机车涡轮增压器工作状态检测仪的研制与应用

摘要：介绍了内燃机车涡轮增压器工作状态检测仪的诊断原理，性能，技术特点及发展前景，并对检测的事例进行了分析总结。

关键词：增压器；检测仪；研制与应用。

中图分类号:TK421+.8      文献标识码：B 

文章便编号：1003-1820（2007）01-0042-04

1 前言

内燃机车涡轮增压器是高速旋转的部件。目前，涡轮增压器故障是全路国产大功率内燃机车的惯性故障，而故障后的增压器经解体发现绝大部分均出现转子轴拉伤，轴承烧损，压气机叶轮扫膛，涡轮端大量积碳及涡轮盘裂损叶片飞出等现象，有的转子轴承烧死无法解体，甚至出现增压器严重破损，很难分析出故障源头是从那个配件开始引起的。而现在有的检测仪不能准确地诊断故障隐患及故障点，以此，难以制定出有效的防范措施。

正是基于以上原因，2004年5月我段与中国运载技术火箭研究院北京京航公司成立了增压器动态检测装置联合研制小组，经过近两年的努力，共同研制了内燃机车涡轮增压器工作状态检测仪。

2 开发检测仪所要达到的目标

本方案以振动检测技术为主，结合其它参量设计出诊断模式，对增压器危害较大的集中故障进行分析，研究有效的故障诊断判断参数。

首先，通过对振动频率，振动能量检测数据的积累，诊断涡轮增压器轴承及转子的工作状态，摸索并确定振动（综合参数）门限值，提前发现问题，处理问题。

其次，对轴承烧损等故障原因准确分析出故障源头，从而找出造成增压器故障的原因，在修程中制订有针对性地防范措施，解决内燃机车增压器轴承烧损等惯性故障，将低检修成本，降低职工劳动强度。

3 技术方案的确定

该检测诊断装置采用了便携式离线采集方式，系统主要由主机，传感系统，检测诊断系统软件系统等部分组成。采用嵌入式计算机系统，通过ICP加速度传感器，转速传感器及相应的软硬件系统，对表征机组主要机械动态特性的振动量，转速，惰转时间实时测试和分析，达到对机车涡轮增压器工作状态检测目的。

3.1 信息获取

涡轮增压器是高速运行的旋转机械，运行过程中，其内部零件必然受到机械应力，热应力，化学应力等作用，随着时间的推移，作用的累积将使机组正常运行的技术状态不断发生变化，随时可能产生异常，故障或劣化状态。伴随着这些变化，又必然产生相应的振动，噪声，温度等二次效应。

可以利用机车涡轮增压器在运行过程中的二次效应，或称机械图像所提供的信息，诸如振动，噪声，温升，压力，润滑油状态等有关物力变化的信息。机械系统状态检测的方法是多种多样的，但目前公认的行之有效的3种方式是：振动，油液分析和表面温度测量。由于振动检测技术具有多参性，多维性，可传递性和可实现性等优点而得到了迅速发展，因而将振动检测确定为“内燃机车涡轮增压器故障检测系统”的主要内容。

3.2 基本分析方法

将振动传感器所提供的振动信息转变为电信号，采用人工智能监测诊断的新技术，进行时域，频域等分析，监视，诊断机车涡轮增压器的状态及变化趋势，得出状态是否正常的结论。选择振动加速度级值作为涡轮增压器状态的敏感因子。振幅有效值反映涡轮增压器的整体运行状态，振动频率分量揭示涡轮增压器主要部件的运行状态。将实测机械振动特性参数与档案库数据进行智能化对比分析，实现状态判断的自动化。

4 涡轮增压器检测系统得测试参数及原理

检测仪具备便携，小型化，测量精确，自动诊断等功能和特点。可检测的参数有多个，我们只选定振动，转速和惰转时间3个参数，最主要的参数是振动。需要特别说明的是惰转时间这一重要指标，在惰转计时开始时，必须检测这一时刻的转速值，因为只有在相同的转速下，转子惰转时间的长短才能反映转子轴承系统的润滑情况何轴承状态的好坏。

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