工业技术 发动机故障诊断中特征融合技术的应用研究 李又栋 （华能营口港务有限责任公司 辽宁营口 １１ ５００７） ① 摘要：一旦汽车发动机发生一些故障，就很难短时间内解决。不是因为时间不够用，而是汽车发动机出现的故障十分复杂，不容易解决。 我们通常采用单类的特征数据对其进行诊断，但是，实践表明该方法并不能准确找出发动机发生故障的原因。因此，我们在发动机故障诊 断中采用特征融合技术，从而找出发动机发生故障的原因，并提出解决的措施。 关键词：发动机故障 诊断 特征融合技术 应用研究 中图分类号：Ｖ２６３．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７ ２－－３７９１（２０１４）０２（ｃ）一００８０—０２ １发动机故障诊断技术的现状 以上我们提到过两个步骤，那么，我们 但是还需要技术人员的准确判断，才能够 子的参数特征结合起来，因为这样做非但 由于发动机本身的结构异常复杂，并 怎样采集这些特征呢？由于发动机特殊的 完成故障的识别。但是，我们不能把两种转 且其中的一类故障可以诱发相关故障的发 工况，使得它经常工作在高温之下；其中， 生。这是一种在发动机问题上的蝴蝶效应， 声波在发动机工作中一定会出现，振动现 不能够正确识别故障，而且会做出错误的 而它一旦出现，就会加大诊断的难度。这样 象也难以避免，因此我们要采集声波参数 故障识别。因此，我们就应该先筛选特征， 的情况，给我们解决发动机的问题带来不 和振动参数；还有其他参数的提取，在这里 运用科学的方式去识别哪些是有用或无用 便。另外，发动机的内部结构不是单一的， 就不罗列了。在发动机正常运行下，各种工 的信息，从而使得我们采集的信息变得更 而是由许多的机构组合而成。这就意味着 况参数就会保持稳定状态。一旦这些参数 加真实和高效。针对那些真实和高效的信 发动机是一个综合性的机电设备，因此，我 出现变化，就意味着发动机出现了故障。那 息，我们一定要以综合性的角度把它们整 们应该认识到发动机内部结构的复杂。由 于其工况十分特殊，长期运行在高温、高速 的状态，这样的工作环境也是造成故障的 原因之一。传统的处理发动机故障的方法 么，我们就可以根据这些参数的变化情况 合起来。这样，我们就可以从整体中了解到 来判断故障原因，并采取有效的解决措施。 位置基本是固定的。其中，排气系统、燃油 发动机的整体状况。另外，我们也要具体问 采取有效的措施。 经过多年的经验表明，发动机故障发生的 题具体分析，这样才能够针对局部的问题 系统等近几年来出现故障的频率很高，因 ２．３特征融合的技术的应用方案 由于各种不同的原因，利用多功能的 此，我们就要采取措施对这些系统进行定 对解决发动机的故障问题也很有效，这种 方式通过分析声音、振动以及其它的方面， 得出具体的理化参数来分析发动机的故 期的维护及检查。其中，发动机的零件的变 转折故障模拟装置，会因其周围的环境而 障，然后主观对发动机的故障问题进行判 形及损伤，都是造成发动机故障的诱因。而 出现不同的情况。为了获取相应的故障样 断，从而解决发动机的故障问题。这种方法 他们直接破坏的就是冷却系统、润滑系统 本，我们就需要运用特征融合的方案，来帮 需要一些有实践经验的人，主观判断就显 科学的方法，因此，我们在诊断发动机的故 等。因此，我们应该在发动机运行的过程中 助我们找到发动机故障的原因。我们可以 统带来直接破坏，从而造成发动机出现严 得非常重要。但是这种方法毕竟是一种不 努力维护零件的完好，防止损伤给其它系 通过特征融合技术对获取来的样本进行比 对和判断，然后对这些特征进行不同方式 障中，就采用特征融合的方式。 重的故障。如果发动机在运行中，振动信号 发生改变，那么我们就要立即停止发动机 的融合。振动频谱及纹理特征，都是属于单 类特征。我们可以采用这些单类特征，为获 ２发动机故障诊断中特征融合技术的应 的工作。因为一旦振动信号发生了改变，那 取故障的判断而服务。