涡轮增压器性能检测与故障预测系统的研制

摘要

涡轮增压器的应用极大地改善了发动机的性能，因此它一直是研究热点。为了检验涡轮增压器结构的可靠性，以及对其结构设计进行改进，需要检查涡轮增压器各项参数是否已经达到设计指标以及其他因素对涡轮增压器性能的影响。并且对涡轮增压器进行故障预测，可以保证其安全高效的运行，减少不必要的经济损失和人员伤亡。所以研制性能可靠、操作方便、满足动态测量精度要求的涡轮增压器性能检测与故障预测系统具有十分重要的意义。本文致力于开发一套涡轮增压器性能检测与故障预测系统，以满足实际应用需要。
　　首先，介绍涡轮增压器的基本结构和工作原理;研究增压器的性能参数以及特性曲线;总结涡轮增压器的常见故障及其原因，并建立涡轮增压器故障树;针对涡轮增压器的结构特点和常见故障，研究其振动分析方法，包括时域、频域、小波分析以及轴心轨迹。
　　其次，提出了基于MGM(1，n)-SVM的涡轮增压器故障预测方法。首先分别研究了多变量灰色模型MGM(1，n)和支持向量机(SVM):多变量灰色模型是多参数故障预测，通过灰色关联度分析，选取重要参数建模，进行单步、多步预测;采用基于二叉树的支持向量机多类分类方法，构造涡轮增压器的SVM决策树，判别故障。然后重点介绍了基于MGM(1，n)-SVM的故障预测方法，该方法是结合MGM(1，n)和SVM的优点，对机械设备进行定位、定性地故障预测。并通过涡轮增压器的实例验证了其可行性、有效性和准确性。
　　最后，设计并开发出了涡轮增压器性能检测与故障预测系统。总结并介绍涡轮增压器试验台的结构、工作原理以及种类;设计了涡轮增压器的温度、压力、转速、流量和振动测试方案，以及该系统的数据库SQL Server2008结构。利用LabVIEW和MATLAB混合编程开发出了涡轮增压器性能检测与故障预测系统，并详细地介绍了该系统的功能模块，主要包括:数据采集、数据存储与管理、数据处理与分析，且该系统能够稳定有效地运行。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的背景与意义

1．2 研究现状及发展趋势

1．2．1 涡轮增压器测量技术的发展

1．2．2 故障预测方法的研究现状

1．3 论文的研究内容与结构安排

1．3．1 研究的主要问题及技术路线

1．3．2 论文结构安排

2 涡轮增压器性能检测的理论基础

2．1 涡轮增压器的结构和工作原理

2．1．1 涡轮增压器的基本结构

2．1．2 涡轮增压器的工作原理

2．2 涡轮增压器性能参数及特性曲线

2．2．1 压气机的-|生能参数及特性曲线

2．2．2 涡轮的性能参数及特性曲线

2．3 涡轮增压器故障机理及其分类

2．3．1 转子故障

2．3．2 喘振

2．3．3 漏油

2．3．4 增压压力下降

2．3．5 增压压力上升

2．3．6 泄漏

2．3．7 超温

2．4 涡轮增压器振动分析

2．4．1 时域分析

2．4．2 频域分析

2．4．3 小波分析

2．4．4 轴心轨迹

2．5 本章小节

3 基于多变量灰色模型-支持向量机的故障预测方法研究

3．1 多变量灰色模型

3．1．1 灰色关联度分析理论

3．1．2 MGM(1，n)模型建模

3．2 支持向量机

3．2．1 线性支持向量机

3．2．2 非线性支持向量机

3．2．3 支持向量机的多类分类

3．2．4 涡轮增压器故障分类方法研究

3．3 基于MGM(1，n)-SVM的故障预测方法研究

3．3．1 基于MGM(1，n)-SVM的故障预测方法研究

3．3．2 涡轮增压器应用实例

3．4 本章小节

4 涡轮增压器性能检测与故障预测系统的设计和开发

4．1 开发环境简介

4．2 涡轮增压器性能检测与故障预测的系统总体方案设计

4．2．1 试验台搭建

4．2．2 参数检测方案设计

4．2．3 数据库设计

4．3 涡轮增压器性能检测与故障预测系统的软件实现

4．3．1 数据采集

4．3．2 数据存储与管理

4．3．3 数据处理与分析

4．4 本章小节

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