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1、发 动 机 自 动 检 测 台设 计 报告发动机自动检测台主要用于自动完成故障发动机的性能指标测试、故障识别和修复后的发动机的综合测试等。一、 系统的组成1： 如图2所示，该系统主要由发动机试车台、计算机主控系统、信号采集系统、信号预处理系统、传感器系统、打印机、UPS电源等组成。同时为了保障和维持安装在试车台上的发动机安全正常运转，还包括燃油、润滑、风冷、风门操纵和起动等分系统。1：计算机主控系统该系统主要由计算机、系统测控软件、通用组态应用软件和操作系统软件等组成。主要用来实现发动机的自动或人工测试和控制。对来自信号采集控制系统的信号进行数据采集、存储、实施系统分析、系统参数设置、信号波形
2、显示、被测参数标定输出等。完成发动机测试、控制和数据分析、处理等功能。2：信号采集系统信号由温度、压力、流量、转速等传感器探头和各种接插头组成。主要用于拾取发动机被测点的参数值，鉴于被测点的测量结果和参数性质不同，信号需要进行预处理，达到一个标准的幅值，以适应高速信号采集的目的。3：信号预处理系统又称变送器。由于信号各不相同，信号中既有信号，又有杂波和干扰，因此需要对传感器的信号进行放大滤波，对一些信号如初次级点火信号等，或具有较高的频率，或具有较高的电压、电流幅值，这些信号需特殊处理。发动机的点火系是一个很强的干扰源，所以要使用隔离电路和干扰抑制电路来提高系统抗干扰能力。经过变送处理后的信号
3、幅度要符合在采集卡的技术要求。还可大大提高信号的传输距离。4：传感器系统1：传感器是发动机控制和判断发动机故障的关键部件，但其输出的电信号千差万别、信号幅度差别很大，不能直接用来采样数字化，必须进行信号预处理，达到满足数据采集设备的使用要求，并降低相互干扰和噪声，提高测量精度和灵敏度。2：由于发动机是一个整体系统，因此传感器的安装不能随意拆卸发动机。由此容易造成传感器的信号误差，所以传感器要有一定的调整范围。保证信号的稳定正确。发动机主控工作原理 主要设计功能1 控制功能能够自动控制发动机的开启、关闭，并且有自动刹车功能，在发动机出现异常情况时可以自动停车，以防损坏发动机；能够自动监视和显示发
4、动机的风门开启度和发动机运行所需的冷却风量。2 发动机工作状态的检测（1） 温度检测 具有对发动机汽缸盖、转子冷却空气出口、转子冷却空气进口、检测环境等进行温度检测与显示的功能，同时对超出温度限制的部位具有报警功能。（2） 转速和转速稳定性检测 具有转速及转速稳定性自动检测与显示的功能。（3） 发电机检测 具有对发电机负载电压、负载电流自动检测与显示的功能。（4） 点火系统检测 具有初级电压和电流、次级电压、点火波形的自动检测与显示功能。（5） 供油系统检测 具有燃油压力、燃油流量、燃油耗油率和润滑油流量的自动检测与显示功能。（6） 电控系统检测 具有对电控系统中的伺服驱动器输出电压进行自动检
5、测与显示的功能（7） 振动检测 具有对发动机振动检测与波形显示功能，通过检查发动机缸盖，壳体等适当部位的机械振动，判断发动机由于磨损、松动产生的异响，判定故障部位。（8） 噪声检测能够自动对发动机产生的噪声进行检测，以便在噪声异常情况下紧急停车。（9） 尾气检测 能够自动对发动机产生的尾气进行检测和显示，为故障识别提供依据。（10） 大气压力、环境湿度检测和时间显示 系统具有对检测时间的显示，大气压力、环境湿度的测量、显示的功能。3 告警保护功能系统可对超速等对发动机有害的操作发出相应告警，防止造成被测发动机的损坏。4 系统能够实现故障职别，并提示修理流程。5 系统能够自动产生所测得的各种数据
