第一篇：發(fā)動機動力不足加速不良的故障探析論文

汽油電控發(fā)動機是汽油機電子控制技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物，它具有以下優(yōu)點：(1)改善了各缸混合氣的均勻性;(2)提高了發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性;(3)減少排放污染;(4)工況過渡圓滑;(5)改善了汽油機對地理及氣候環(huán)境的適應(yīng)性;(6)提高了汽油機高、低溫起動性能和暖機性能。機械電子零部件不論多先進、多優(yōu)越，在使用一定時間后，總會出現(xiàn)這樣或那樣的故障。其中汽油電控發(fā)動機動力不足、加速不良作為一種較常見，但又不是由單一原因造成的故障，需要我們對它的故障現(xiàn)象、故障原因及故障診斷步驟與方法有一個系統(tǒng)、完整的認識，才能更有利于我們在排除故障時提高工作效率。

一 故障現(xiàn)象

第一，踩下加速踏板，發(fā)動機加速遲緩。

第二，踩下加速踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不上升反而下降。

二 故障原因

發(fā)動機動力不足，加速遲緩?fù)ǔＪ怯捎诨旌蠚膺^稀、過濃，點火系統(tǒng)故障，發(fā)動機機械系統(tǒng)故障等原因引起的。造成上述故障的具體原因有：燃油系統(tǒng)油壓過高或過低;噴油器噴油不良;傳感器信號錯誤;點火高壓、能量小;點火正時不正確;氣缸壓縮壓力低;排氣管堵塞等。

三 故障診斷步驟及方法

第一，啟動發(fā)動機，觀察“CHECK ENGINE”警告燈。如果未熄滅，則根據(jù)故障碼檢查故障原因和部位;如果熄滅，則進行下面的步驟。

第二，檢查系統(tǒng)油壓。方法：(1)拔下燃油泵繼電器或熔斷器，啟動發(fā)動機，直至發(fā)動機自然停機。拆卸油管前用棉紗罩住拆卸處，以免殘余燃油溢出。(2)將油壓表安裝在汽油濾清器前的接頭處。(3)啟動發(fā)動機，觀察油壓表，并記錄油壓值。(4)根據(jù)油壓過高或過低的具體情況，進一步判斷故障的具體部位。

第三，檢查噴油器噴油霧化狀況。

第四，檢查汽油品質(zhì)是否受污染。

第五，檢查爆震傳感器系統(tǒng)是否使點火延遲過大超過10～20℃。如果是，則斷開爆震傳感器，并將傳感器線束接頭搭鐵，監(jiān)測是否仍有爆震滯后。如果有，則更換發(fā)動機ECU;如果無，則檢查爆震傳感器是否良好。如果不良，則更換爆震傳感器，如果良好，則進行下面步驟。

第六，檢查 EGR 系統(tǒng)操作是否正常。檢查發(fā)動機在小負荷工況時，EGR 閥保持關(guān)閉，不進行廢氣再循環(huán);發(fā)動機負荷增大時，EGR 閥打開，廢氣從排氣歧管經(jīng) EGR 閥進入進氣管進行再循環(huán)。

第七，檢查進氣系統(tǒng)是否堵塞。

第八，檢查三元催化凈化器是否堵塞。

第九，檢查空氣流量器(進氣壓力傳感器)、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、氧傳感器信號是否正常。若信號不正常，則檢查傳感器本身、導(dǎo)線、接插件和相關(guān)部位;若信號正常，則檢查加速時點火高壓與能量。若不正常，則檢查高壓線阻值、漏電、點火線圈、火花塞;若正常，則進行下述步驟。

第十，檢查點火正時。怠速時通常為 10～15℃，或按維修手冊規(guī)定。

第十一，檢查氣缸壓縮壓力。

第十二，檢查凸輪軸、缸蓋和活塞等發(fā)動機機械部件。

四 案例分析

案例一

車型：豐田皇冠

故障現(xiàn)象：動力不足，加速無力，儀表板上“CHECKENGINE”警告燈常亮。

故障診斷與排除：儀表板上“CHECK ENGINE”警告燈常亮，表明此時發(fā)動機 ECU 已查到有故障，用人工讀碼方法讀取故障碼若為 55，確定爆震傳感器故障，然后檢查爆震傳感器線路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)插頭脫落，這時需插上脫落的插頭后清除故障碼，這樣故障便可排除。

案例二

車型：奧迪 V6

故障現(xiàn)象：行駛一段路程后再加速，發(fā)動機出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，加速無力，停熄后再啟動恢復(fù)正常。

