摘要：為有效解決PT燃油系統進(jìn)油油路堵塞、濾清器泄漏、噴油器油路堵塞等多種典型故障診斷問(wèn)題，提出了基于核主元分析（KPCA）和最小二乘支持向量機（LSSVM）的故障識別方法。實(shí)驗結果表明，KPCA提取的主特征向量有效表達了原始故障的特征信息，相比于傳統的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和未經(jīng)參數優(yōu)選的LSSVM等分類(lèi)模型，基于KPCA-LSSVM的故障識別方法速度更快、分類(lèi)準確率更高?？得魉拱l(fā)電機廠(chǎng)家在本文論述了PT燃油系統的結構特點(diǎn)，分析了燃油系統典型故障，對康明斯發(fā)電機組PT燃油泵及PT噴油器的調試要點(diǎn)作了詳細的闡述。
一、PT燃油系統的特點(diǎn)
由于采用PT供油系統，其噴嘴噴射燃油是由凸輪軸驅動(dòng)，故凸輪軸的剛度直接影響柴油發(fā)電機的可靠性于耐久性，因而柴油發(fā)電機采用了大直徑凸輪軸設計方案。M11系列柴油發(fā)電機采用76.2mm凸輪軸軸頸，N系列柴油發(fā)電機采用63.5mm凸輪軸軸頸，K系列柴油發(fā)電機采用76.2mm凸輪軸軸頸，比一般柴油發(fā)電機凸輪軸軸頸大，因此獲得了較好的剛度。同時(shí)還采用滾輪式遙桿凸輪從動(dòng)件設計，使從動(dòng)件與凸輪表面的相對運動(dòng)由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從飛濺潤滑變?yōu)閴毫櫥?，摩擦副的工作應力降低了，潤滑條件改善了，故減少了磨損，提高了工作可靠性和使用壽命。
采用干式化學(xué)添加劑（DCA）對冷卻液進(jìn)行處理，是康明斯柴油發(fā)電機的一個(gè)共同特點(diǎn)。這種裝有DCA化學(xué)藥品的容器稱(chēng)為“水濾器”。DCA由9種不同的化學(xué)成分組成，它的功能是使水軟化，免除水垢的形成；中和水中形成的酸，使水維持在一個(gè)適當的酸堿度，以避免零件遭受化學(xué)腐蝕；抗泡沫作用，能減少泡沫的形成，并能在鑄鐵和鋼制零件表面形成一層很薄的保護薄膜，以保護氣缸套、水泵葉輪等零件免遭穴蝕的損壞。從而，使柴油發(fā)電機的工作可靠性和使用壽命有了很大的提高。
在康明斯公司專(zhuān)有的PT燃油系統中采用了分級燃油噴射射正時(shí)控制（STC）,使在不同的工況下燃燒狀態(tài)趨于完善。STC的主要作用是在低怠速、低負荷燃油供油量小時(shí)，使噴油正時(shí)提前，保證燃燒在上止點(diǎn)附近就能完成。正時(shí)提前，能改善冷起動(dòng)能性，改善寒冷氣候條件下的怠速性能，減少冒白煙現象，提高低負荷時(shí)柴油發(fā)電機的燃油經(jīng)濟性。更重要的是，柴油發(fā)電機在低負荷時(shí)，如果正時(shí)不提前，燃燒將過(guò)于滯后，性能急劇惡化，就會(huì )造成炭煙大量形成。同時(shí)，STC系統也可在大負荷條件下對柴油發(fā)電機正時(shí)適當延遲，為改善NOx排放提供了條件。
二、PT噴油器的調試方法
PT噴油器的結構與普通噴油器有很大區別，其精度要求也更高?？得魉共裼桶l(fā)電機裝用的PT噴油器，在拆裝、檢查和調試時(shí)，都必須使用專(zhuān)用的工具和設備，維修時(shí)可參照相應的康明斯柴油發(fā)電機維修手冊進(jìn)行。
