CN116595657A - 一种发动机质量预测*** - Google Patents

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杨帅虎
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Abstract

本发明涉及一种发动机质量预测***，包括：信息采集模块，用于采集发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息，发至信息处理模块；信息处理模块，用于对发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行处理，发送至模拟运行模块；模拟运行模块，用于基于处理后的发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行发动机模型构建和发动机运行模拟；质量预测模块，用于根据模拟的发动机的运行情况，预测发动机的质量。本发明能够预测发动机的故障和剩余寿命，及时做出发动机的工作调整和维修，确保机械设备的安全运行，延长发动机的使用寿命。

Description

一种发动机质量预测***
技术领域
本发明涉及发动机质量预测技术领域，特别是涉及一种发动机质量预测***。
背景技术
目前大部分发动机生产线存在工艺经验不清晰，工程师利用直觉和经验难以对理想结果作正确的解释；发动机出厂性能不稳定，发动机在不同转速下扭矩一致性较差，发动机质量不可控的问题。随着质量分析技术的快速发展，实时的质量分析***已经成为机械设备不可或缺的一部分，目前关于发动机质量分析和预测的难度大，且存在严重的滞后性，延长了发动机的维护时间。因此，亟需一种发动机质量预测***来实现对发动机进行健康管理，达到发动机的实时故障以及质量预测。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种发动机质量预测***，实现发动机的实时故障以及质量预测，确保机械设备的安全运行。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种发动机质量预测***,包括：信息采集模块、信息处理模块、模拟运行模块和质量预测模块；
所述信息采集模块，用于采集发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息，发送至所述信息处理模块；
所述信息处理模块，用于对所述发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行处理，发送至所述模拟运行模块；
所述模拟运行模块，用于基于处理后的所述发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行发动机运行模型构建和发动机运行模拟；
所述质量预测模块，用于根据模拟的所述发动机的运行情况，预测所述发动机的质量。
进一步地，所述信息采集模块包括：
零件信息采集单元，用于基于传感器采集所述发动机的基础零件信息，输入所述信息处理模块；
运行信息采集单元，用于采集所述发动机的运行状态信息，输入所述信息处理模块；
环境信息采集单元，用于采集所述发动机运行时的周围环境信息，输入所述信息处理模块。
进一步地，所述发动机的基础零件信息包括：连杆瓦检测数据、平面度检测数据、间隙检测数据和压力检测数据、发动机螺栓拧紧扭矩、拧紧转动角度和发动机螺栓拧紧扭矩与拧紧转动角度的比值；
所述发动机的运行状态信息包括发动机振动频率、发动机转速、发动机热力情况以及发动机运行效率；
所述发动机运行时的周围环境信息包括温度信息、湿度信息、烟尘信息。
进一步地，所述信息处理模块包括：
零件信息处理单元，用于对所述发动机的基础零件信息进行处理，生成发动机的基础零件数据样本，输入所述模拟运行模块；
运行信息处理单元，用于对所述发动机的运行状态信息进行处理，生成发动机的运行状态数据样本，输入所述模拟运行模块；
环境信息处理单元，用于对所述发动机运行时的周围环境信息进行处理，生成发动机的运行环境数据样本，输入所述模拟运行模块。