故障檢查與排除：根據(jù)故障現(xiàn)象，估計是加速時噴油量跟不上。接上油壓表在行駛時檢測油壓，發(fā)動機無故障時油壓為 0.28MPA;當(dāng)出現(xiàn)故障時油壓下降至 0.22MPA，行駛一會再檢測，油壓又恢復(fù)正常，這時需拆下油泵檢查，發(fā)現(xiàn)油泵濾網(wǎng)臟堵，油箱中燃油臟污，清洗油箱和油泵濾網(wǎng)之后，故障排除。

案例三

車型：豐田 PREVIA 子彈頭

故障現(xiàn)象：啟動加速至 3000R/MIN 后，再踩加速踏板，轉(zhuǎn)速不上升，而且儀表板上“CHECK ENGINE”警告燈在發(fā)動機啟動后自動熄滅。

故障檢查與排除：首先檢查油壓、噴油霧化、高壓火、點火正時均正常。而后檢查空氣流量傳感器 VS 信號怠速為2.3～2.8V，屬正常;加速至 3000R/MIN 應(yīng)該為 0.3～1.0V，但實際為 2V，再踩下加速踏板，VS 信號一直為 2V，說明隨節(jié)氣門開度增加進氣量不能增加或空氣流量傳感器本身有故障，接著拆下空氣流量傳感器，插頭仍插在空氣流量傳感器上，接通點火開關(guān)，用手推動翼片或空氣流量傳感器的計量板，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有卡住的現(xiàn)象，信號電壓也正常，這說明空氣流量傳感器本身良好。再拆下空氣濾清器，啟動加速發(fā)動機，轉(zhuǎn)速最高仍為 2V，空氣流量傳感器至節(jié)氣門間無漏氣現(xiàn)象。最后拆下排氣管再啟動，加速發(fā)動機，轉(zhuǎn)速立即上升至 5000R/MIN，這說明排氣管上三元催化凈化器堵塞，于是取下重新更換后恢復(fù)正常。

總之，汽油電控發(fā)動機動力不足、加速不良這一故障，只要我們按照正確的步驟逐個檢查，總能找到造成這一故障的原因，并使故障得到徹底的排除。這就需要我們在工作中或教學(xué)中多實踐，并及時歸納總結(jié)，從而熟練掌握這些實踐本領(lǐng)，真正成為一名合格的汽車維修技師。

第二篇：發(fā)動機動力--畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告

********職業(yè)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

學(xué)院：汽車工程學(xué)院教學(xué)系：汽車技術(shù)服務(wù)系 學(xué)生姓名

班級

課題名稱

發(fā)動機動力不足分析及案例

指導(dǎo)教師

畢業(yè)設(shè)計（論文）起始時間

2015.11.21 ~ 2016.3.25.課題來源 及背景

汽車作為重要的交通工具，對于社會經(jīng)濟發(fā)展與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活有著舉足輕重的作用。時代的進步，使得汽車行業(yè)得到了快速發(fā)展，而社會經(jīng)濟的發(fā)展，使得汽車步入千家萬戶，但是伴隨而來大量增加的汽車故障維修問題。發(fā)動機是汽車的心臟，為汽車的行走提供動力，汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性。發(fā)生動力不足將會大大影響汽車行駛及安全。此次畢業(yè)論文課題，是我結(jié)合學(xué)校專業(yè)知識學(xué)習(xí)、4S店集中實踐以及相關(guān)專業(yè)資料所做。是對我大學(xué)三年學(xué)習(xí)成果的總結(jié)與檢驗，也將為我日后的專業(yè)學(xué)習(xí)及工作積累寶貴的經(jīng)驗。

課題類型

畢業(yè)設(shè)計（）或畢業(yè)論文（√）

課題內(nèi)容簡介（含設(shè)計程序、方法、步驟、進度等）：

第一步：發(fā)動機的概述；

第二步：發(fā)動機動力不足的可能原因； 第三步：故障實例 第四步：總結(jié)

課題進度：

①2015.11.21-2015.11.22：確定論文題目，撰寫選題報告，開題報告； ②2015.11.25-2015.11.26：咨詢指導(dǎo)老師意見，確定設(shè)計方案； ③2015.11.27-2015.11.28：查找發(fā)動機相關(guān)資料；

④2015.11.29-2015.11.31：整理分析發(fā)動機結(jié)構(gòu)、部件、功能及維修信息； ⑤2015.12.1-2015.12.12：綜合各類相關(guān)資料，確定畢業(yè)論文初稿； ⑥2015.12.20-2015.12.28：加入典型故障分析，自我修改畢業(yè)論文； ⑦2016.3.12-2016.3.14：指導(dǎo)教師修改畢業(yè)論文；

⑧2016.3.21-2016.3.24：裝訂論文，準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯演講稿及PPT。

