及早发现柴油机的故障征兆,对提高船用柴油机的可靠性意义重大,且工程应用价值高。论文的主要研究内容和结论如下:1、归纳总结了船用柴
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船用柴油机是船舶的“动力心脏”,随着柴油机的强载度提高,发生故障的可能性也相应增大,对船用柴油机进行实时状态监测与健康评估成为保证船舶安全可靠的重要技术手段。本文主要进行基于振动信号和热力参数的船用柴油机健康状态监测评估系统开发与验证,通过对测量信号的分析处理和数据挖掘,及早发现柴油机的故障征兆,对提高船用柴油机的可靠性意义重大,且工程应用价值高。论文的主要研究内容和结论如下:1、归纳总结了船用柴油机监测诊断和健康状态评估技术的发展现状,采用模块化设计方法,完成船用柴油机健康状态监测评估数据管理系统的总体设计,设计了船用柴油机嵌入式机旁控制子系统、健康状态在线监测子系统和健康状态离线分析子系统,并确定了各子系统之间数据交互的方式。2、开发船用柴油嵌入式机旁控制子系统,分析了子系统中各模块的组成及内外部通信方式。设计以STM32单片机为微控制器的子系统硬件,实现了数据采集、数字量输入输出等功能。根据控制逻辑要求,开发了基本软件流程。通过柴油机实机测试,验证了船用柴油嵌入式机旁控制子系统运行可靠稳定,抗电磁干扰能力强,符合中国船级社(CCS)《钢质海船入级规范》的规范要求。3、完成船用柴油机健康状态在线监测子系统的硬件选型和软件开发,研究了时域和频域中振动信号处理和特征值提取方法,并根据研究方法进行振动信号分析处理和特征值提取。建立健康评估的判据和在线数据库,实现了柴油机健康状态的实时评估和数据储存。4、采用支持向量机和模糊C算法研究振动信号的数据挖掘技术。用设置阈值生成规则表,研究了热力参数的数据挖掘,结合柴油机振动信号特征值和数据挖掘算法,开发了柴油机健康状态离线分析子系统软件,对故障信息进行了深入挖掘。开发了较为完备的数据库,实现了柴油机各项参数的大数据储存。5、进行船用柴油机健康状态监测评估系统的台架试验验证,通过模拟柴油机的典型故障,提取了振动信号的故障特征,验证了船用柴油机在线监测子系统的有效性,将故障特征值导入船用柴油机离线分析子系统,验证了离线分析诊断的准确性,同时积累了试验台架的运行数据。
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