本實用新型涉及柴油機故障預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柴油機拉缸故障預(yù)警裝置，適用于科研樣機開發(fā)、新機型的出廠磨合以及重大維修后的磨合階段的拉缸故障監(jiān)測與報警。

背景技術(shù)：

“拉缸”是柴油機運行中常見的嚴重故障之一，是活塞、活塞環(huán)或活塞銷在缸套中運動時，因某種原因造成摩擦表面潤滑油膜破壞，形成了干摩擦使缸套表面或者活塞因相互作用被拉傷、拉毛或劃出溝紋而影響柴油機正常運轉(zhuǎn)的嚴重磨損損傷現(xiàn)象，中高速柴油機拉缸破壞過程一般僅有幾分鐘內(nèi)就可以發(fā)生巨大破壞。

目前針對拉缸故障的在線預(yù)警方法主要有：

一、檢測缸套冷卻水和滑油溫度和壓力，該方法雖然比較簡單，但冷卻介質(zhì)的溫度升高和壓力變化是一個由多種因素影響且相對拉缸滯后的過程，對其檢測也不能用于實時報警。

二、在曲軸箱內(nèi)安裝油霧報警器，識別燃氣下竄情況下的拉缸故障并提前進行報警，但適用范圍僅限于活塞環(huán)破壞導(dǎo)致燃燒室密封失效的情況下，且實時性較差，一般要在故障發(fā)生數(shù)分鐘之后才會有所反應(yīng)。

三、實時測量缸內(nèi)爆發(fā)壓力和排氣溫度值，拉缸故障發(fā)生時，因缸套和活塞等部件的摩擦力劇增，柴油機為克服其摩擦力做功使噴油量大大增加，導(dǎo)致缸內(nèi)爆壓力和排氣溫度等參數(shù)均升高，對其進行檢測可以作為拉缸故障的安保手段之一，但實踐表明爆發(fā)壓力和排氣溫度作為柴油機運行的宏觀參數(shù)受多種因素的影響，而且活塞缸套異常磨損發(fā)生后至少半分鐘之后才會有所反應(yīng)，對于嚴重故障的預(yù)防已顯的較為滯后。

綜上所述，目前的拉缸故障預(yù)警方法都存在滯后性，無法很好的預(yù)防嚴重事故的發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種柴油機拉缸故障預(yù)警裝置，該預(yù)警裝置能夠在拉缸故障發(fā)生的初期就及時作出預(yù)警，以防止故障的進一步發(fā)展造成嚴重的后果。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案為：

一種柴油機拉缸故障預(yù)警裝置，包括：

測溫元件，測溫元件用于檢測柴油機的缸套內(nèi)表面的溫度；

溫度信號采集單元，溫度信號采集單元的信號輸入端與測溫元件的引線相連接，用于采集測溫元件的測量數(shù)據(jù)；

監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)控設(shè)備與溫度信號采集單元的信號輸出端相連接，用于實時的監(jiān)測缸套溫度的變化并在缸套溫度出現(xiàn)異常時發(fā)出預(yù)警。

為了測溫元件牢固可靠的安裝和檢測結(jié)果的準確，進一步的技術(shù)方案為：測溫元件的感溫端固定安裝在所述缸套側(cè)壁上的安裝孔內(nèi)，感溫端靠近所述缸套的內(nèi)表面。

優(yōu)選的，感溫端與缸套的內(nèi)表面的距離為1.5～3.5mm。該距離既保證了缸套內(nèi)表面溫度過高時能夠被及時的感應(yīng)到，又使得缸套的側(cè)壁有足夠的強度；此外，如果距離過近，會使得測溫元件過于敏感而導(dǎo)致誤報警，因此，上述距離范圍使得預(yù)警準確度最高。

進一步的技術(shù)方案為：測溫元件的感溫端與安裝孔的底部緊密貼合。對于測溫元件的安裝，應(yīng)做好固定工作，使其感溫端與安裝孔的底部緊密貼合，以防止在柴油機運行過程中測溫元件由于持續(xù)的震動而脫落。

進一步的技術(shù)方案為：測溫元件與安裝孔的側(cè)壁之間設(shè)有密封裝置。對安裝孔進行密封處理，防止外界的空氣或是冷卻介質(zhì)對測量結(jié)果造成影響。

