技術(shù)維修與康明斯知識

康明斯柴油發(fā)電機組故障診斷儀的功能演示

 

 摘要：針對康明斯柴油發(fā)電機組保障維修存在的快速診斷、實(shí)時(shí)查詢(xún)和資源共享等問(wèn)題，利用故障樹(shù)和數據庫以及嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種基于PDA的便攜式故障診斷儀，解決了康明斯柴油發(fā)電機維修難的問(wèn)題。用戶(hù)可以利用故障診斷儀迅速地讀取柴油發(fā)電機組控制系統中的故障，并通過(guò)液晶顯示屏顯示故障信息，迅速查明發(fā)生故障的部位及原因 ?？得魉构驹诒疚闹性敿毥榻B了柴油發(fā)電機組故障診斷系統的組成結構、功能模塊以及設計開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及的關(guān)鍵技術(shù)，為維修人員更好地為用戶(hù)排憂(yōu)解難提供技術(shù)基礎。

一、故障診斷儀系統設計

      PDA（Personal D Assistant）是一個(gè)適用于掌中的手持機器，大部分PDA是以筆式手寫(xiě)輸入為主。Windows CE或Windows Mobile等操作系統已被廣泛應用在各種型號的PDA中，并提供了豐富的嵌入式開(kāi)發(fā)工具包。PDA具有攜帶輕便、電池持久耐用、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能滿(mǎn)足現場(chǎng)作業(yè)要求，也能為標準化作業(yè)管理系統提供良好的軟硬件平臺。本輔助系統利用PDA為平臺，將柴油機常見(jiàn)的故障、故障原因、故障排除等通過(guò)建立數據庫、編寫(xiě)代碼、可視化的操作菜單等，為設備維修人員提供一個(gè)方便且實(shí)用的維修建議。在平時(shí)的設備維修培訓過(guò)程中，可以降低維修的培訓費用，提高培訓人員的積極性及主動(dòng)性。

      隨著(zhù)發(fā)電機組向著(zhù)數字化、電子化、信息化方向發(fā)展，利用電子信息交互實(shí)現設備故障診斷的自動(dòng)化，以及使用和維護一體化進(jìn)程已成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。在現代科學(xué)技術(shù)，特別是計算機問(wèn)世以來(lái)，大量尖端成果應用于機械設備，使得這些設備在性能越來(lái)越先進(jìn)的同時(shí)，其復雜性也大大增加，給故障檢測與診斷提出了更高的要求。傳統的故障檢測和診斷方法越來(lái)越難以滿(mǎn)足要求，在這樣的時(shí)代條件下，便攜式維修設備在各國得到了前所未有的發(fā)展，便攜式維修設備更是作為一種保障維修的技術(shù)衡量指標來(lái)體現一種設備綜合的能力。因此，開(kāi)發(fā)出一種基于便攜式設備的保障維修柴油發(fā)電機具有重要的現實(shí)意義。

      手持式柴油機故障診斷儀，包括主協(xié)議芯片模塊，電源轉換模塊，單片機模塊，串口總線(xiàn)模塊，LCD液晶顯示模塊，控制面板模塊，總線(xiàn)通訊模塊;待診斷的電控單元通過(guò)總線(xiàn)通訊模塊把故障信息輸入到主協(xié)議芯片模塊，主協(xié)議芯片模塊把處理后的信號通過(guò)串口總線(xiàn)模塊送入監控電腦，同時(shí)主協(xié)議芯片模塊與單片機模塊相連，單片機模塊通過(guò)串口總線(xiàn)模塊既和監控電腦相連，又和LCD液晶顯示模塊相連，單片機模塊與LCD液晶顯示模塊和控制面板模塊相連，電源轉換模塊連接主協(xié)議芯片模塊，單片機模塊和待診斷的電控單元?？得魉?/span>新型診斷儀可以快捷地實(shí)現對柴油機電控單元進(jìn)行故障診斷，支持多種通訊協(xié)議，具有較強的通用性和功能擴展性。

 

二、故障診斷儀功能分析

 

      帶外包裝的康明斯便攜式輔助維修系統如圖1所示，根據其使用環(huán)境應具備基本功能如圖2所示。

1、技術(shù)文檔的交互式查詢(xún)

      維修資料的數字化是電源柴油發(fā)電機系統的發(fā)展趨勢，便攜式維修輔助設備可以為維修工作人員在工作崗位上提供實(shí)時(shí)的維修技術(shù)資料支持，提供技術(shù)資料的交互式查詢(xún)、檢索以及更新，提供部件的詳細數據，縮短維修時(shí)間。

2、故障輔助診斷

      維修一線(xiàn)人員可以在維修現場(chǎng)實(shí)時(shí)地將維修數據輸入便攜式維修輔助設備，供多位維修管理人員對維修活動(dòng)和柴油發(fā)電機狀態(tài)進(jìn)行監控，同時(shí)也為一線(xiàn)維修技術(shù)人員提供實(shí)時(shí)的維修計劃、維修任務(wù)，管理柴油發(fā)電機的質(zhì)量信息，實(shí)現對柴油發(fā)電機的實(shí)時(shí)監控。