在裝配柴油發(fā)電機或柴油發(fā)電機使用一定時(shí)間（一般為3000h）后，必須調整PT噴油器柱塞落座壓力，以防止噴油器噴油結束后不能將柴油全部壓出。調整PT噴油器柱塞落座壓力分“冷調”和“熱調”。“冷調”指在柴油發(fā)電機冷卻液溫度為60℃以下時(shí)進(jìn)行調整；“熱調”指在柴油發(fā)電機冷卻液溫度為85℃以上時(shí)進(jìn)行調整。
1、噴油器柱塞對筒頭落座壓力的調整
美國康明斯公司生產(chǎn)的柴油機采用PT燃油系統，其結構、工作原理與一般柴油機不同。其噴油器經(jīng)試驗臺調試后，還需在柴油機上進(jìn)行調整。以做功順序1-5-3-6-2-4的6缸柴油發(fā)電機為例，PT噴油器柱塞落座壓力的調整可采用如下方法：
噴油器柱塞對筒頭落座壓力不能過(guò)大或過(guò)?。簤毫^(guò)大，會(huì )使噴油器驅動(dòng)機件變形；壓力太小，在噴射終了時(shí)柱塞與筒頭錐形腔內的殘余燃油燒結積炭，使筒頭過(guò)熱，導致筒頭前端脫落。因此，安裝噴油器時(shí)必須調整。
（1）扭矩調整法
此方法是將噴油器調整螺釘擰緊至規定的扭矩，保證柱塞對筒頭的落座壓力。
① 校準正時(shí)記號。
使氣缸處于減壓狀態(tài)，按曲軸的旋轉方向轉動(dòng)正時(shí)帶輪，使帶輪上的正時(shí)記號與齒輪室蓋上的記號對準。帶輪記號TC表示活塞在上止點(diǎn)位置，VS表示活塞在上止點(diǎn)后90°位置。TC和VS記號前的數字是相應的汽缸號。對準記號后，根據進(jìn)、排氣門(mén)狀態(tài)確定處于壓縮的汽缸。對一次記號只能調整一個(gè)氣缸。
② 調整。
冷機時(shí)擰松噴油器搖臂上的鎖緊螺母，擰入調整螺釘使柱塞下行，柱塞下端與筒頭錐形座接觸后再擰入螺釘15°，將殘余在筒頭的燃油擠凈。將調整螺釘放松一圈，再用扭力扳手擰緊到規定力矩，用螺絲刀保持調整螺釘位置不動(dòng)，按規定力矩擰緊鎖緊螺母。
③ 復查。
全部噴油器調整完畢后，啟動(dòng)柴油機。當機油溫度達到60℃時(shí)，再復查一次。
（2）行程調整法
此法是利用一個(gè)百分表和一個(gè)搖臂壓桿，將噴油器柱塞調整到規定值。
將百分表支架固定在汽缸蓋上，表的測桿垂直頂在噴油器柱塞上的法蘭面上。在柱塞處于與筒頭座面接觸的最低位置時(shí)，將百分表讀數調到零位。按柴油機旋轉方向轉動(dòng)曲軸，使柱塞升到最高位置，此時(shí)百分表的讀數為柱塞的行程，如不符合規定，調整搖臂上的調整螺釘到符合要求。
2、噴油正時(shí)的檢查與調整
噴油器噴油正時(shí)的檢查與調整是根據活塞位置與噴油器推桿位置的相互關(guān)系，采用噴油正時(shí)儀進(jìn)行的。
（1）安裝噴油正時(shí)儀
先拆下一缸搖臂蓋、搖臂總成和噴油器。裝上噴油正時(shí)儀。正時(shí)儀有兩個(gè)百分表：一個(gè)百分表的測桿與活塞接觸稱(chēng)為活塞行程百分表；另一個(gè)百分表的測桿頂在推桿球座上，稱(chēng)為推桿行程百分表。噴油正時(shí)儀的安裝位置必須與氣缸中心線(xiàn)平行。
（2）檢查與調整
檢查燃油泵凸輪軸定位銷(xiāo)處于燃油泵驅動(dòng)齒輪鍵槽中，如圖1所示。如果不能看到定位銷(xiāo)，拆卸噴油泵，確定錯位的原因，并維修或更換任何損壞的部件。如果因為性能問(wèn)題進(jìn)行此項檢查，而且故障首先出現在齒輪系拆卸和更換后，則檢查凸輪軸齒輪與曲軸齒輪的正時(shí)，以及凸輪軸齒輪與燃油泵驅動(dòng)齒輪之間的正時(shí)。噴油正時(shí)調整示例如圖2所示，步驟如下