優(yōu)選的，測溫元件為多個，測溫元件在缸套的周向上均勻布置，相鄰的兩行測溫元件交錯布置。該種布置方式使得測溫元件能夠全面的覆蓋缸套的高溫區(qū)域，當缸套的溫度發(fā)生異常時，能夠迅速的定位，測量更加準確可靠。

可選的，測溫元件為鎧裝熱電偶傳感器，鎧裝熱電偶傳感器堅固耐用且熱響應(yīng)時間快，能及時的作出預(yù)警。缸套外部存在冷卻水腔的，必須采用密封裝置將引線穿過冷卻部套引至機旁的信號采集單元。

與目前采用的冷卻水溫、滑油溫度和壓力、爆發(fā)壓力、排氣溫度以及油霧探測器等方法相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型示例的預(yù)警裝置，結(jié)構(gòu)非常簡單，通過測溫元件實時檢測缸套的溫度，發(fā)現(xiàn)缸套溫度異常時能夠及時的作出預(yù)警，解決了現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)警存在滯后性的問題，防止故障的進一步發(fā)展造成嚴重的后果。

2、本實用新型示例的預(yù)警裝置，在缸套的高溫區(qū)域布置多個測溫元件，對于缸套溫度發(fā)生異常的情況，不僅可以迅速預(yù)警，還可以準確定位，便于人們快速的找到故障部位，提高發(fā)現(xiàn)故障和排除故障的效率，工作可靠性高。

3、本實用新型示例的預(yù)警方法，易于實現(xiàn)，在拉缸故障發(fā)生的初期就及時作出預(yù)警，避免嚴重事故的發(fā)生。

4、本實用新型示例的預(yù)警裝置，測溫元件直接安裝在缸套上，此溫度的變化在穩(wěn)定工況下只與缸內(nèi)摩擦副的運行狀況相關(guān)，一旦溫度超出正常波動的范圍，就能迅速判定是發(fā)生了拉缸故障，與拉缸故障存在唯一對應(yīng)的關(guān)系。

5、拉缸故障在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量積聚，使得缸套內(nèi)表面溫度急劇升高，本實用新型示例的預(yù)警裝置基于此將響應(yīng)時間只有不足1s的測溫元件安裝在靠近缸套內(nèi)表面處，能在第一時間就捕捉到拉缸故障發(fā)生的信息，具有極好的實時性。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例缸套上的安裝孔分布位置示意圖；

圖3為本實用新型實施例的工作原理圖。

圖中：1缸套，2測溫元件，3溫度信號采集單元，4監(jiān)控設(shè)備，5安裝孔。

具體實施方式

為了更好的了解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種柴油機拉缸故障預(yù)警裝置，包括多個測溫元件2，測溫元件2安裝在柴油機的缸套1上部的高溫區(qū)域內(nèi)，測溫元件2的感溫端固定安裝在缸套1側(cè)壁上的安裝孔5內(nèi)。安裝孔5在缸套1上的分布位置如圖2所示，從而使測溫元件2在缸套1的周向上均勻布置，相鄰的兩行測溫元件2交錯布置。該種布置方式使得測溫元件2能夠全面的覆蓋缸套1的高溫區(qū)域，當缸套1的溫度發(fā)生異常時，能夠迅速的定位，測量更加準確可靠。

為確保測溫元件2能夠快速響應(yīng)，測溫元件2的感溫端應(yīng)盡可能的靠近缸套1內(nèi)表面，一般感溫端與缸套的內(nèi)表面的距離約2～3mm左右；測溫元件2的引線連接到溫度信號采集單元3的信號輸入端，溫度信號采集單元3的信號輸出端連接監(jiān)控設(shè)備4，監(jiān)控設(shè)備4通過溫度信號采集單元3實時的監(jiān)測缸套溫度的變化。

測溫元件2的感溫端與安裝孔5的底部緊密貼合。對于測溫元件2的安裝，應(yīng)做好固定工作，使其感溫端與安裝孔5的底部緊密貼合，以防止在柴油機運行過程中測溫元件2由于持續(xù)的震動而脫落。