指導(dǎo)教師審核意見：

指導(dǎo)教師簽字：__________ 年月日

說明：

1.根據(jù)所學(xué)專業(yè)自行或與指導(dǎo)教師協(xié)商確定選題，選題經(jīng)指導(dǎo)教師批準(zhǔn)后方可進行畢業(yè)設(shè)計。2.題目確定后不得隨意更改，如需變更需填寫變更登記表，由指導(dǎo)教師和教學(xué)系批準(zhǔn)后方可執(zhí)行。不履行申報程序，私自變更畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的，將不能取得畢業(yè)設(shè)計（論文）成績。

第三篇：CNG汽車發(fā)動機動力分析及改良設(shè)計 文獻綜述

理工大學(xué)畢業(yè)論文

文獻綜述

力帆620CNG汽車發(fā)動機動力分析及改良設(shè)計

前言

汽車的普及給人們帶來舒適和便利的同時，也帶來了環(huán)境污染和能源短缺。為此，世界各國廣泛開展汽車替代燃料的研發(fā)工作，出現(xiàn)了電動汽車、天然氣汽車、醇類燃料汽車、氫燃料汽車、太陽能汽車和混合動力汽車等。其中，電動車、混合動力車、燃料電池、氫動力等節(jié)能環(huán)保汽車還處于起步期，高昂的購置成本難以被公眾接受；而天然氣汽車以其低排放（相對清潔）和低成本優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)得到快速普及和推廣成為21世紀(jì)汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要方向，也是當(dāng)前乃至未來幾年清潔環(huán)保汽車最現(xiàn)實的選擇。

一、天然氣發(fā)動機的優(yōu)缺點及研究現(xiàn)狀：

1、壓縮天然氣的特點：

①天然氣是辛烷值較高的氣態(tài)燃料，一般可達120以上，抗爆能力強，發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。

②對機動車潤滑油的稀釋作用小，燃燒性能好，氣缸積碳少，不需經(jīng)常更換潤滑油和火花塞，可延長發(fā)動機的使用壽命 ③冬季起動性好。

④車輛的加速性能比汽油車稍差。

⑤加氣車輛行駛半徑小，一次加氣的行駛里程低于汽油車，但如汽油和天然氣同時加滿，則一次充裝行駛的半徑加大。

2、壓縮天然氣研究：

汽油車可在原供油系統(tǒng)保留不變的情況下，加裝一套車用燃氣裝置，實現(xiàn)燃氣、燃油兩種功能，使得汽車對燃料適應(yīng)性大大增強，同時油氣轉(zhuǎn)換只需一個切換開關(guān)，任何時候都可以迅速轉(zhuǎn)換，操作非常簡單。

目前，汽車排放的尾氣已成為我國各城市的大氣主要污染源，而天然氣是目前廣泛被人們認定為最佳的使用燃料，壓縮天然氣在燃燒過程中，污染極小，排放的廢氣中不含鉛，基本不含硫化物，與汽油車相比，一氧化碳減少97%，碳氫化合物減少72%,氮氧化物減少39%。因此環(huán)保效益十分顯著。

與汽油相比，壓縮天然氣本身就是相對安全的燃料。在美國天然氣汽車發(fā)生的多起碰撞事故中，天然氣系統(tǒng)均未引起過爆炸或著火。

雙燃料發(fā)動機改造技術(shù)是在原有發(fā)動機基礎(chǔ)上增設(shè)了天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，發(fā)動機本身結(jié)構(gòu)參數(shù)未作改動，仍按汽、柴油等液體燃料設(shè)計。由于發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)的制約，致使天然氣發(fā)動機的動力性能有所下降，下降幅度為10%-20%，其原因主要在于單位時間內(nèi)輸入發(fā)動機的燃料熱量較汽柴油少，通過適當(dāng)增大發(fā)動機壓縮比，可使其動力性能得以提高，但尾氣排放物也有所增加，因此雙燃料發(fā)動機的燃燒工況優(yōu)化調(diào)整十分重要。有經(jīng)驗表明，如調(diào)整合理得當(dāng)，其動力性能下降幅度可控制在5%左右，該幅度對于在城市內(nèi)行駛的車輛來說是可以接受的，但作為雙燃料汽車如何調(diào)整發(fā)動機使其達到對兩種燃料都能適應(yīng)的最 理工大學(xué)畢業(yè)論文

文獻綜述

佳工況，尚需進一步研究。

3、天然氣發(fā)動機現(xiàn)狀：

天然氣汽車是 目前世界上公認的高節(jié)能、低污染、經(jīng)濟、安全的新型代用燃料汽車，燃氣汽車由于 在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢，倍受世界各國政府的高度重視，并得到了強有力的推進。目前，燃氣汽車由西歐到北美、澳洲、東歐、亞洲、南美，從而在世界范圍形成發(fā)展高潮。

