柴油机具有高效可靠等众多优点,广泛应用于工程机械、重载汽车、大型发电机组和军舰船舶等领域,与国民生产生活及国防军工密切相关。但柴油机在正式报废“退役”前,难免出现各类故障,影响设备的正常运行。多数故障出现之前,都会有一些微弱的征兆。如果可以“见微知著”,提前发现故障隐患,防患于未然,不仅可以节省维修费用和避免停工损失,还可以避免重大安全事故。柴油机缸体表面的声发射信号包含了丰富的机械运行状态信息,可用以表征柴油机的健康状态、早期缺陷与故障隐患。本文通过采集柴油机缸体表面的声发射信号,利用先进的声发射信号处理技术对柴油机的早期缺陷与故障隐患进行了识别与分析。本文的创新点:可以在无需停机和无需破坏柴油机整体结构的情况下,基于声发射信号分析对柴油机进行早期故障诊断。具体工作如下:1)对某型单缸柴油机活塞缸套组件异常摩擦磨损的诊断:在柴油机机体上安装声发射传感器和振动传感器,通过小波分析算法对比分析两个传感器采集的动态响应信号,根据声发射传感器采集发现的异常信号进行了故障发生源的初步定位。之后结合活塞连杆机构简化建立的几何模型,对故障信号的发生时机进行了角度估算,确定了异常信号对应的根本故障源。通过拆机检查与故障检修,对比分析了消除故障前后的声发射信号特性。诊断结果表明:该型号单缸柴油机的活塞组件的部件之间存在轻微的运动干涉,在柴油机正常运转中,活塞内部与连杆小头发生了异常摩擦事件,导致在固定曲轴转角上出现声发射信号的异常峰值响应。2)对某型单缸柴油机机油压力异常现象的诊断:在柴油机不同部位布置声发射传感器,对比分析不同部位异常声发射峰值响应,实现了柴油机机油压力异常事件的故障定位与识别。首先确定了布置在机油泵和机油滤清器之间的传感器的异常声发射峰值响应最大,随后对该声发射传感器周围可能产生异常信号的结构进行分析和检查,最终确认声发射信号中的故障特征来源于机油压力过高所引起的限压阀阀芯落座事件。诊断结果表明:该型号单缸柴油机出厂时设置的机油压力偏高。在柴油机正常工作中,为了保持润滑系统的压力稳定,限压阀脉动式开闭。当机油压力设置过高时,限压阀回位力随之增大,阀芯落座时,会对阀体产生较强的冲击和振动,从而产生尖锐的异常声发射信号。研究表明声发射检测技术为柴油机运动机构和润滑系统运行状态监测与早期故障诊断提供了准确有效的检测分析方法。