測溫元件2與安裝孔5的側(cè)壁之間設(shè)有密封裝置。對安裝孔5進行密封處理，防止外界的空氣或是冷卻介質(zhì)對測量結(jié)果造成影響。

本實施例中，測溫元件2為鎧裝熱電偶傳感器，溫度信號采集單元3為溫度測量儀表，監(jiān)控設(shè)備為計算機。但是，上述部件均可以采用其他可實現(xiàn)相同功能的部件替換，如，將熱電偶傳感器替換為其他類型的溫度傳感器。

若缸套1外部有冷卻部套(如水套等)，可將測溫元件2的引線穿過冷卻部套并做好密封工作即可，最后將引線連接在溫度信號采集單元3上，實時的監(jiān)測缸套溫度的變化，從而實現(xiàn)對拉缸故障的預(yù)警，對于整體式缸套直接在機體上打孔進行安裝密封即可。

本實施例的柴油機拉缸故障預(yù)警裝置的工作方法如圖3所示，圖3中，T為當前工況下的缸套溫度值，△T/△T為當前工況下缸套溫度變化率，T_limit為當前穩(wěn)定工況下的缸套溫度限值，T_glimit為目標工況下缸套溫度限值，(△T/△T)_limit1為當前穩(wěn)定工況下的缸套溫度變化率一級報警限值，(△T/△T)_limit2為當前穩(wěn)定工況下的缸套溫度變化率二級報警限值，其工作過程如下：

對于不同的機型和缸套設(shè)計，其缸套溫度變化范圍是不同的，因此首先應(yīng)該通過試驗獲得機器在正常運行時各工況的缸套溫度數(shù)據(jù)，通過分析進而確定拉缸故障報警的限制。

對于變工況下的預(yù)警，需要關(guān)注變工況過程中缸套溫度是否超過目標工況的最高溫度限值，如有則通過降低功率負荷來進行調(diào)整，調(diào)整后繼續(xù)超限即要進行停機操作，進行進一步的檢查確認。

對于機器在穩(wěn)定工況下的監(jiān)測預(yù)警，通過最高溫度和溫度變化率兩個指標來進行拉缸故障的監(jiān)測和預(yù)警。對于最高溫度超限，發(fā)生一次進行降負荷操作，繼續(xù)超限即進行停機；對于溫度變化率的監(jiān)測指標，如發(fā)生一級報警超限，應(yīng)密切關(guān)注溫度變化，觀察期不易過長，一般不超過10s，如溫度變化恢復(fù)正常則繼續(xù)監(jiān)測，如溫度升高速度繼續(xù)加快，在發(fā)生二級停機超限后即可進行停機；如溫度突升，直接觸發(fā)二級停車報警也即可進行停機。

拉缸故障產(chǎn)生的本質(zhì)就是氣缸內(nèi)壁與活塞、環(huán)活塞之間的工作表面由于某種原因使得起潤滑冷卻和清洗作用的油膜變薄或破壞，出現(xiàn)干摩擦或半干摩擦造成局部高溫粘附磨損的過程。由于潤滑油膜的破壞，摩擦副由原來的液體摩擦變成金屬固體間的干摩擦或半干摩擦，由于摩擦副表面的高速運動，勢必會產(chǎn)生巨大的摩擦熱，這樣的熱量積累的高溫甚至?xí)^金屬的熔點引起活塞或活塞環(huán)與缸套表面發(fā)生顯微熔化撕脫并最終焊接在一起，因此當拉缸故障發(fā)生，缸套內(nèi)表面的溫度勢必會急劇的升高?；诖?，本實用新型的預(yù)警方法在缸套的溫度出現(xiàn)異常時，即在拉缸故障發(fā)生的初期就及時作出預(yù)警，以防止故障的進一步發(fā)展造成嚴重的后果。

所述測溫元件的數(shù)量和位置可根據(jù)具體情況進行設(shè)置，至少應(yīng)在最易發(fā)生油膜破壞的位置安裝一個，隨著測溫元件布置數(shù)量的減少，預(yù)警裝置的反應(yīng)速度和定位準確性會降低。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，本申請中所涉及的實用新型范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋在不脫離所述實用新型構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案。