① 順時(shí)針轉動(dòng)曲軸使一缸活塞位于壓縮行程上止點(diǎn)。在活塞行程百分表測量表頭的測桿與正時(shí)儀標尺90°刻度線(xiàn)對齊時(shí)，將推桿行程百分表調零。
② 逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)曲軸，在一、六缸上止點(diǎn)記號轉到距標尺標定點(diǎn)約10mm處時(shí)移動(dòng)活塞行程百分表，使其測量頭壓縮5mm左右，然后固定。緩慢轉動(dòng)曲軸，在活塞回到上止點(diǎn)位置時(shí)將活塞行程百分表調零。
③ 繼續逆時(shí)針轉動(dòng)曲軸，當活塞行程百分表的測桿與標尺45°刻度線(xiàn)（相應曲軸位于上止點(diǎn)前45°）對準時(shí)，順時(shí)針轉動(dòng)曲軸，直到活塞行程百分表讀數符合規定，根據測量的差值再調整挺桿銷(xiāo)軸蓋墊片厚度，使噴油正時(shí)符合規定。
發(fā)動(dòng)機的正時(shí)調整是非常重要的，因為它直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機的工作效率和壽命。如果正時(shí)出現問(wèn)題，會(huì )導致發(fā)動(dòng)機燃油消耗增加，功率下降，甚至引起發(fā)動(dòng)機故障。而調整正時(shí)可以使發(fā)動(dòng)機的工作更加穩定，燃油消耗更低，能效更高，排放更清潔。
|
圖1 康明斯發(fā)動(dòng)機正時(shí)銷(xiāo)位置 |
圖2 康明斯發(fā)動(dòng)機噴油正時(shí)調整步驟. |
三、燃油系統典型故障診斷
PT泵出油口壓力波動(dòng)情況主要取決于系統的工作狀態(tài)，由于采集的油壓信號不具備明顯的頻域特征，因此在信號處理時(shí)主要采用時(shí)域分析的方法。
以正常狀態(tài)的PT泵出油口壓力信號為依據，分別提取怠速點(diǎn)油壓（轉速550 r/min）、最大扭矩點(diǎn)油壓（轉速1 200 r/min）、拐點(diǎn)轉速油壓（轉速1 830 r/min）及近停油點(diǎn)油壓（轉速2 200 r/min）作為4個(gè)特征值。這4個(gè)特征值能夠描述各種狀態(tài)下信號的輪廓，然后計算不同狀態(tài)油壓信號的均值、方差、均方值、峰值、偏度、峭度、波形系數、峰值系數、脈沖系數、裕度系數及峰峰值11個(gè)時(shí)域特征參數，共計15個(gè)特征值。其中一組數據的特征值如表1所示。
表1各種工作狀態(tài)下信號的時(shí)域特征參數
|
編號
|
時(shí)域參數
|
正常狀態(tài)
|
泵進(jìn)油堵塞
|
濾清器泄漏
|
噴油器堵塞
|
噴油器
泄漏
|
|
1
|
怠速油壓/MPa
|
0.1892
|
0.2888
|
0.4495
|
0.6705
|
0.0935
|
|
2
|
最大扭矩油壓/MPa
|
0.5400
|
0.5958
|
0.7032
|
1.1348
|
0.1852
|
|
3
|
拐點(diǎn)轉速油壓/MPa
|
0.7800
|
0.6567
|
0.0827
|
0.2170
|
0.2120
|
|
4
|
近停油點(diǎn)油壓/MPa
|
0.0248
|
0.0437
|