进一步地，所述模拟运行模块包括：
模型构建单元，用于根据所述发动机的基础零件数据样本构建所述发动机的运行模型；
模拟运行单元，用于将所述发动机的运行状态数据样本输入所述发动机的运行模型中，模拟所述发动机的运行状态，基于所述发动机的运行环境数据样本模拟所述发动机的运行环境，完成所述发动机的模拟运行。
进一步地，所述质量预测模块包括：
故障预测单元，用于基于所述发动机模拟运行的情况进行发动机故障的预测；
剩余寿命预测单元，用于基于所述发动机模拟运行的情况以及所预测的故障进行发动机剩余寿命的预测。
进一步地，还包括维修计划模块，用于基于所预测的发动机故障情况和剩余寿命制定维修计划，所述发动机故障情况包括故障类型、故障时间、故障程度。
进一步地，还包括显示报警模块，用于根据所预测的发动机故障情况进行显示报警，并将所制定的维修计划发送给工作人员。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种发动机质量预测***，能够基于实际数据构建发动机模型并模拟发动机的运行情况，根据设定的故障发生条件以及平均寿命，预测出发动机的故障以及剩余寿命，完成了发动机的质量预测；且能够根据预测出的发动机故障以及剩余寿命制定出相应的维修计划或者提前调整检修计划，确保机械设备的安全运行，相对延长发动机的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种发动机质量预测***结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供了一种发动机质量预测***，如图1所示，包括：信息采集模块、信息处理模块、模拟运行模块和质量预测模块。
其中，信息采集模块，用于采集发动机的零件信息、运行信息以及运行环境信息，并发送至信息处理模块。
信息采集模块具体包括：
零件信息采集单元，用于基于传感器采集运行中的发动机基础零件信息，输入信息处理模块。基础零件信息由粘贴在发动机上的传感器采集得到，包括连杆瓦检测数据、平面度检测数据、间隙检测数据和压力检测数据、发动机螺栓拧紧扭矩、拧紧转动角度和发动机螺栓拧紧扭矩与拧紧转动角度的比值等信息。
运行信息采集单元，用于采集发动机运行时的运行状态信息，输入信息处理模块。运行状态信息包括发动机振动频率、发动机转速、发动机热力情况以及发动机运行效率等。
环境信息采集单元，用于采集发动机运行时的运行环境信息，输入信息处理模块中。运行环境信息包括发动机运行时周围环境的温度、湿度以及烟尘情况。
确定发动机的型号，获取基本参数，将传感器设置在发动机的各个零件上，启动发动机，检测发动机运行时的连杆瓦、平面度、间隙、压力等数据，以及螺栓拧紧扭矩、拧紧转动角度和发动机螺栓拧紧扭矩与拧紧转动角度的比值等数据；安装温度传感器测量发动机热力情况，安装转速传感器测量发动机的转速，并根据转速计算发动机振动频率和运行效率；在发动机的一定范围内设置温度、湿度、烟尘传感器等检测发动机运行时周围环境信息参数。
信息处理模块，用于接收发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息，并对信息进行数据处理，输入模拟运行模块。
信息处理模块具体包括：
零件信息处理单元，用于对采集的基础零件信息进行分类、排序、筛选，生成基于发动机型号的基础零件数据样本，输入模拟运行模块。
运行信息处理单元，用于对采集的发动机运行状态信息进行排序、筛选、取均值等操作，生成发动机的运行状态数据样本，输入模拟运行模块。对发动机运行状态信息进行关于运行时间的排序，由于发动机运行需要一定的启动时间，因此筛选出运行趋于稳定后的数据，并对所筛选的数据取平均值。
环境信息处理单元，用于对采集的发动机运行时的周围环境情况信息进行处理，生成发动机的运行环境数据样本，输入模拟运行模块。
模拟运行模块，用于基于处理后的发动机的信息进行发动机运行模型的构建以及发动机运行的模拟。
模拟运行模块具体包括：
模型构建单元，用于基于发动机型号的基础零件数据样本构建发动机运行模型；