燃氣汽車保有量的增加及使用率的提高極大的 增加了燃氣汽車的能源替代效益。據(jù)不完全統(tǒng)計，200419個重點推廣應(yīng)用城市(地區(qū))累計消耗LPG34.8萬t，CNG9.4 億m3，替代燃油達116萬t，燃油 替代效益逐步顯現(xiàn)。

中國天然氣在能源消費的比例預(yù)計在2010年達 到5.3 ％，遠遠低于世界25％的平均水平，國內(nèi)各大公 司在加快開發(fā)天然氣資源，并建設(shè)以西氣東輸、陜京 線、川氣東送為代表的長輸天然氣管網(wǎng)，完善了國內(nèi)

天然氣管網(wǎng)的布局，使用天然氣的城市越來越多，加 快了今后幾年國內(nèi)天然氣的消費，預(yù)計到2020年全國天然氣消費將達到3850億m3，而到2030 年將會達到6000億m3。

4、天然氣汽車存在的問題： ①供氣體系建設(shè)困難 ②動力性較低

③汽車儲氣瓶占用空間較大 ④汽車用戶的初始投入費用較大

⑤柴油汽車相比，天然氣汽車的制造成本較高，其中整車成本高15％～25％，發(fā)動機成本高30％一55％。

⑥天然氣發(fā)動機工作溫度較高，對零部件的可靠性要求較高。

二、天然氣發(fā)動機原理及動力性：

CNG是壓縮天然氣英語單詞的縮寫；車用壓縮天然 氣的工作壓力在20Mpa以內(nèi)．在25Mpa壓縮狀態(tài)下的天然氣體積接近標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的1/250。甲烷沸點是-162度，沸點就是液體變成氣體 所需的溫度。因而在高于-164度的溫度條件下，無論加大壓力。甲烷都

不會液化，為了在大氣溫度條件下多儲氣或減少儲氣容器尺寸，只能進行壓縮。當(dāng)前車用儲氣瓶的壓力一般都為20Mpa，因而機械設(shè)計的 壁厚較大，導(dǎo)致氣瓶質(zhì)量較大，如水容積為50L的3300CrMo的金屬氣瓶，每只重約60公斤。需要強調(diào) 理工大學(xué)畢業(yè)論文

文獻綜述

說明的是，氣瓶壓力雖高，但由于嚴(yán)格按高壓容器設(shè)計、制造和檢驗，并進行了火燒試驗、爆炸(沖擊載荷)試驗和槍擊(集中沖擊載荷槍實彈)試驗等三項試驗，因而是絕對安全可靠的。CNG汽車和汽油汽車的碰撞試驗表明，碰撞中汽油汽車油箱著火燃燒。而CNG汽車則安然無恙。甲烷的辛烷值高達130?？贡鹦院芎茫淄榉肿恿啃。琀/C高達4，燃燒性很好，因而，用CNG作燃料的 汽車發(fā)動機震動小、噪音小，排氣中有害物質(zhì)含量很少，汽車引擎壽命

則自然延長。所以，CNG是一種優(yōu)質(zhì)汽車燃料。

當(dāng)發(fā)動機啟動后．天然氣便從儲氣瓶流入燃料軟管中。在發(fā)動機附近，天然氣將進入壓力調(diào)節(jié)器從而實現(xiàn)降壓。然后，天然氣 將進入多點氣體燃料噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)會將其引入氣缸中。傳感器和 計算機將對燃料和空氣的混合氣體進行調(diào)節(jié)。以便火塞點燃天然氣時，燃燒更有效。

1、天然氣汽車發(fā)動機及電器部分的技術(shù)要求： ①提高點火能量

②最佳點火提前角

③影響點火提前角的因素

(1)發(fā)動機轉(zhuǎn)速對點火提前角的影響，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高點火角越大。

(2)進氣支管絕對壓力(負荷)對點火提前角的影響，在同一轉(zhuǎn)速下，發(fā)動機負荷增大(節(jié)氣門開度增大)吸人氣缸內(nèi)的混合氣增多。壓縮行程終了時的壓力和溫度增高，殘存廢氣量相對減少。使燃燒速度加快因此最佳點火提前角隨負荷增加而減少。

（3）影響點火提前角的其它因素，發(fā)動機燃燒室形狀。燃燒室內(nèi)溫度、空燃比、燃氣品質(zhì)、大氣壓力、冷卻水溫度、海拔高度等。(4)辛烷值對點火提前角的影響。

