船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法分析

劉周書(shū)

（湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410132）

船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法分析

劉周書(shū)

（湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410132）

對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)柴油機(jī)是給其提供動(dòng)力的重要機(jī)械設(shè)備，為了能夠使船舶安全正常的航行，就必須對(duì)船舶柴油機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障，并制定解決方案。文章主要針對(duì)船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行分析研究，詳細(xì)介紹了有關(guān)柴油機(jī)的故障分類(lèi)以及故障診斷方法的特點(diǎn)和不足之處。

船舶；柴油機(jī)；監(jiān)測(cè)；故障診斷

船舶柴油機(jī)為船舶提供航行的動(dòng)力，其正常工作是保證航行安全的關(guān)鍵，但是由于海上航行環(huán)境比較惡劣，導(dǎo)致柴油機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些大大小小的故障，有些嚴(yán)重故障一旦產(chǎn)生就會(huì)危及人的生命，也會(huì)造成很?chē)?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對(duì)船舶柴油機(jī)實(shí)行監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)是十分重要的，我國(guó)必須不斷探索研究最佳診斷技術(shù)，以便能夠正確判斷柴油機(jī)的故障問(wèn)題，制定科學(xué)合理的解決方案，保證船舶的航行安全，推動(dòng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 船舶柴油機(jī)的故障分類(lèi)

船舶的柴油機(jī)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，因此，出現(xiàn)的故障問(wèn)題也是各種各樣的，解決故障的難度系數(shù)也比較大，造成柴油機(jī)出現(xiàn)故障問(wèn)題的原因也是比較多的，柴油機(jī)的主要故障分類(lèi)為噴油設(shè)備故障、供油系統(tǒng)故障、漏油、漏水、漏氣、渦輪增壓系統(tǒng)、其他破壞及破裂等故障。

2 常用故障診斷方法及特點(diǎn)和不足

（1）熱力參數(shù)分析法。通過(guò)對(duì)熱力學(xué)參數(shù)的分析能夠判斷出柴油機(jī)的工作狀態(tài)，通過(guò)對(duì)氣缸壓力式功圖、排氣溫度、滑油溫度等參數(shù)的分析，就可以判斷出柴油機(jī)是否處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)。長(zhǎng)期以來(lái)，壓力式功圖是人們首先要進(jìn)行分析的重要參數(shù)，從式功圖中能夠分析出大量的信息，從而計(jì)算出指示功、壓縮壓力以及壓力升高率，也能夠判斷出燃燒質(zhì)量是否良好和各氣缸的工作情況，能夠綜合的反應(yīng)出柴油機(jī)此時(shí)的性能狀態(tài)，通過(guò)對(duì)該參數(shù)的分析能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的監(jiān)測(cè)。事實(shí)上式功圖的本質(zhì)就是對(duì)氣缸內(nèi)氣體壓力隨時(shí)間變化的體現(xiàn)，人們對(duì)該參數(shù)的測(cè)量有兩種方法，一種為直接測(cè)錄法，通過(guò)使用功器就能直接進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)行整理計(jì)算就形成了式功圖；另一種為間接測(cè)錄法，是通過(guò)對(duì)其他物理量進(jìn)行測(cè)量生成的式功圖，這種方法由于測(cè)量過(guò)程中對(duì)柴油機(jī)工作不會(huì)造成影響，被廣泛地應(yīng)用。但是這種方法卻依然有局限性，存在壓力傳感器的安裝、通道效應(yīng)等技術(shù)上的問(wèn)題。