因此，我们采用有效 用 么就意味着转子轴承出现了磨损的故障， 的特征融合方式，并对单类特征进行分析。 故障特征采集和故障认定是诊断发动 从而使得发动机出现严重的故障。共振是 下面我们就结合实际制定了一个特征融合 机故障的两个步骤。其中，最为重要的就是 最容易采集的参数，并且它还可以反映其 的技术的应用方案，方案表一。 故障特征的采集。如果我们不了解故障的 特征，就无法对故障做出准确的判断。在故 它各个工况的情况，我们一定要认真的采 出判断和评估。 结合图表所示，我们看到的信息是十 问题有着极大的帮助。除此之外，组合特征 集共振参数，从而对发动机的运行状况做 分丰富的，这对于我们研究发动机的故障 障特征采集的过程中，我们一定要十分的 认真与仔细，并运用正确的方法，从而获取 ２．２特征融合技术的作用 所包含的的设备工作的信息尤为丰富。但 准确的参数。这样，我们才能够确保故障采 通过上文我们知道共振中包含的信息 是，这些丰富的信息仍然有着很大的缺点， 集的有效性。另外，在故障认定的过程中， 来，这样才能够准确的对发动机故障进行 认定。 是最多的，而单独运行的机器包含的信息 那就是较大的冗余性以及较高的维数。可 我们应该把采集到的故障特征都综合起 是很少的。特征融合的优势就是不局限于 以降低计算量的是图表中的组合特征以及 一种单一的故障特征，而是把所有的故障 Ｂ＆Ｂ＋组合，这也是特征融合技术的一个 低，但是对于它们包含的其他的信息变化 特征有机的综合起来，就此分析发动机发 优点所在。另外，虽然两者的维度数有所降 生故障的原因。这种方式是很有效的方式 表１ ２．１特征融合技术中的故障参数提取 特征类型 组合特征 Ｂ＆Ｂ＋组合 不平衡故障 ９０ ９０ 油膜滑动故障 ９０ ９０ 碰磨故障 ７２．７５ ７７．５Ｏ 平均值 ８４．２５ ８５．８３ 组合特征＋ＧＤＡ 融合特征 ９０ ９０ ８６．３０ ９０ ８３．７５ ８３．７５ ８６．６８ ８７．９１ （下转８２页） ①作者简介：李又栋（１９７２，６，１２～），男，民族：汉族，籍贯：山东省聊城市，单位：华能营口港务有限责任公司，职称：工程师；学历：大学 本科，研究方向：港口机械工程、起重运输与机械制造。 ８Ｏ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ｉｊ：ｌｊ２ＩｌｌＩｌｉｉＩ— ｉ 。 。 。。 。 ，。 Ａ １ ６ ｌ ４ ｌ ２ 工业技术 香气略显不足的情况下［２］，大幅度提升低焦 颦 鞲 Ｏ Ｏ ｌ ８ ６ Ｏ ４ Ｏ ２ Ｏ 油卷烟香气。本研究的开展，从技术层面支 撑广昌“黑老虎”烟叶的深度挖掘与应用， 有利于烟草提取工艺的技术革新，为低焦 油卷烟设计与产品风格固化提供强有力的 髯 技术支持＿３ 】，具有较好的社会效益和经济 效益。（１）优化了利用旋转蒸发技术制备黑 老虎烟叶浸膏的工艺流程，探讨了膜分离 技术在浸膏制备中的应用，膜分离技术可 以有效去除浸膏中的杂质，提升黑老虎烟 叶浸膏品质，以１０～２０ ｋＤ膜过滤制备的浸 １５ ３Ｏ ４５ ６０ ７Ｓ ９０ ｌ５ ３Ｏ ４５ ６０ ７５ ９０ ｉＳ ３０ ４Ｓ ６ｏ ７Ｓ ９０ 宅 型 ．｜闻（天） 。。 时闯（天） Ｏ 时阍（天） Ｂ ５０ ４ ２ ｌ ８ ６ ４ ２ 膏为最优选择。（２）理化性质分析和ＧＣ－ＭＳ 检测表明生物酶法制备的黑老虎浸膏样品 具有较高的质量稳定性和制备工艺稳定 性。（３）对黑老虎烟叶的质量风格特色、生物 法提取样品的致香成分进行分析，并与其 他制备工艺做了详细的对比。将水煮法、酒 精萃取法、生物法制备的黑老虎烟叶提取 物添加到叶组、卷烟中，评吸结果显示添加 黑老虎浸膏后卷烟风格特征在干草香、甜 香、烘焙香、可可香、辛香、膏香方面提升明 ６０ ７５ ９０ 、＾＿４０ 一 号３０ 鲻 篓２０ 筐 １０ Ｏ 鲫 ∞强曲始柏 １５ ３０ 坩ｓ Ｏ ４５ 时闯（天） 显，并且生物法制备的浸膏的提升效果优 于水煮法和酒精萃取法。