3、 遠程技術(shù)支持

      通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，便攜式維修輔助設備可以為維修一線(xiàn)人員提供詳細的技術(shù)數據和遠程技術(shù)支持，做到數據的快速傳遞和高效共享，指導現場(chǎng)維修工作，大大提高維修效率，降低維修人員的勞動(dòng)強度和技術(shù)要求，縮短了對維修技術(shù)人員的培訓時(shí)間。

4、 數據采集與監控

      根據特定的診斷目的，選擇最能表征設備工作狀態(tài)的信號進(jìn)行檢測采集。故障診斷中常用的檢測信號有振動(dòng)、噪聲、壓力、溫度等非電信號，還有電壓、電流、功率等電信號以及數字電路中的狀態(tài)碼信息，有時(shí)也要提供設備工作的視頻、音頻等信號。

5、 設備保障管理

      其功能主要實(shí)現以下三方面的工作：

（1）關(guān)于柴油發(fā)電機本身的保障活動(dòng)，主要包括柴油發(fā)電機在使用、保養、修理中所需要的各項保障活動(dòng)；

（2）關(guān)于保障系統籌措與部署活動(dòng)，主要包括柴油發(fā)電機的采購、存儲、分配、輸送及使用管理；

（3）對使用柴油發(fā)電機及其保障系統各類(lèi)人員的編配、培訓和管理。

      根據上述功能需求，從程序開(kāi)發(fā)的角度，可以得出系統功能模塊圖。

 

圖1  康明斯柴油發(fā)電機故障診斷儀（套裝）

圖2  康明斯柴油機故障診斷儀功能圖

 

三、系統功能模塊和使用方法

 

      使用方法以康明斯故障檢測儀inline7為例，其內含診斷軟件Insite8.5，診斷儀外形如圖3所示，數據線(xiàn)外形如圖4所示。

1、功能特點(diǎn)

      由于篇幅有限，著(zhù)重介紹該系統的核心部分，故障輔助診斷的設計與實(shí)現?？紤]到PDA硬件性能和使用該系統的人員素質(zhì)以及柴油機的故障特點(diǎn)，該系統以故障樹(shù)分析法為系統診斷的關(guān)鍵算法。故障樹(shù)分析是分析系統可靠性和安全性的重要方法，故障樹(shù)分析法就是把所研究系統最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析目標，然后尋找直接導致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級事件發(fā)生的全部直接因素，一直追查到那些最原始的、其故障機理或概率分布都是已知的、不需再深究的因素為止。根據流程圖，首先要構建數據庫。該系統的故障診斷部分數據庫由八個(gè)表構成，分別是故障名表、一級故障表、二級故障表、三級故障表、四級故障表、五級故障表、維修策略表、機組履歷表，分別完成本 PDA輔助維修系統各模塊的功能。故障名表存儲的是最終故障表現形式，也就是故障樹(shù)的頂事件，下面各級故障表分別是故障樹(shù)的各個(gè)層次。該系統中故障案例以故障樹(shù)的形式存入數據庫，如果故障樹(shù)層次較多，在系統設置時(shí)可以增加數據表。

2、示例演示

      我們以柴油機冒黑煙為例，驗證系統的可用性。篇幅限制，此處不再給出冒黑煙的故障樹(shù)圖。

（1）首先登陸系統，進(jìn)入輔助維修界面，尋找故障的最終原因，當查找到數據庫中故障樹(shù)的葉子節點(diǎn)時(shí)，系統會(huì )給出具體的維修策略，在故障診斷完成后，系統會(huì )給出維修日志填寫(xiě)窗口，記錄維修的時(shí)間、地點(diǎn)、故障等基本信息。

（21）通過(guò)上述的實(shí)驗，驗證系統能夠實(shí)現輔助維修功能。

（3）該系統采用康明斯公司的傳感器系統，通過(guò) 232串口，可直接與系統相連，實(shí)時(shí)獲取柴油機組運行參數，實(shí)現越界報警和故障跟蹤等功能。

 

圖3  康明斯電控柴油機故障診斷儀外觀(guān)圖（inline7

圖4  康明斯柴油機故障診斷儀數據連接線(xiàn)

 

總結：

     康明斯柴油機故障診斷儀系統以PDA為開(kāi)發(fā)平臺，打破筆記本不適合在野外惡劣條件下工作的局限，現場(chǎng)數據采集和數據庫技術(shù)相結合，智能化程度進(jìn)一步拓展，不僅局限于自動(dòng)控制，而且可以記錄各種數據以及保障活動(dòng)等。柴油發(fā)電機組便攜式輔助維修設備將有力增強設備維修人員的技術(shù)能力，顯著(zhù)提高維修的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，掌上電腦更新加快，價(jià)格降幅大，為系統開(kāi)發(fā)提供了硬件支持和購置資金的可能。

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