6、库，生成相关的测试图形和报表文件，保存相关信息。6 系统可根据预先给出的参数标准，能够自动完成对修复后发动机的全面测试，生成技术状况评估报告。7 系统具有自检功能。8 具有检测过程事后记录重演功能。二、 主要设备及费用清单见材料表三、 电路设计说明a) 温度的测量传感器一般有Pt1000铂电偶和LM系列精密温度传感系列（测量精度高，温宽-30 +150），因为发动机缸体内温度远大于150度，所以本设计适合使用Pt1000铂电偶作为温度传感探头。 铂电阻的物理化学性能稳定，抗氧化能力强，灵敏度较高，材料易于提纯，工艺性好，制作容易，产品的一致性好，具有非常好的互换性。发动机用电阻温度计传感器使用
7、Pt1000。传输引线使用三线制，带屏蔽层以降低外界干扰，温度传感器的传输线两端插头采用不锈钢航空快速插头，接驳方便。该电路PT1000经过桥式差动大批4052的输入，经4052的位选后进7650的两级放大送出，前级为固定倍率，后级为可调倍率，使之达到标准幅度。b) 转速传感器。转速由点火系统整形后处理得到标准脉冲，进入AD板进行脉冲测频得出，采用红、黑两种颜色不锈钢鳄鱼夹，屏蔽两芯传输线，快速航空插头与接口面板连接。c) 燃油和润滑油流量测量有流量式、超声波式和容积式等几种检测方式。因为流量式操作简便易行，故我们采用流量式进行发动机的油耗检测。在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通
8、过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。因为目前市面上检测流量的专用流量传感器比较成熟，并且具有RS232C标准工业数字通讯接口，故我们可以采用成熟的流量传感器进行抗干扰、抗震动处理后作为本部分的提取部分，以降低成本，减少设计周期。d) 交/直流电压、电流传感器设计。电压的检测可以仿照通用万用表的表笔设计，采用2芯带屏蔽电缆传输线，快速航空接头。大电流检测采用霍尔元件检测，小于10安培电流采用串联
9、式检测。e) 压力测量传感器设计。发动机汽缸压力采用耐高温压力传感器，采用新型的耐高温压力传感器和原有的火花塞重新设计为带有压力信号输出的火花塞，这样可以即时检测缸体内发动机工作的压力。传感器核心采用高性能桥式应变电阻传感器，如图所示。f) 震动传感器采用压电陶瓷晶体作为拾取元件，其输出信号为电荷量，为便于对信号进行检测，传感器外形设计为螺刀状，传感器放置在图示位置，因输出信号为电荷量，需要采用屏蔽信号传输线并且屏蔽层单点接地。压电晶体7功率测量。因为直接测量负载功率比较困难，所以采用目前行业内常用的无负荷测功，依据是同一种发动机加速时间越短，功率就越大；减速时间越短，发动机摩擦力就越大，所以
10、本项目的检测原始参数可以从转速传感器分离而来。如果是某一种特定的发动机，“K” （“K”系数，就是发动机转动惯量，每一种发动机的转动惯量是不相同的）已经给定可以直接得到功率值。可以对发动机进行多次测量然后取平均值，以降低人为因素造成的影响误差。8噪声传感器。发动机的噪声大小可以用来评估发动机的运转状况。为了消除环境噪音的影响，不采用目前针对噪声测量的噪声计，而采用震动棒式传感器，经过电压放大器，可以直接输入上位机进行相关处理。四、 外型、软件及接口1）软件构架软件系统采用同一标准：计算机操作系统选用WINDOWS2000，开发平台选用组态王；数据库管理软件选用MS SQLSEVER 2000；
