邱效果

摘要：內(nèi)燃機是將機器內(nèi)部的燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換成動力的發(fā)動機，它屬于一種動力機械。它現(xiàn)今主要被廣泛應(yīng)用在工業(yè)與農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程等方面，其制造生產(chǎn)能力與技術(shù)裝備水平不斷得到明顯的提高。但其組成結(jié)構(gòu)與功能比較復(fù)雜，所以相關(guān)的故障診斷方法也十分復(fù)雜難操作，給工作的單位與企業(yè)帶來很大的阻礙。本文以內(nèi)燃機為研究對象，首先對當(dāng)前內(nèi)燃機技術(shù)機理與技術(shù)故障的診斷方法進(jìn)行闡述，之后分別對內(nèi)燃機當(dāng)前的智能故障診斷系統(tǒng)的研究與其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析探討，為相關(guān)研究調(diào)研提供一些建議性的思考與發(fā)展。在內(nèi)燃機車電氣系統(tǒng)的控制中，仍然沿用觸頭聯(lián)鎖方式，以形成電器線圈得電的邏輯關(guān)系，尤其是在眾多條件下形成的“與”邏輯電路中，不得不串接許多觸頭。這種聯(lián)鎖方式的線路，布線十分復(fù)雜，可靠性差，部分觸頭因裸露結(jié)構(gòu)，在風(fēng)沙季節(jié)容易發(fā)生因落灰后接觸電阻過大，發(fā)生虛接、開路等故障。機車運用過程中發(fā)生電器聯(lián)鎖故障后查找判斷困難，給行車組織帶來較大影響。使用控制電路智能判斷裝置后，可以快速準(zhǔn)確地判斷機車控制電路故障點，降低乘務(wù)員、機車檢修人員對故障判斷的難度。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機;智能故障;診斷系統(tǒng);研究及應(yīng)用;芻議

0 ?引言

近幾年，隨著我國在科技技術(shù)方面有了顯著的突破與成就，也帶動了內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展，它能夠不斷滿足在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的各項要求，其發(fā)展前景也越來越好，相關(guān)的機械設(shè)備也逐步走向智能化、自動化的發(fā)展道路，高速強載、高效率等優(yōu)勢在相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域中也越來越凸現(xiàn)，然而一些問題與障礙也隨之而來。因為其連續(xù)運行且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以在工作運行中也很容易發(fā)生系統(tǒng)故障的現(xiàn)象，破壞機械設(shè)備的使用，嚴(yán)重影響了工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程，在某些時候還會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至是造成人員傷亡事故，其后果不堪設(shè)想。隨著科技的發(fā)展，內(nèi)燃機應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)的規(guī)模越來越大，為了滿足生產(chǎn)的需要，機械設(shè)備逐漸向大型、高速、強載、自動與智能化、連續(xù)運行及高度復(fù)雜化發(fā)展，同時系統(tǒng)故障發(fā)生率也相應(yīng)增加。一旦發(fā)生故障，就有可能使整臺設(shè)備甚至整個生產(chǎn)過程受到影響和破壞，造成經(jīng)濟(jì)損失，更嚴(yán)重的會發(fā)生災(zāi)難性人員傷亡事故。

1 ?故障機理內(nèi)容

由于內(nèi)燃機等大型關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況十分復(fù)雜， 為了保證內(nèi)燃機的正常工作，設(shè)備故障的診斷工作要求 更高。故障診斷要求一個智能化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自行分析設(shè)備故障，并提取故障特征從而盡興判斷和預(yù)測，結(jié)合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和粗糙集理論。目前我國所具有的故障診斷技術(shù)與工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)息息相關(guān)，而且其復(fù)雜系數(shù)也很大，所以對其故障的分析也需要參考多方面的數(shù)據(jù)從而進(jìn)行診斷，首先就是對內(nèi)燃機的故障機理進(jìn)行研究診斷。對故障機理的研究與診斷主要是從信號采集、信號分析處理及特征提取、狀態(tài)識別以及決策診斷四個方面進(jìn)行。