模拟运行单元，用于将发动机的运行状态数据样本输入所构建的发动机运行模型中，并根据发动机的运行环境数据样本模拟发动机运行环境，完成发动机工作的完整模拟。
质量预测模块，用于根据发动机模拟运行的状态预测发动机的故障、剩余寿命，完成发动机质量预测。
质量预测模块具体包括：
故障预测单元，用于基于发动机模拟运行的状态进行发动机故障预测。根据历史经验输入发动机每个部件的正常工作状态范围，以及发动机运行时各种故障产生条件，判断随着发动机在此运行状态下的不断运行，发动机各个部件的工作状态是否在正常工作状态范围中，自动生成发动机的故障预测。
剩余寿命预测单元，用于基于发动机模拟运行的状态以及所预测的故障对发动机的损坏程度进行发动机剩余寿命预测。根据历史经验输入所检测发动机型号的寿命平均值，结合预测的故障类型、故障发生时间以及可做出的维修动作和维修程度等预测发动机的剩余寿命。
根据处理后的发动机基本参数信息以及各部分零件信息在单片机中构建发动机运行模型，根据发动机的运行环境数据样本模拟发动机运行环境，并将发动机的运行状态数据样本输入所构建的发动机运行模型中，进行发动机的模拟运行。根据发动机型号和历史经验在发动机运行模型中设置各部件的正常工作范围，以及发生各种故障的运行条件。随着发动机的不断累积运行，检测各部件的参数是否会超出正常工作范围，会在何时发生哪种故障，以及所发生的故障可能对发动机的损坏程度，再根据所检测型号的发动机的平均寿命时间，判断随着发动机不断运行所剩余的寿命时间，以及故障损伤后对发动机剩余寿命的影响。
其中，发动机的故障类型包括发动机冷机抖动、发动机热机抖动、发动机异响、发动机积碳、发动机水温高、发动机漏油等以及各部分零件随使用时间的磨损程度。
为进一步优化技术方案，本实施例提供的一种发动机质量预测***还包括维修计划模块，用于根据预测的发动机故障情况和剩余寿命制定维修计划。维修计划包括根据所预测的故障发生的时间与所预测型号的发动机的寿命平均值的时间距离，以及所预测的故障类型、故障程度，判断是否值得维修，能否进行提前检修或调整运行参数来防止故障发生等。
为进一步优化技术方案，本实施例提供的一种发动机质量预测***还包括显示报警模块，用于将预测的故障情况进行显示报警，并将维修计划发送给工作人员，提醒工作人员及时对发动机的工作状态进行调整，以及对发动机的预测故障处进行进一步检查和维修。
为进一步优化技术方案，本实施例提供的一种发动机质量预测***还包括远程终端模块，包括手机APP、微信小程序等，用于管理人员远程查看或者监控发动机的实时运行情况、模拟运行情况、预测故障等，及时人为做出运行调整和发动机检修。
本实施例所提供的***的完整工作过程如下：发动机开始运行，由粘贴在发动机上的传感器采集发动机的基础零件信息，包括连杆瓦检测数据、平面度检测数据、间隙检测数据、压力检测数据、发动机螺栓拧紧扭矩、拧紧转动角度和发动机螺栓拧紧扭矩与拧紧转动角度的比值等信息；基于发动机运行状态监测采集发动机的运行信息，包括发动机振动频率、发动机转速、发动机热力情况以及发动机运行效率等；基于温度、湿度、烟尘传感器等采集发动机运行时周围环境的温度、湿度以及烟尘情况。将上述信息输入信息处理模块进行信息分类、排序、筛选、去平均值等操作，生成发动机的基础零件数据样本、运行状态数据样本、运行环境数据样本，输入模拟运行模块，模拟运行模块根据发动机的基础零件数据样本构建发动机运行模型，将发动机的运行状态数据样本输入所构建的发动机运行模型中，模拟发动机运行工作，并根据运行环境数据样本在***中模拟运行环境，整体模拟运行完成，根据发动机型号和历史经验输入发动机每个部件的正常工作状态范围，以及发动机运行时各种故障的产生条件，判断随着发动机在此运行状态下的不断运行，发动机各个部件的工作状态是否在正常工作状态范围中，自动生成发动机的故障预测，并根据历史经验输入所检测发动机型号的寿命平均值，结合预测的故障类型、故障发生时间以及可做出的维修动作和维修程度等预测发动机的剩余寿命，完成发动机的质量预测。