11、文字处理软件选用OFFICE2000；系统测控软件开发工具选用LABVIEW编程。系统外型见图。系统除正常使用的A/D口和I/O口外，系统还预留有扩展口，以备扩展。2）软件模块功能系统主控模块系统主控模块是系统测控软件的最顶层，直接面向用户。它不仅提供与用户交互的界面，而且还能通过界面上的各种菜单、按钮、开关等控件来完成系统测控软件的全部工作。这部分要求界面美观、操作简便，能够通过界面上的菜单或按钮实现功能及操作的相互转换，以控制数据的取样、存储、再现、分析等功能的实现。系统检测模块系统检测模块主要实现对发动机各系统的主要参数进行实时的数据采集、统计分析、数据处理等功能。它是整个软件部分的核心
12、组成部分，包括转速检测模块、供油系统检测模块、点火系统检测模块、温度检测模块、发电机检测模块、振动检测模块等子模块。发动机性能分析模块该模块通过对采集到的发动机各个系统主要参数的分析、处理和综合，得出发动机的整体性能。发动机控制模块该模块主要通过发动机参数设置和超限判断，生成发动机控制信号。同时，还能够完成发动机自动检测的控制功能。结果显示模块结果显示模块主要由虚拟示波器模块组成，完成表格和波形显示功能。告警保护模块该模块根据测试数据分析结果，对不符合要求的参数进行声音闪烁告警，对可能的故障给出相应的提示；同时对于影响发动机运行安全的情况采取及时有效的保护措施，以防发动机在检测过程中被损坏。系
13、统数据库模块该模块主要用于存储发动机的典型的特征参数值和特性曲线：对于正常的特性参数值和特性曲线存入标准数据库模块，对于典型故障的特征参数值和特征曲线存入故障数据库模块。该模块需要在实际的检测过程中进行不断的补充和完善，从而提高发动机故障判定的效率和准确率。系统辅助模块系统辅助模块主要由数据存储模块、报表图形打印模块和使用帮助模块等组成，分别完成数据和波形的存储、生成文件打印和软件使用帮助等功能。五、 工程实施方案1 计划与论证 随着科学技术的发展，发动机的技术水平也在不断提高。因此发动机的检测也日趋专业化、单一化。就军内而言更要高标准，严要求。所以要在原有的基础上有所提高，发展。我单位虽有多
14、年的发动机检测设备的生产经验，但是距部队的实际战备需求还有一定的差距。为了适应军事科技发展的需要，我们的开发方向是：瞄准当前国际上先进的检测水平，开发出自己的检测技术。确定发动机的运行状况，力求在原基础上有所进展。2 设计与实验 以适应战备需要为主。能快速、准确的检测被检发动机的各项指标，并可自动与标准值做比较，使之运行达到最佳的工作状态。因此，设计思路是如何便捷、准确的测试。实验思路是找出最佳的实验结果作为标准值。3 设备安装调试当设计与相应的实验做完后，即生产正式的设备，其主要的工作是设备的标准化。使之符合相应的产品标准，如机箱、电路布局、接口等。做到设备易调试，易维护，易检修。 4 系统
15、总成联调系统总成联调是系统成败的关键，特别是设备的重复性至关重要。关系到系统的软、硬件的各项性能指标。要求软、硬件的协调一致。还要保证被测发动机的安全。确保设备的稳定。手动急停的动作可靠。5 软件测评 软件的测评主要是软件的基本性能、人机界面、可操作性、自检、数据存储等几个方面。并根据前面所述，达到易学易用的目的。6 系统测评是对系统的综合测试，包括硬件平台、软件平台、测量数据、性能指标。以便与改进，完善。最终达到军内的需求。系统外型系统组成原理图冷却空气入口冷却空气出口燃油压力 转速变送 环境温度 负载电压 负载电流 油门开度 风门开度 发动机开 发动机关 环境压力 A/D接插板 D/A接插板 I/O接插板 232串口扩展接插板 变送器 一缸信号 震动放大 异响放大 一缸信号 润滑油流量 燃油流量 传感器 继电器 执行器 二氧化碳检测 点火缸压 提前角 计算机