④ 提高充氣效率

由于天然氣的燃燒溫度比汽油高300多度．會造成發(fā)動機水溫高、排氣溫度高、進氣溫度高．進氣溫度高后造成空氣密度小空燃比濃，發(fā)動機功率下降。燃燒溫度高熱膨脹大，這就要求發(fā)動機的氣門間隙要比原來用汽油時的大，氣門間隙調(diào)整為原車標(biāo)準(zhǔn)的上限．每半年檢查一次：發(fā)動機各缸缸壓是否達到原車標(biāo)準(zhǔn)的85％以上．且壓力差不得超過平均缸壓的5％：發(fā)動機真空吸力是否達到標(biāo)準(zhǔn)小于一0.0567MPa或大于430毫米汞拄；空濾器每十天做一次保養(yǎng)，定期更換一次：定期清理發(fā)動機水道和水箱的水垢，增大發(fā)動機的扇熱面積；定期對節(jié)氣門進行清洗．保證進氣支管不漏氣：機油應(yīng)做到定期檢查，機油過多造成功率下降，發(fā)動機溫度過高，加速性能慢，氣耗高，缺機油會造成發(fā)動機磨損大，機油應(yīng)選用CNG專用機油。

盡管截止到2003年底．已有8萬多輛天然氣汽車在運行。但是絕大多數(shù)都是在原汽油車的基礎(chǔ)上改造而成的。許多車的天然氣供給系統(tǒng)也采用電子控制閉環(huán)系統(tǒng)，使汽車的燃料經(jīng)濟性、排放特性大為提高，但是，還是存在一個問題，即動力性下降，從而造成汽車在大、滿負荷T況下動力不足。

為滿足汽車動力性的要求，大負荷工況下，以節(jié)氣門位置信號為控制信號，大負荷工況下斷氣純燒油，作為改善措施，即住小負荷 理工大學(xué)畢業(yè)論文

文獻綜述

工況下，燃料的供給還是按原來的模式；在負荷達到某沒定值時，由節(jié)氣門位置信號控制，使燃氣供給系統(tǒng)停止工作，同時自動切換到燃油系統(tǒng)，發(fā)動機轉(zhuǎn)成燃用汽油。具體控制系統(tǒng)如圖l所示。

發(fā)動機工作在燃氣擋，小負荷工況時，節(jié)氣門開度小，信號電壓小，三極管導(dǎo)通，繼電器通電，常開觸點閉合，發(fā)動機燃用天然氣。當(dāng)節(jié)氣門開度大到某一設(shè)定值，節(jié)氣門位置傳感器產(chǎn)生的電壓經(jīng)過運算處理后，使三極管截止，繼電器斷電，常開觸點斷開，ECU和仿真器斷電不工作。燃氣電磁閥關(guān)閉，同時，汽油泵通電運轉(zhuǎn)供油，發(fā)動機燃用汽油，其中ECU為供氣裝置的中央處理器，而模擬器在燃用汽油時，接通噴油器控制電路，保持汽油噴射系統(tǒng)的正常工作，使用燃氣時切斷汽油噴嘴的控制電路，間時向汽油ECU輸入汽油噴射模擬信號，保持汽油ECU的正常工作。

三、總結(jié)：

CNG發(fā)動機，需要對原有的燃燒系統(tǒng)及其機構(gòu)進行改進設(shè)計，同時為了進一步改善其經(jīng)濟性和排放性，還需要相應(yīng)的采取一些特殊措施。比如壓縮比的重新確定、燃燒室結(jié)構(gòu)的再優(yōu)化、氣門和氣門座圈的重新設(shè)計、點火能量的改變、改善燃料供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)、配氣相位的改變、采用增壓技術(shù)等。

參 考 文 獻

[1]周淑慧等。中國沿海地區(qū)天然氣汽車發(fā)展模式選擇。國際石油經(jīng)濟2010，18（4）

[2]周怡沛等。中國CNG汽車市場，發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢與策略。國際石油經(jīng)濟2009，17（10）

[3]崔建國等。壓縮天然氣汽車改裝中的幾個問題。中國石油化工

[4]郭宗華等。壓縮天然氣汽車的特點。煤氣與熱力2004年2月第24卷第2期 [5]封年。天然氣汽車應(yīng)用技術(shù)。科技傳播2014（12）

[6]楊山順等。天然氣汽車現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢簡析。城市燃氣2011（08）[7]彭紅濤。天然氣汽車發(fā)展中存在的問題及對策研究。煤氣與熱力2006（3）[8]陳基杰等。天然氣汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。城市公共事業(yè)2003，17（6）[9]溫軍英。天然氣汽車的發(fā)展與應(yīng)用。煤氣與熱力2005（5）