进一步，还可以根据预测的发动机故障情况和剩余寿命制定维修计划，包括根据所预测的故障发生的时间与所预测型号的发动机的寿命平均值的时间距离，以及所预测的故障类型、故障程度，判断是否值得维修，能否进行提前检修或调整运行参数来防止故障发生等，并显示报警所预测的故障情况，发送维修计划，提醒工作人员及时对发动机发工作状态进行调整，以及对发动机的预测故障处进行进一步检查和维修，可通过手机APP、微信小程序等，远程查看上述信息。
本发明提供一种发动机质量预测***，能够基于实际数据构建发动机模型并模拟发动机的运行情况，根据设定的故障发生条件以及平均寿命，预测出发动机的故障以及剩余寿命，完成了发动机的质量预测；且能够根据预测出的发动机故障以及剩余寿命制定出相应的维修计划或者提前调整检修计划，确保机械设备的安全运行，相对延长发动机的使用寿命。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机质量预测***，其特征在于，包括：信息采集模块、信息处理模块、模拟运行模块和质量预测模块；
所述信息采集模块，用于采集发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息，发送至所述信息处理模块；
所述信息处理模块，用于对所述发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行处理，发送至所述模拟运行模块；
所述模拟运行模块，用于基于处理后的所述发动机的零件信息、运行状态信息以及运行环境信息进行发动机运行模型构建和发动机运行模拟；
所述质量预测模块，用于根据模拟的所述发动机的运行情况，预测所述发动机的质量。
2.根据权利要求1所述的发动机质量预测***，其特征在于，所述信息采集模块包括：
零件信息采集单元，用于基于传感器采集所述发动机的基础零件信息，输入所述信息处理模块；
运行信息采集单元，用于采集所述发动机的运行状态信息，输入所述信息处理模块；
环境信息采集单元，用于采集所述发动机运行时的周围环境信息，输入所述信息处理模块。
3.根据权利要求2所述的发动机质量预测***，其特征在于，所述发动机的基础零件信息包括：连杆瓦检测数据、平面度检测数据、间隙检测数据和压力检测数据、发动机螺栓拧紧扭矩、拧紧转动角度和发动机螺栓拧紧扭矩与拧紧转动角度的比值；
所述发动机的运行状态信息包括发动机振动频率、发动机转速、发动机热力情况以及发动机运行效率；
所述发动机运行时的周围环境信息包括温度信息、湿度信息、烟尘信息。
4.根据权利要求2所述的发动机质量预测***，其特征在于，所述信息处理模块包括：
零件信息处理单元，用于对所述发动机的基础零件信息进行处理，生成发动机的基础零件数据样本，输入所述模拟运行模块；
运行信息处理单元，用于对所述发动机的运行状态信息进行处理，生成发动机的运行状态数据样本，输入所述模拟运行模块；
环境信息处理单元，用于对所述发动机运行时的周围环境信息进行处理，生成发动机的运行环境数据样本，输入所述模拟运行模块。
5.根据权利要求4所述的发动机质量预测***，其特征在于，所述模拟运行模块包括：
模型构建单元，用于根据所述发动机的基础零件数据样本构建所述发动机的运行模型；
模拟运行单元，用于将所述发动机的运行状态数据样本输入所述发动机的运行模型中，模拟所述发动机的运行状态，并基于所述发动机的运行环境数据样本模拟所述发动机的运行环境，完成所述发动机的模拟运行。
6.根据权利要求5所述的发动机质量预测***，其特征在于，所述质量预测模块包括：
故障预测单元，用于基于所述发动机模拟运行的情况进行发动机故障的预测；
剩余寿命预测单元，用于基于所述发动机模拟运行的情况以及所预测的故障进行发动机剩余寿命的预测。
7.根据权利要求1所述的发动机质量预测***，其特征在于，还包括维修计划模块，用于基于所预测的发动机故障情况和剩余寿命制定维修计划，所述发动机故障情况包括故障类型、故障时间、故障程度。
8.根据权利要求7所述的发动机质量预测***，其特征在于，还包括显示报警模块，用于根据所预测的发动机故障情况进行显示报警，并将所制定的维修计划发送给工作人员。
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