12K98MC型柴油机故障诊断系统研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ecfan1
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大型低速二冲程柴油机是一个典型的复杂系统,一旦出现异常或故障,原因排查和故障诊断困难,若不能及时解决,可能会导致机损事故,严重时甚至会危害到船上人员的生命安全。船用柴油机的健康状态评估和故障诊断方法主要分为两大类,一类是振动、噪声、油液监测等局部诊断方法;另外一类是性能参数分析、神经网络、专家知识等整体诊断方法。从船舶实际应用效果看,局部诊断技术应用较多,效果较好;但整体诊断技术的应用效果不佳,表现为故障诊断准确率低、针对性不强等,其主要原因是柴油机系统的复杂性、诊断信息来源不足或失真、专家知识不全面等。因此,如何获得柴油机在不同工况下的各种运行参数的诊断信息,同时完善专家知识是提高故障诊断准确率的关键。本文以中远海“OCEANIA”万箱集装箱船的12K98MC型二冲程柴油机主推进系统为研究对象,开发出12K98MC型柴油机故障诊断系统,具体工作如下:(1)利用模块化建模的方法建立了12K98MC型柴油推进装置数学模型,模型包括:12K98MC型柴油机、MG800电子调速器和螺旋桨特性计算模型;利用C++编程语言编写了模型计算程序,给出了推进装置的稳态及动态计算结果;仿真计算与航行试验对比表明:柴油机在25%、50%、75%、100%、110%等负荷下稳态和动态误差小于5%,仿真模型能够为故障诊断提供完整的参考数据。(2)收集并整理了约12000条MC型柴油机故障专家知识,利用框架知识表示法、产生式知识表示法及Petri网知识表示法建立了基于故障树的MC型柴油机故障诊断专家知识库;采用正向、反向推理综合推理的搜索策略,设计了基于知识的推理机,利用VC++完成了推理机程序设计和编程,开发了基于知识的故障诊断专家系统。(3)根据柴油机仿真模型的误差,选取±5%作为未报警情况下的异常阈值,将实船柴油机在不同工况下的运行数据与同工况下的仿真数据进行比较,确定是否有参数处于异常状态,并将异常状态和报警状态信息作为专家系统的输入,通过推理机完成专家知识库的收索,推理出故障原因,完成故障诊断。(4)利用VC++完成了12K98MC型柴油机故障诊断系统的人机界面编程,开发出故障诊断系统。轮机管理人员可以通过人机界面输入实船柴油机运行数据或直接输入故障现象,推理机会进一步搜索出故障原因,同时给出故障维修策略及相应的解释。本文给出了典型的故障诊断实例,诊断结果正确,验证了故障诊断系统的准确性和有效性。
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