[10]林在犁等。世界能源狀況及車用天然氣發(fā)動機技術(shù)發(fā)展。柴油機2005（4）[11]魏繼軍等。淺談天然氣汽車的改裝和原理。科技向?qū)?012年第21期 [12]崔樹亭。淺談汽車發(fā)動機的構(gòu)造原理及維護保養(yǎng)?？萍枷?qū)?012年第16期

理工大學(xué)畢業(yè)論文

文獻綜述

[13]歐翔飛等。國內(nèi)壓縮天然氣汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析。天然氣工業(yè)第27卷第4期 [14]邵恩坡。發(fā)展天然氣汽車存在的問題及對策。節(jié)能技術(shù)2005年11月 [15]陳國璋。CNG汽車節(jié)油新技術(shù)的應(yīng)用。油田地面工程第10卷第6期 [16]張樹平等。CNG汽車改裝技術(shù)和效益分析。甘肅科技2009年12月 [17]馬其華等。CNG、汽油兩用汽車發(fā)動機動力性分析及改善研究。拖拉機與農(nóng)用運輸車2009年12月

第四篇：故障電機論文

電氣設(shè)備故障診斷綜合實驗設(shè)計

姓名： 學(xué)號：

專業(yè)與班級:電氣工程及其自動化2011-6班

設(shè)計題目：利用小波包分析并結(jié)合FFT變換

來診斷電機故障

時間：2013 ～ 2014學(xué)年第（2）學(xué)期

成 績： 日 期：

利用小波包分析并結(jié)合FFT變換來診斷電機故障

摘要：根據(jù)電機發(fā)生不同故障時，電流頻譜中會出現(xiàn)不同程度、不同形式的特征分量的特點，利用MATLAB軟件對所測得的電流數(shù)據(jù)進行FFT變換后得到頻譜圖，分析并判斷故障類型。

關(guān)鍵字：特征分量、MATLAB、故障檢測、FFT、小波變換

引言：三相鼠籠式異步電動機因其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本較低等優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。但是由于工作環(huán)境惡劣，或者頻繁起動等原因，異步電機有很大一部分故障屬于轉(zhuǎn)子故障，其中，最容易發(fā)生的故障主要是轉(zhuǎn)子氣隙偏心、籠條斷裂、端環(huán)開裂和繞組過熱等。而過熱故障直接導(dǎo)致過熱部位的絕緣老化加劇，最終形成匝間短路，會造成更加嚴(yán)重的后果。因此，如何防止電機嚴(yán)重故障的發(fā)生，改變現(xiàn)有的電機維修檢修制度，降低維護成本，已經(jīng)成為工程上具有安全和經(jīng)濟兩方面重大意義的事情。

1、不同故障下電機一相電流波形比較

好電機一相電流波形圖1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91

一根斷條滿載時一相電流波形圖2.521.510.50-0.5-1-1.5-200.10.20.30.40.50.60.70.80.91一根斷條空載時一相電流波形圖1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91三根斷條時一相電流波形圖1.510.50-0.5-1-1.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91氣隙偏心時一相電流波形圖0.250.20.150.10.050-0.05-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91

分析及結(jié)論：由圖可知好電機的一相電流波形與發(fā) 5000HZ)生一根斷條、三根斷條故障時的電流波形幾乎沒有差異，因此，通過簡單的觀察電機定子電流波形不能準(zhǔn)確地分辨出電機是否故障和故障類型。

2、基于電流頻譜圖來判斷電機故障

2.1 轉(zhuǎn)子故障特征分量

理想的異步電動機定子電流的頻率是單一的，即電源頻率。但是當(dāng)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障時，定子電流頻譜上，在與電源頻率相差兩倍轉(zhuǎn)差頻率（?2sf1）的位置上將各出現(xiàn)一個邊頻帶，并且，變頻帶分量隨負載增加和故障嚴(yán)重程度加重而增大。實際上還可能出現(xiàn)兩倍轉(zhuǎn)差頻率（?2sf1）的其他整數(shù)倍變頻分量，這樣轉(zhuǎn)子斷條故障的特征頻率可表示為：fbb?(1?2ks)f1。所以可以根據(jù)有無這一特征頻率判 斷電機是否故障。電機轉(zhuǎn)子斷條數(shù)目可由式：N?2Z2/(I1/I2?2P)來估計，其中，I1和I2分別表示f和(1?2s)f頻譜幅值，Z2表示轉(zhuǎn)子鐵心槽數(shù)，P表示電機極對數(shù)，N表示轉(zhuǎn)子斷條數(shù)目。

2.2 FFT變換和SFFT變換

計算離散傅里葉變換的一種快速算法，簡稱FFT?？焖俑道锶~變換是1965年由J.W.庫利和T.W.圖基提出的采用這種算法能使計算機計算離散傅里葉變換所需要的乘法次數(shù)大為減少，特別是被變換的抽樣點數(shù)N越多，F(xiàn)FT算法計算量的節(jié)省越明顯。

