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一种船舶柴油机气阀定量检测装置   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-04-09
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-10-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-10-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-04-09
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201810313357.3 申请日 2018-04-09
公开/公告号 CN108536961B 公开/公告日 2021-10-12
授权日 2021-10-12 预估到期日 2038-04-09
申请年 2018年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 F02B77/08G07C5/08 主分类号 F02B77/08
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 6
权利要求数量 7 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2015.03.12彭章明 等.船用低速柴油机活塞环磨损量监测的仿真试验研究《.船舶工程》.2012,第34卷(第6期),第16-19页. 陈坚.气体发动机气阀与气阀座磨损原因分析及对策《.内燃机与动力装置》.2014,第31卷(第4期),第48-50、60页. Chen Guojin 等.Simulation Analysis onWearing Quantity of Marine Low-speedDiesel Engine’s Piston Ring《.AppliedMechanics and Materials》.2012,第152-154卷第1057-1062页.;
引用专利 US2015/0068506A 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 彭章明、陈慧鹏、陈国金 第一发明人 彭章明
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州浙科专利事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜立
摘要
本发明公开了一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,包括振动检测模块,信号预处理及模数转换模块,分析处理模块,通过安装在柴油机气缸盖的加速度传感器检测缸盖振动信号,采用HHT变换分解,提取与磨损相关的特征信息,在此基础上,通过归一化处理,建立归一化值与气阀磨损的映射关系,可在线检测气阀磨损量,从而提高了提高船舶柴油机工作的可靠性,经济性,具有显著的实用性。
  • 摘要附图
    一种船舶柴油机气阀定量检测装置
  • 说明书附图:图1
    一种船舶柴油机气阀定量检测装置
  • 说明书附图:图2
    一种船舶柴油机气阀定量检测装置
  • 说明书附图:图3
    一种船舶柴油机气阀定量检测装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-10-12 授权
2 2018-10-16 实质审查的生效 IPC(主分类): G06F 17/50 专利申请号: 201810313357.3 申请日: 2018.04.09
3 2018-09-14 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:包括振动检测模块,信号预处理及模数转换模块,分析处理模块;所述振动检测模块包括加速度传感器(1),压力传感器(3),光电编码器(2);所述加速度传感器(1)安装于被检测气缸的缸盖顶部,提取缸盖振动信息;所述压力传感器(3)检测柴油机气缸内压力信息;所述光电编码器(2)安装于柴油机(4)输出端,检测柴油机(4)转速及上止点信息,提供定位信息;所述信号预处理及数模转换模块包括信号预处理电路及A/D转换模块;所述A/D转换模块为24位,4路;所述信号预处理电路对加速度信号、压力信号、转速信号及上止点信号这些模拟信号进行放大及滤波,经过A/D转换模块,转换为数字信号,输入计算机(9)处理;所述分析处理模块采用LabVIEW程序开发,包括采集、数据分析及定量计算;将A/D转换模块的输出信号以上止点及转速信号为基础,结合气缸压力信号,截取气阀冲击最强的振动信号,通过HHT变换,对振动信号进行时域分解,获得一系列本征信号,选取最能反映振动信息的一些本征信号,计算其Hilbert谱,通过归一化处理,结合归一化量与气阀间隙的对应关系,从而计算气阀的磨损量。

2.如权利要求1所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述计算机(9)处理过程包括以下步骤:
1.有效信号提取(10),
2.信号时域分解(11),
3.分解信号的Hilbert谱(12),
4.对信号进行归一化处理(13),
5.归一化值与磨损量的映射(14),
6.磨损量定量检测(15)。

3.如权利要求2所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述有效信号提取(10):通过光电编码器(2)的上止点信号、转速信号及气缸压力信号,截取一周期内气阀撞击的信号,共200个点。

4.如权利要求2所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述信号时域分解(11):在时域中将截取的信号分解为一系列本征信号:

5.如权利要求2所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述分解信号的Hilbert谱(12):计算本征信号的Hilbert谱:

6.如权利要求2所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述对信号进行归一化处理(13),归一化值为:
η=Ei/E×100%,其中

7.如权利要求2所述的一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,其特征在于:所述归一化值与磨损量的映射(14):建立归一化值与气阀间隙映射曲线。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于船舶柴油机性能监测及故障诊断技术领域,具体涉及一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置。