通过ＧＣ—Ｍｓ技术 对各样品中的致香成分进行定量分析，结 果表明生物法制备的黑老虎浸膏的致香成 分含量远远高于水煮法和酒精萃取法。 图２ 生物酶法制备的黑老虎浸膏样品理化性质、致香成分随时间变化图 分分析和卷烟评吸分析 表１的评吸结果显示膜过滤后的浸膏 品的折光值、密度、糖度未发生明显变化 （图２Ａ），ＧＣ—ＭＳ分析表明其致香成分含量 产品在苦味、甜味、舒适感方面都有所提 也保持较高的稳定性（图２Ｂ）。 升。但是经膜过滤会造成大量的致香物质 ２．３生物酶法制备工艺的先进性 流失，在烟气特征、香气风格方面明显不如 将水煮法、酒精萃取法、生物酶法制备 的黑老虎烟叶浸膏添加到叶组、卷烟中。结 果显示添加黑老虎烟叶浸膏后卷烟风格特 升明显，在烟气特征方面丰富度、烟气浓 度、劲头方面均有提升，并且生物法制备的 参考文献 【１］李炎强，申进朝，刘克建，等．ＧＣ／ＭＳ技 术分析烟草挥发性 半挥发性酸性成分 ［Ｊ】．分析化学，２００４，３２（５）：６９４． ［２】周四毛，彭桂新，于建春．降低卷烟焦油 量的技术措施研究【Ｊ】．烟草科技，ｌ ９９７ （１２５）：８－９． 未经膜过滤的浸膏。综合考虑，以１ ０～ ２０ ｋＤ膜过滤制备的浸膏为最优选择。 品质量稳定性 ２．２．１工艺稳定性研究 ２．２黑老虎烟叶浸膏制备工艺稳定性和产 征在木香、坚果香、干草香、膏香等方面提 对三个批次的黑老虎烟叶浸膏样品的 浸膏的提升效果优于水煮法和酒精萃取 理化性质（折光值、密度、糖度）进行分析，结 法。通过ＧＣ—ＭＳ技术对各样品的致香成分 果表明不同批次的黑老虎浸膏样品在折光 进行定量分析…，结果表明生物法制备的黑 值、密度、糖度方面保持了较好的稳定性 老虎浸膏的致香成分含量远远高于水煮法 （图１Ａ）。同时，Ｇｃ—ＭＳ分析共检测到７５种致 和酒精萃取法。 香成分，不同批次黑老虎浸膏样品在致香 成分种类、数目、含量方面保持稳定（图ｉＢ）。 ３结论 ２．２．２质量稳定性研究 本研究旨在利用生物酶法制备黑老虎 将浸膏样品在放置３０天、４５天、６０天、７５ 烟叶浸膏，尽量保留其致香成分，将其添加 天、９０天、ｌ０５天后检测其理化性质，浸膏样 到叶组配方中，在烤烟型卷烟降低焦油后 （上接８０页） ［３】赵瑞花，王菊，张江宏，等．卷烟添加剂 的应用和安全性研究进展［Ｊ】．山西化 工，２０１０，３０（６）：１４－ｌ７． ［４］袁球，李琰琰，周治宝，等．不同肥料品 种对广昌“黑老虎”晒烟产量质量的影 ｐｔ￣［３］．生物灾害科学，２０１ ３，３６（２）：２２７－ ２３】． 技术在机械制造及其它方面得到广泛应 长安大学学报：自然科学版，２０１ ０（３）： 幅度是很低的。组合特征＋ＧＤＡ包含了大量 用。另外，８３—８６． 在使用的过程中要按照科学的方 的无效特征，因此，对找到故障的原因是没 式和方法，准确的判断哪些信息对于我们 【２】林爱云．汽车发动机检测诊断技术探析 有多大帮助的。虽然，组合特征＋ＧＤＡ没有 来说是特别有价值和有用的，这样才能够 ［Ｊ］．装备制造技术，２０１１（９）：ｌ０９一ｌ１１， 像组合特征那样的冗余性以及高维数，由 使得特征融合技术发挥它应有的作用。我 １２３． 于各种因素的影响，它也没有发挥出它的 想特征融合技术不仅仅会被广泛应用在发 ［３］韩晓，徐广，张卫华，等．重载车辆发动 作用。 动机方面，还可以被广泛应用到航天、人像 识别等其它方面。 机润滑油失效机理分析及检测［Ｊ］．设备 管理与维修，２０１２（１０）：４９—５２． ３结语 随着发动机应用的广泛，出现故障的 参考文献 频繁，特征融合技术在诊断发动机故障方 ［１］高强，马志义，刘本超，等．经验模式分 面发挥了重要的作用，从而使得特征融合 解在发动机故障特征提取中的应用［Ｊ］． ８２ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＯＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