當(dāng)內(nèi)燃機的設(shè)備異?；虬l(fā)生故障時，對其當(dāng)前顯示的狀態(tài)信號進(jìn)行相關(guān)的檢測與采集是進(jìn)行故障診斷的一個有效環(huán)節(jié)，通常采用振動診斷、溫度測試、壓力測試、油液分析技術(shù)、無損檢測技術(shù)、電渦流傳感器測試等方法。信號分析處理及特征提取這項內(nèi)容主要是對在設(shè)備故障診斷時將測量的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，對其轉(zhuǎn)化后的信號進(jìn)行加工與處理，然后對有效的信號進(jìn)行細(xì)化，從而提取出有用的故障信息。由于發(fā)生故障原因的不同，所以所呈現(xiàn)的故障現(xiàn)象與信號也會一一對應(yīng)，種類多樣。在此情況下，就需要建立相對應(yīng)的故障標(biāo)準(zhǔn)模式，在此基礎(chǔ)上對實際的故障信號進(jìn)行準(zhǔn)確的識別，這一過程就叫做狀態(tài)識別。最后一項內(nèi)容叫做決策診斷，主要是指對在生產(chǎn)過程中可能會發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測并制定出針對性的決策判斷，做到防患于未然。

2 ?故障診斷技術(shù)方法

內(nèi)燃機發(fā)生故障的原因比較復(fù)雜多樣，因此針對其原因所運用的故障診斷方法也是多種多樣。主要表現(xiàn)為以下幾種故障診斷方法。

2.1 內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速波動法與振動信號故障特征法

前者主要用于當(dāng)內(nèi)燃機其他缸正常運行，但是某一個缸在工作運行中出現(xiàn)斷油、拉缸或者是活塞環(huán)發(fā)生磨損等問題，且此缸的做功壓力與其他相比較來說有下降的趨勢時，就會采用此診斷方法。此方法能夠體現(xiàn)出相關(guān)機器當(dāng)前的工作狀態(tài)與質(zhì)量，還能比較容易地測出所需的信息，所以在這一情況下能夠診斷出其故障。這種方法雖然能夠簡易地確定出故障的部位，但是不能直觀的得出造成故障的原因，而且采用的機械設(shè)備花銷大，安裝與調(diào)試也比較難。

振動信號故障分析特征法主要是對內(nèi)燃機在運轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動時所產(chǎn)生的信息進(jìn)行檢測與測量，從而研究出內(nèi)燃機在工作時出現(xiàn)故障的原因，這種方法與其他方法相比較具有一定的優(yōu)勢，但是對相關(guān)的工作人員的要求較高，在必要時也需要采取其它的方法進(jìn)行輔助。

2.2 灰色系統(tǒng)診斷法、小波分析診斷法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法

灰色系統(tǒng)指的是系統(tǒng)中包含有未知的也有已知的信息的系統(tǒng)。通過對此系統(tǒng)進(jìn)行白化從而得到相關(guān)的有效信息，然后在進(jìn)行相關(guān)聯(lián)的運算從而進(jìn)行故障診斷。小波分析法主要是用來分析非平穩(wěn)信號與平穩(wěn)信號，其應(yīng)用價值非常高，也是在故障診斷中進(jìn)行信號處理的一個有效工具。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法內(nèi)部包含的功能為當(dāng)前所呈現(xiàn)的模糊、不準(zhǔn)確以及錯誤的信息的診斷與處理提供了新的路徑。模糊診斷法是通過利用具有模糊關(guān)系的矩陣進(jìn)行相關(guān)的變換，并從所表現(xiàn)的征兆來進(jìn)行故障診斷。

2.3 典型故障診斷方法

除此之外，在生活中還會出現(xiàn)比較典型的故障，所以對其故障也包含有典型的診斷方法，如：Back Propagation算法、自行提取特征和專家系統(tǒng)。前者主要分為正向與反向傳播兩個階段，但是自身也存在有缺陷與不足，所以對此方法也需要進(jìn)行一些發(fā)展性的改進(jìn)。后兩者都比較智能化，一個是依據(jù)信號網(wǎng)絡(luò)式自行提取，另一個是依據(jù)信號進(jìn)行智能化自我診斷，將知識作為技術(shù)的核心，在很大程度上受到知識的數(shù)量與重量的影響，雖然推理過程復(fù)雜度高，但是它具有其他方法所沒有的發(fā)現(xiàn)問題與自行判斷的技能。

2.4 電壓檢測模塊的掃描周期短

每個周期在0.1s左右，對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說，電壓檢測模塊的相應(yīng)速度完全可以滿足要求。因內(nèi)燃機車電路電源電壓等級比較多，交直流、高低壓電線混在一起，相互干擾比較大，容易造成電路模塊誤顯示。為了防止電路誤顯示，在電壓檢測模塊輸入端，安裝光電隔離和脈沖吸收電路，消除因干擾造成電器誤顯示或誤動作現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 ?智能故障診斷系統(tǒng)