0.0817
|
0.1792
|
0.0232
|
|
5
|
均值/MPa
|
0.3497
|
0.3862
|
0.4360
|
0.7501
|
0.1340
|
|
6
|
方差/MPa
|
0.0689
|
0.0474
|
0.0686
|
0.1443
|
0.0048
|
|
7
|
均方值/MPa
|
0.1911
|
0.1965
|
0.2587
|
0.7069
|
0.0227
|
|
8
|
峰值
|
0.7923
|
0.7283
|
0.8220
|
1.2600
|
0.2502
|
|
9
|
偏度
|
0.2056
|
-0.2577
|
-0.1726
|
-0.1601
|
-0.2571
|
|
10
|
峭度
|
1.5688
|
1.6407
|
1.5183
|
1.4929
|
1.6176
|
|
11
|
波形系數
|
1.2502
|
1.1478
|
1.1666
|
1.1209
|
1.1249
|
|
12
|
峰值系數
|
1.8122
|
1.643
|
1.6162
|
1.4986
|
1.6601
|
|
13
|
脈沖系數
|
2.2656
|
1.8859
|
1.8854
|
1.6798
|
1.8675
|
|
14
|
裕度系數
|
2.7909
|
2.1193
|
2.1410
|
1.8198
|
2.0443
|
|
15
|
峰峰值
|
0.7898
|
0.6973
|
0.7655
|
1.1200
|
0.2455
|
5種不同工作狀態(tài)的部分時(shí)域特征值如圖3~圖6所示。比較圖中不同工作狀態(tài)的特征值分布可以發(fā)現，不同工作狀態(tài)的部分特征值差距不是很明顯，如圖3所示，對于濾清器泄漏、噴油器堵塞和噴油器泄漏3種故障，其拐點(diǎn)轉速油壓值都分布在0.1～0.2 MPa，差距不是很明顯。
部分特征值存在交叉重疊的現象，如圖4所示，對于正常狀態(tài)、泵進(jìn)油堵塞和噴油器泄漏3種故障，其近停油點(diǎn)油壓值在0.025～0.075 MPa存在交叉重疊的現象。
因此，任何單一的特征參量都無(wú)法準確區分PT燃油系統的工作狀態(tài)，為此需要進(jìn)行多特征參數的融合，消除多特征值之間的重疊和交叉，提高識別的準確性。
|
圖3 PT燃油系統故障拐點(diǎn)轉速油壓信號曲線(xiàn) |
圖4 PT燃油系統故障近停油點(diǎn)油壓信號曲線(xiàn) |
|
圖5 PT燃油系統故障偏度信號曲線(xiàn) |
圖6 PT燃油系統故障信號峰峰值曲線(xiàn) |
總結：
針對PT燃油系統故障樣本數據數量小、不具備明顯頻域特征以及分類(lèi)器參數選擇的問(wèn)題，提出了KPCA和MPGA-LSSVM相結合的PT燃油泵故障診斷方法。主要結論是PT燃油系統油壓信號為典型的非平穩信號，不具備明顯的頻域特征，且不同工作狀態(tài)下的時(shí)域特征參數存在交叉重疊的現象，單一特征參量無(wú)法準確識別燃油系統的工作狀態(tài)。針對PT燃油系統油壓信號時(shí)域特征的特點(diǎn)，利用KPCA進(jìn)行特征參數提取，消除了不同時(shí)域特征值之間存在的交叉重疊現象，簡(jiǎn)化了分類(lèi)器結構，提高了模型識別的準確率。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://www.aticodonostia.com