（2）振動(dòng)分析法。這種方法是通過(guò)對(duì)柴油機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、分析、處理、得出診斷結(jié)果，這種方法能夠快速、準(zhǔn)確地完成檢測(cè)結(jié)果，其主要包括以下三個(gè)環(huán)節(jié)：①對(duì)信息進(jìn)行采集。此環(huán)節(jié)是十分重要的不能出現(xiàn)一絲錯(cuò)誤，首先得正確選擇靈敏度高的傳感器和二次放大儀表，進(jìn)行正確的安裝，在儀器選擇和安裝的過(guò)程中一定要認(rèn)真監(jiān)督，防止信息遺漏和失真現(xiàn)象的發(fā)生。②信息的處理。信息采集完之后要進(jìn)行分析處理，此環(huán)節(jié)需要應(yīng)用信號(hào)分析和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，把得到的數(shù)據(jù)與柴油機(jī)原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等聯(lián)系起來(lái)，然后進(jìn)行綜合的分析思考，確保能夠得到準(zhǔn)確無(wú)誤的信息參數(shù)。③狀態(tài)判斷及預(yù)報(bào)。通過(guò)對(duì)柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)得出的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)判斷，從柴油機(jī)的制造、維修經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等角度進(jìn)行分析，將得到的判據(jù)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行診斷，就能夠解決柴油機(jī)存在的故障問(wèn)題。但是，這種方法在對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷的時(shí)候存在很多技術(shù)難點(diǎn)。一是，頻率太多，范圍太寬廣不利于信息的采集識(shí)別；二是，柴油機(jī)內(nèi)部有很多運(yùn)動(dòng)件，工作過(guò)程中很難對(duì)這些件的振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量采集；三是，無(wú)法識(shí)別不同部件激勵(lì)的傳遞途徑以及對(duì)柴油機(jī)表面的振動(dòng)表征；四是，無(wú)法識(shí)別相鄰氣缸之間的振動(dòng)影響；五是，當(dāng)柴油機(jī)的部件在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下受到磨損，就會(huì)生成不同的激勵(lì)，但是從表面振動(dòng)信號(hào)中檢出是比較困難的。

（3）瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法。此方法是通過(guò)對(duì)柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行測(cè)量分析，此方法能夠準(zhǔn)確地分析出柴油機(jī)此時(shí)的工作狀態(tài)和質(zhì)量，能夠得出機(jī)器的故障信息。但是這種方法也存在不足之處，就是他能夠準(zhǔn)確地了解到柴油機(jī)此時(shí)存在故障，卻不能判斷出引起柴油機(jī)的故障原因，而且它需要測(cè)量一轉(zhuǎn)內(nèi)角速度發(fā)生的變化，所以，要求使用高精密度、高頻率響應(yīng)的測(cè)量?jī)x，就會(huì)需要花費(fèi)較高的設(shè)備費(fèi)用。

（4）油液分析法。通過(guò)對(duì)油液中金屬含量的測(cè)定，可以判斷出機(jī)械的磨損程度，磨損嚴(yán)重的及時(shí)更換零部件。柴油機(jī)個(gè)別部件長(zhǎng)時(shí)間工作磨損產(chǎn)生的鐵屑就會(huì)落入潤(rùn)滑油中，對(duì)潤(rùn)滑油采用鐵譜和光譜的分析方法就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)定，分析出故障的嚴(yán)重性。但是光譜和鐵譜卻有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，光譜能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出金屬含量，但是不能了解其存在的形式和磨損類(lèi)型。鐵譜能夠準(zhǔn)確地了解顆粒的形狀、大小、磨損類(lèi)型，但是對(duì)有色金屬的分辨能力不如光譜。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，柴油機(jī)是船舶提供動(dòng)力的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，一旦其發(fā)生故障，影響著船舶的航行甚至威脅人的生命，所以，企業(yè)必須高度重視對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)和故障診斷，也要不斷研究創(chuàng)新監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，在未來(lái)探索出更成熟的技術(shù)，以確保船舶安全穩(wěn)定的行駛，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

［1］袁泉.柴油機(jī)性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2005.

［2］李芃，荊奇.兩種優(yōu)化訓(xùn)練的FNM在船舶柴油機(jī)故障診斷中的性能研究［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009，28（11）：75-79.

Analysis of M arine Diesel Engine M onitoring and Fault Diagnosis

LIU Zhou-shu
（Hunan Communication Vocational and Technical College，Changsha，Hunan 410132，China）

For the ship，the dieselengine isan importantmechanicalequipment to provide power.In order to be able tomake the ship safe and normalnavigation，itmustmonitor the ship dieselengine and timely detect the existing failuresand develop solutions.This papermainly analyzes the dieselenginemonitoring and faultdiagnosis technology，and introduces the characteristics and shortcomingsofdieselengine faultclassification and faultdiagnosismethod.

shi；dieselengine；monitoring；faultdiagnosis

U664.121

A

2095-980X（2017）05-0054-01

2017-04-30

劉周書(shū)（1984-），湖南婁底人，大學(xué)本科，助理實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：工科。