與傳統(tǒng)的故障診斷而言，現(xiàn)今的診斷系統(tǒng)更具智能化，發(fā)揮的優(yōu)勢也是傳統(tǒng)型的故障診斷系統(tǒng)無法比擬與超越的。當(dāng)內(nèi)燃機在運行時發(fā)生多種故障時，智能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同時對其故障進(jìn)行處理，還能實現(xiàn)分布儲存信息，在這一過程中提高了對其問題進(jìn)行識別與處理解決的效率。它還具有很強的適應(yīng)能力，不管接收與輸入的信息受外界的影響如何變化，它都能夠很快適應(yīng)信息的變化能力，完善自身的系統(tǒng)并有效的對信息進(jìn)行正確合理的處理。它還能夠?qū)邮盏男畔⑦M(jìn)行自動修復(fù)，如果接收的信息出現(xiàn)不完整亦或是部分不正確的時候，其內(nèi)在系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行對其辨別，對相應(yīng)的錯誤信息做到自行恢復(fù)，還不影響對信息的后期處理。另外，它還遵循兩個原則，分別是相容性和代表性。它能夠?qū)χR容量以及工作中的運行速度進(jìn)行有效的解決與提升。

如今隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，我國所擁有的故障診斷系統(tǒng)的智能化特征越來越顯著，作用也越來越凸現(xiàn)。其當(dāng)前的智能化系統(tǒng)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與粗糙集理論相結(jié)合共同作為其理論基礎(chǔ)，將內(nèi)燃機在運行時所產(chǎn)生振動而帶來的豐富多樣的特征信號為故障診斷提供大量的信息作為參考依據(jù)，因此振動診斷法是最常采用的診斷方法。另外在診斷中還結(jié)合其他方法，如：小波分析、灰色系統(tǒng)理論以及提取特征方法等數(shù)字化更加精確的方法，使其在智能化的道路上發(fā)展更加廣闊，在一定程度上也使智能故障診斷系統(tǒng)被更多的人所認(rèn)可并不斷投入使用，創(chuàng)造更高效的價值。

4 ?智能故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

智能故障診斷系統(tǒng)在當(dāng)前的內(nèi)燃機故障診斷中呈現(xiàn)著良好的發(fā)展趨勢，它具有強勁的實用性等優(yōu)勢，在未來的發(fā)展中還應(yīng)該結(jié)合粗糙集理論、遺傳算法等研究來簡化內(nèi)燃機故障的操作過程與操作難度，發(fā)揮出巨大的潛能。也要對當(dāng)前具有的有關(guān)傳感器的研究和相應(yīng)的檢測手段不斷進(jìn)行理念、技術(shù)等創(chuàng)新，要發(fā)揮不同檢測診斷方式的優(yōu)點，或者進(jìn)行多種診斷方式結(jié)合來應(yīng)對不同原因而引起的故障，還要對其在故障狀態(tài)下所得出的信號特征進(jìn)行準(zhǔn)確高效的處理，從而保證后期診斷的可靠精確性。在內(nèi)燃機使用過程中，有條件的話要進(jìn)行定期的狀態(tài)監(jiān)測與診斷，同時還要注意并進(jìn)行內(nèi)燃機智能故障系統(tǒng)的后期保養(yǎng)工作。另外對于診斷方法要進(jìn)行不斷的處理與改進(jìn)，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，從而使其將自身的作用發(fā)揮到最大化。

5 ?結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為目前所擁有的內(nèi)燃機故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展帶來技術(shù)層面的支撐，帶來發(fā)展的新機遇，不斷向智能化靠近，使其在發(fā)展的道路上智能化的特征愈加凸現(xiàn)。同時其智能系統(tǒng)也在一定程度上不斷的得到創(chuàng)新與完善，使內(nèi)燃機在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中得到更多人的認(rèn)可與使用。內(nèi)燃機故障診斷系統(tǒng)由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向智能化轉(zhuǎn)變需要技術(shù)條件作為支撐。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，內(nèi)燃機的智能故障診斷系統(tǒng)將會得到更加完善和發(fā)展，也必將得到更廣泛的應(yīng)用。

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