傳統(tǒng)的基于傅立葉變換的FFT頻譜分析對平穩(wěn)隨機信號分析和處理很有效，而在工程實踐中（包括故障診斷），信號的局部或突變特征是關(guān)注的重點，這時，F(xiàn)FT就表現(xiàn)出明顯的不足：缺乏對信號局部特征的描述能力，即缺乏空間（時間）局部性，換言之，變換F(?)在任何有限頻段上的信息都不足以確定任意小范圍的函數(shù)f(t)。后來采用加窗FFT也就是STFT(短時FFT)。它的基本思想是把信號分成很多段，每段近似為平穩(wěn)信號。但是STFT是單分辨率的分析方法，適用于分析具有固定不變帶寬的突變信號，無法對非平穩(wěn)信號進行完全的分析。

2.3 分析各個故障狀態(tài)下的頻譜圖

利用MATLAB中現(xiàn)有的fft函數(shù)對采樣得到的離散電流值進行FFT變換得到電流頻譜圖，并根據(jù)故障特征頻率的有無和該頻率下的幅值大小判斷電機是否故障和故障的嚴(yán)重程度。（采樣頻率為

好電機*********708090100一根斷條滿載*********708090100三根斷條*********708090100分析及結(jié)論：比較上述三幅圖知，當(dāng)電機正常時，曲線只在電源頻率50HZ處出現(xiàn)峰值；而當(dāng)電機出現(xiàn)一根斷條和三根斷條故障時，不僅50HZ處出現(xiàn)

對節(jié)點（12,104）重構(gòu)系數(shù)進行快速傅里葉變換。

峰值，50HZ左右兩側(cè)分別都出現(xiàn)了小峰值。因此，可以通過對不同電機或不同狀態(tài)下電機的電流頻譜圖比較，判斷在電機供電頻率左右是否存在故障特征頻率，從而斷定電機是否故障，并且特征頻率下的幅值越大，故障越嚴(yán)重。

3、小波包分析轉(zhuǎn)子斷條故障信號 3.1 直接頻譜分析的不足對于轉(zhuǎn)子斷條故障，可以對穩(wěn)定的定子電流信號直接進行頻譜分析，根據(jù)頻譜中是否存在(1?2s)f頻率分量來判斷轉(zhuǎn)子有無斷條。由于轉(zhuǎn)子輕微斷條時，(1?2s)f頻率分量的幅值相對于f頻率分量的幅值非常小（二者之比約為0.02-0.05），同時異步電動機運行時轉(zhuǎn)差率s很小，(1?2s)f與f這兩個頻率非常接近，因而用快速傅里葉變換直接作頻譜分析時，f頻率分量的泄露會淹沒(1?2s)f頻率分量，從而使檢測(1?2s)f頻率分量是否存在變得非常困難。而近幾年提出的小波包和小波分析法可以克服這一困難。3.2 小波包分析

小波理論是在傅里葉變換和短時傅里葉變換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它具有多分辨分析的特點，在時域和頻域上都具有表征信號局部特征的能力，是信號時頻分析的優(yōu)良工具。小波變換的基函數(shù)隨著尺度的減小，其時域窗口的寬度也減小，而相應(yīng)的頻域窗口寬度增大。但是在實際中，許多問題我們只對某些特定的時間段或頻域段的信號感興趣，只需提取這些特定時間及頻率上的點的信息而已，所以我們希望在感興趣的頻率點上最大可能的提高頻域分辨率，在感興趣的時間點上最大可能的提高時間分辨率。在這種場合下正交小波變換的這種時頻窗口的固定分布卻不是一種最優(yōu)選擇。而小波包分析是小波分析的延伸，可以利用它找到最適于待分析信號的時頻窗口或最優(yōu)基。下面我就利用小波包分析提取故障電機特征頻率，判斷電機故障。3.3 小波包結(jié)合FFT分析斷條電流信號

采用一種小波包分解分析結(jié)合快速傅里葉變換的方法對定子電流仿真信號進行分析，步驟如下： 1)以sym8為小波包基對電流信號進行12層分解，提取能體現(xiàn)故障特征的節(jié)點（12,104）的小波包分解系數(shù)； 2)重構(gòu)（12,104）小波包分解系數(shù)；