背景技术

[0002] 船舶动力系统在工作时产生振动噪声信号,振动信号包含非常丰富的柴油机运行状态信息。通过分析柴油机振动噪声信号可以对内部零部件状态进行诊断的方法,是评估动力系统运行状态和诊断故障的重要方法之一,因此采用振动分析可诊断柴油机气阀状态。柴油机运动形式复杂,系统激励源较多,包括燃烧振动、进排气门开启和关闭的碰撞、各机械运动件产生的碰撞等,而且互相耦合严重,因此采用振动信号在线识别柴油机故障难度较大。
[0003] 目前采用振动信号对柴油机气阀诊断,主要集中在柴油机气阀状态的定性研究方面,定量诊断不多,气阀间隙在线定量监测存在很大困难。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供了一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,采用HHT变换分解,提取与磨损相关的特征信息,在此基础上,通过归一化处理,建立模式与特征参数之间的对应关系,解决了振动信号在线识别困难的问题,可实现柴油机气阀磨损的定量检测。
[0005] 本发明包括振动检测模块,信号预处理及模数转换模块,分析处理模块。所述振动检测模块包括加速度传感器,压力传感器,光电编码器;加速度传感器安装于被检测气缸的缸盖顶部,提取缸盖振动信息;压力传感器检测柴油机气缸内压力信息;光电编码器安装于柴油机输出端,检测柴油机转速及上止点信息,提供定位信息。
[0006] 所述信号预处理及数模转换模块包括信号预处理电路及A/D转换模块;A/D转换模块为24位,4路;信号预处理电路对加速度信号、压力信号、转速信号及上止点信号等模拟信号进行放大及滤波,经过A/D转换模块,转换为数字信号,输入计算机处理。
[0007] 所述分析处理模块采用LabVIEW程序开发,包括采集、数据分析及定量计算;将A/D转换模块的输出信号以上止点及转速信号为基础,结合气缸压力信号,截取气阀冲击最强的振动信号,通过HHT变换,对振动信号进行时域分解,获得一系列本征信号,选取最能反映振动信息的一些本征信号,计算其Hilbert谱,通过归一化处理,结合归一化量与气阀间隙的对应关系,从而计算气阀的磨损量;
[0008] 所述计算机处理过程包括以下步骤:
[0009] 1.有效信号提取:通过光电编码器的上止点信号、转速信号及气缸压力信号,截取一周期内气阀撞击的信号,共200个点;
[0010] 2.信号时域分解:在时域中将截取的信号分解为一系列本征信号:
[0011]
[0012] 3.分解信号的Hilbert谱:计算本征信号的Hilbert谱:
[0013]
[0014] 4.对信号进行归一化处理:归一化值为:
[0015] η=Ei/E×100%,其中
[0016] 5.归一化值与磨损量的映射:建立归一化值与气阀间隙映射曲线;
[0017] 6.磨损量定量检测:实时检测的振动信号,通过前述的处理方式,计算归一化值,通过对比归一化值与气阀间隙映射曲线,可以实时的定量得到气阀的磨损量。
[0018] 本发明的有益效果为:本发明解决了柴油机气阀磨损检测的定量描述问题,可定量监测气阀的磨损量,提高了设备运行的稳定性、可靠性及经济性,具有显著的实用性。

实施方案

[0024] 以下结合附图对本发明作进一步说明:
[0025] 如图1‑2所示,本发明采用HHT变换分解,提取与磨损相关的特征信息,在此基础上,通过归一化处理,建立模式与特征参数之间的对应关系,解决了振动信号在线识别困难的问题,可实现柴油机气阀磨损的定量检测。
[0026] 本发明包括振动检测模块,信号预处理及模数转换模块,分析处理模块;
[0027] 所述振动检测模块包括加速度传感器1,压力传感器3,光电编码器2,加速度传感器1安装于被检测气缸的缸盖顶部,提取缸盖振动信息,压力传感器3检测柴油机气缸内压力信息,光电编码器2安装于柴油机4输出端,检测柴油机4转速及上止点信息,提供定位信息。加速度传感器1、光电编码器2及压力传感器3信号经过调理电路及数据采集卡8进行预处理后,转换为数字信号输入计算机9,进行分析处理,通过处理结果识别气阀磨损量。
[0028] 所述信号预处理及数模转换模块包括信号预处理电路及A/D转换模块,A/D转换模块为24位,4路,信号预处理电路对加速度信号、压力信号、转速信号及上止点信号等模拟信号进行放大及滤波,经过A/D转换模块,转换为数字信号,输入计算机处理。
[0029] 所述分析处理模块采用LabVIEW程序开发,包括采集、数据分析及定量计算,将A/D转换模块的输出信号以上止点及转速信号为基础,结合气缸压力信号,截取气阀冲击最强的振动信号,通过HHT变换,对振动信号进行时域分解,获得一系列本征信号,选取最能反映振动信息的一些本征信号,计算其Hilbert谱,通过归一化处理,结合归一化量与气阀间隙的对应关系,从而计算气阀的磨损量。本发明使用工作过程如下:
[0030] 船舶柴油机4工作时,将热能转换为机械能,通过固定在轴支架7上传动轴6,输出到螺旋桨5,传感器检测的振动、转速、上止点、缸压信号经过放大滤波等预处理后,通过数据采集后输入计算机9进行处理,处理过程如图2所示:
[0031] 图2中有效信号提取10:通过光电编码器2的上止点信号、转速信号及气缸压力信号,截取一周期内气阀撞击的信号,共200个点;
[0032] 图2中信号时域分解11:在时域中将截取的信号分解为一系列本征信号:
[0033]
[0034] 图2中分解信号的Hilbert谱12:计算本征信号的Hilbert谱:
[0035]
[0036] 图2中信号归一化13:对信号进行归一化处理,归一化值为:
[0037] η=Ei/E×100%,其中
[0038] 图2中归一化值与磨损量的映射14:建立归一化值与气阀间隙映射曲线,如图3;图2中磨损量定量检测15:实时检测的振动信号,通过前述的处理方式,计算归一化值,通过对比归一化值与气阀间隙映射曲线,可以实时的定量得到气阀的磨损量。
[0039] 本发明一种船舶柴油机气阀磨损定量检测装置,通过对缸盖振动信息处理,计算归一化值,并与归一化值——气阀间隙映射图对比,获取当前柴油机气阀磨损量,可在线确定气阀磨损量,提高船舶柴油机工作的可靠性,经济性。

附图说明

[0019] 图1为本发明柴油机气阀磨损定量检测装置整体设计图及各分模块连接示意图;
[0020] 图2为本发明柴油机气阀磨损定量检测计算过程示意图;
[0021] 图3为本发明归一化值与气阀间隙映射图;
[0022] 图1中:1‑加速度传感器,2‑光电编码器,3‑压力传感器,4‑柴油机,5‑螺旋桨,6‑传动轴,7‑轴支架,8‑调理电路及数据采集卡,9‑计算机;
[0023] 图2中:10‑有效信号提取,11‑信号时域分解,12‑分解信号的Hilbert谱,13‑信号归一化,14‑归一化值与磨损量的映射,15‑磨损量定量检测。
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