内燃机车柴油机及增压器在线诊断系统

刘建伟

【摘 要】通过对增压器转速、增压压力、轴承润滑油压、柴油机转速等参数进行实时采集、综合分析实时给出的增压器运行状态信息，对增压器状态进行初步的判定、提示和告警，实现在线状态监控；同时根据增压器润滑油油压随时做好辅助滑油泵投入的准备，防止因缺油而引起的增压器、柴油机故障。

【关键词】增压器 在线监测 告警 数据分析

随着内燃机车向大功率方向的发展，对增压器的要求越来越高。因此，进行增压器的工作状态检测十分必要。最好的办法是实现增压器性能状态的随车检测和监视。这样，不仅可以延长增压器的实际使用时间，也为内燃机车实现状态维修提供了有力保证。

1 系统目的

在柴油机处于稳定工况时，影响瞬时转速波动的主要因素是气体压力、各种阻力和往复惯性力的总切向力矩。因此，通过对瞬时转速进行监测可以分析柴油机缸内气体压力的变化，分析其工作状态并进行故障诊断。同时结合对柴油机输出功率、增压器转速、压气机压力等辅助信息的采集和综合分析，可以更准确地判定柴油机的运行状态或故障原因，使机车柴油机的状态修成为可能。

2 系统功能

内燃机车柴油机及增压器在线诊断系统主要分为以下功能：

（1）在线监测柴油机及增压器状态。通过对增压器转速、增压压力、轴承润滑油压、柴油机转速、主发输出功率等参数进行实时采集、综合分析实时给出增压器的运行状态信息，通过在线监测准确地分析诊断柴油机及涡轮增压器故障隐患及故障部位，为运用、检修提供可靠依据和合理建议。

（2）提供分析依据，建立柴油机及增压器在线状态信息库。通过数据转储，在线监测装置对柴油机及增压器状态进行数据采集记录、在线状态监控；地面数据分析专家系统能在线对柴油机、增压器进行性能检测和状态评定，实施初步的判定、提示和告警。

（3）检测轴承油压，隋转保护。系统通过对增压器滑油供油口的油压及停机信号的捕捉，适时启动辅助滑油泵，保护增压器转子及滑动轴承，提高其使用寿命。

3 系统结构

图1

4 系统原理

系统分三部分：一是增压器在线监测及保护，主要是对增压器的转速、压气机出口压力，轴承保护油压、柴油机转速等参数进行实时监测，根据理论阈值（两端增压器转速差不大于500转/分，两端增压器压气机出口压力差不大于50Kpa， 两端增压器滑油压力差不大于30Kpa，增压器堕转时间不小于30S）和经验数据判断出增压器的工作状态，通过对惰转时间的测试，反映涡轮增压器转子轴承系统的润滑及轴承状态的好坏；第二是监测增压器滑油油压，当增压器润滑油压低于0.25MPa时，启动辅助滑油泵，确保增动冲击信号信号，得到一个原点信号，从而根据这个原点信号知道柴油机每转动一个角度所对应的缸的冲程，通过对不同缸的同一冲程下的速度对比，分析每个缸的工压器轴承滑油压力；第三是对柴油机状态的监测，通过对盘车机齿轮的转速的采集和信号处理，得到比较精确的柴油机转速信息，同时通过采集某一个缸的喷油管振作状态。

5 系统在线装置部分组成

图2：在线装置组成框图

在线监测装置部分分为主机和外部传感器、输出转换设备及连接线，主要功能单元集中在主机内，它集成了主板一块（数据处理、分析存储、人机接口、柴油机状态监测单元）、增压器信号处理板两块（增压器的信息采集、初步处理、实时记录）、底板一块（各插板的连接、对外接口的过渡、电源转换单元）以及人机接口、数据输入输出单元。

6 使用情况

2010年9月内燃机车柴油机及增压器诊断系统在兰州铁路局迎水桥机务段及宁夏地方铁路公司装车使用，系统先后成功发现了若干起柴油机及增压器故障，为机车检修提供了可靠、有力的依据。通过装车时对柴油机的在线诊断，分析柴油机瞬时频谱，发现了几起机车“游车”、各缸喷油齿条调节不均等问题。同时系统的软件专家系统在此期间通过不断的升级完善，逐步适应了不同车型、不同使用条件下对柴油机及增压器的监测和状态诊断。