好電機*********708090100一根斷條*********708090100三根斷條*********708090100參考文獻

[1]張建文.電氣設(shè)備故障診斷技術(shù).中國水利水電出版社，2006 [2]方榮惠.電機原理及拖動基礎(chǔ).中國礦業(yè)大學(xué)，2012 [3]劉蕾蕾.基于小波分析的電機故障診斷研究.碩士學(xué)位論文,2007 [4]許允之等，基于啟動電流的異步電機轉(zhuǎn)子故障小波分析.實驗技術(shù)與管理，2012 [5]姜建國等，用自適應(yīng)方法提取鼠籠異步電機轉(zhuǎn)子斷條特征分量.電工技術(shù)學(xué)報，1996 [6]楊國安，電動機故障診斷實用技術(shù).中國石化出版社,2012 [7]沈標(biāo)正.電機故障診斷技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.附錄（程序)：

1、畫不同故障下電機一相電流波形圖 Fs=5000;y1 = xlsread('C:MATLAB7work三根斷條.xls','A13:A5012');t=1/5000:1/5000:1;plot(t,y1)title('三根斷條時一相電流波形圖');

2、畫不同故障下的電流頻譜圖 Fs=5000;y1 = xlsread('C:MATLAB7work三根斷條.xls','A13:A20068');N=length(y1);Fy1=abs(fft(y1,N));%傅里葉變換 figure(2)%打開一個新窗口

plot((1:N)*Fs/N,Fy1(1:N))%畫出頻譜圖形 axis([0 100 0 1000]);%選定坐標(biāo)范圍 title('三根斷條')

3、畫不同故障下經(jīng)小波包分析處理后的電流頻譜圖

x = xlsread('C:MATLAB7work一根斷條滿載.xls','A1:A20056');x1 = xlsread('C:MATLAB7work

好

電

%用全局閾值進行信號的去噪

Data_Used1=wpdencmp(x1,sorh,3,'sym8',ct,thr,keep);

wpt=wpdec(Data_Used,12,'sym8');wpt1=wpdec(Data_Used1,12,'sym8');s1=wprcoef(wpt,[12,106]);s2=wprcoef(wpt1,[12,106]);Fs=5000;

N=length(Data_Used);

Fs1=abs(fft(s1,N));%傅里葉變換 figure(2)%打開一個新窗口

plot((1:N)*Fs/N,Fs1(1:N))%畫出頻譜圖形 axis([0 100 0 1000]);%選定坐標(biāo)范圍 Fs2=abs(fft(s2,N));%傅里葉變換 figure(3)%打開一個新窗口

plot((1:N)*Fs/N,Fs2(1:N))%畫出頻譜圖形 axis([0 100 0 1000]);%選定坐標(biāo)范圍 機.xls','A1:A20056');

[thr,sorh,keep,ct]=ddencmp('den','wp',x);%用全局閾值進行信號的去噪

Data_Used=wpdencmp(x,sorh,3,'sym8',ct,thr,keep);

[thr,sorh,keep,ct]=ddencmp('den','wp',x1);

第五篇：因電梯制動力不足導(dǎo)致電梯故障

因電梯制動力不足導(dǎo)致電梯故障

2015年7月中旬，沈陽華陽國際大廈的6號電梯由27層向1層運行過程中發(fā)生滑落。事發(fā)后，5人因骨折等原因留院治療，7人受輕傷。

一名傷者回憶，當(dāng)時正好是下班時間，電梯由27層向1層運行，電梯門關(guān)上后，頂部的燈閃了閃。大約到23樓，突然感覺電梯上下顫動，隨后電梯快速下墜。到1樓后頂棚板掉了下來，電燈吊在半空，幸好兩名男同事用手撐著掉落的頂棚。當(dāng)大伙發(fā)現(xiàn)都還活著，才從驚慌中平靜下來。過了一會兒電梯門被打開，乘客被救出。此次事故發(fā)生，再次引起社會對電梯安全的關(guān)注。據(jù)了解，這次出事故的電梯已經(jīng)使用15年之久，之前也出現(xiàn)過幾次故障。事發(fā)后質(zhì)監(jiān)部門告知了初步檢測情況，導(dǎo)致電梯事故的原因是制動器制動力不足。

初步分析，維保單位沒有及時消除電梯制動器隱患。使用單位沈陽中一物業(yè)有限公司沒有及時發(fā)現(xiàn)電梯運行中存在的問題，與維保單位配合消除電梯制動器隱患。《特種設(shè)備安全法》明確了安全主體責(zé)任，對于擁有物業(yè)的小區(qū)來說，物業(yè)公司成為首要責(zé)任人。所以在以后物業(yè)選擇維保公司時，需要選擇一些有透明化工作數(shù)據(jù)的公司，比如他們有在使用電梯服務(wù)管家的話，物業(yè)可以要求開通物業(yè)端口，在手機微信端就能查看電梯保養(yǎng)，維修情況，還有電梯的運行情況，這樣物業(yè)就能及時掌握電梯情況，避免再次出現(xiàn)問題或者被罰款。