船舶主機(jī)系統(tǒng)故障診斷中故障樹分析法的應(yīng)用

孫浩然　朱偉

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)及貿(mào)易的快速發(fā)展，水上運(yùn)輸行業(yè)同樣取得了廣泛的應(yīng)用；由于船舶的常處于水上作業(yè)，各類維修工作及救援工作較陸地存在較大的難度，而一旦船舶在運(yùn)輸過程中發(fā)生任何細(xì)小的安全事故，帶來的各類損失和危害將會十分嚴(yán)重，因此為了保證各類用途船支的行駛穩(wěn)定性及安全性，對船舶進(jìn)行日常的故障診斷是必不可少的工作，而船舶主機(jī)系統(tǒng)作為整體船舶的核心部件，經(jīng)歷了長時間的工作而產(chǎn)生各類安全隱患是很難避免的，而故障診斷分析方法的出現(xiàn)，能夠保證對船舶主機(jī)系統(tǒng)存在的細(xì)小隱患第一時間進(jìn)行科學(xué)、全面、高效的發(fā)現(xiàn)與診斷，從而及時采用相關(guān)措施對其出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行針對性的處理和完善，從而為船舶主機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)健康運(yùn)行保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：船舶主機(jī)系統(tǒng)；故障診斷；故障樹分析法；應(yīng)用

中圖分類號：U672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0171-02

Abstract： In recent years， with the rapid development of economy and trade in our country， the water transportation industry has also obtained the widespread application； because the ships are often in the water operation， each kind of maintenance work and the rescue work has the bigger difficulty than the land. And once the ship in the process of transportation any small safety incidents， the various losses and hazards will be very serious， so in order to ensure the stability and safety of the various uses of the vessel， it is necessary to make daily fault diagnosis for ships， and it is difficult to avoid all kinds of hidden dangers caused by the long time work of the ship's main engine system， which is the core part of the whole ship， and the main engine system of the ship is the core part of the whole ship. The fault diagnosis is the emergence of the analysis method， which can ensure the scientific， comprehensive and efficient detection and diagnosis of the small hidden dangers of the ship's main engine system at the first time， so as to timely make use of relevant measures to deal with and improve the various problems that appear in order to protect the smooth and healthy operation of the ship's main engine system.

Keywords： ship main engine system； fault diagnosis； Fault Tree Analysis； application

近年來我國水上運(yùn)輸行業(yè)得到了快速的發(fā)展，國內(nèi)船舶的數(shù)量也在快速增多，而影響各類船舶運(yùn)行狀態(tài)及使用壽命的核心部件就是船舶的主機(jī)系統(tǒng)，一旦船舶主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)任何事故，帶來的危害是難以估量的；同時由于船舶主機(jī)系統(tǒng)的工作原理較為繁瑣，運(yùn)行機(jī)制相對復(fù)雜，同時組成機(jī)構(gòu)包含的設(shè)備、部件種類繁多，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)隱患都會對船舶的整體主機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此船舶主機(jī)系統(tǒng)故障診斷成為了制約水上運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展的重要問題之一；故障樹分析法能夠?yàn)榇爸鳈C(jī)系統(tǒng)故障診斷提供科學(xué)的措施和方法，通過畫出故障樹形圖，其中劃分為樹干與分枝，把各類問題以及故障出現(xiàn)的原因清晰的在樹形圖中體現(xiàn)出來，對船舶主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行全方位、準(zhǔn)確化的故障分析；本文首先闡述了船舶主機(jī)系統(tǒng)常見的故障及故障分析的重要性，然后分析故障樹分析法的基概念，最后就船舶主機(jī)系統(tǒng)故障診斷中故障樹分析法的應(yīng)用進(jìn)行了討論與研究。

1 船舶主機(jī)系統(tǒng)故障診斷的重要性

船舶主機(jī)作為保證船舶在水上平穩(wěn)正常行駛而安置的核心動力設(shè)備，其重要性不言而喻，其主機(jī)系統(tǒng)的故障診斷工作格式重中之重，這就導(dǎo)致了主機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜繁瑣，而我國國內(nèi)現(xiàn)有的船舶很大一部分都是運(yùn)用內(nèi)燃機(jī)中的往復(fù)式柴油機(jī)作為船舶的主體動力，其中有少部分軍用船舶如航空母艦等使用核動力主機(jī)和電動主機(jī)，目前船舶主機(jī)系統(tǒng)主要有三個結(jié)構(gòu)組成，分別是主動力裝置、輔助動力裝置以及其他各類輔機(jī)和設(shè)備。其中每一個設(shè)備細(xì)小的故障都會對出其他結(jié)構(gòu)的運(yùn)行埋下安全隱患，影響到整體船舶的正常運(yùn)行，而其中常見的隱患主要求海水循環(huán)系統(tǒng)故障、管低溫淡水系統(tǒng)故障、滑油及燃油系統(tǒng)故障、啟動系統(tǒng)故障、近氣及排氣系統(tǒng)故障等都會對船舶主機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生重要影響，任何一種故障的出現(xiàn)都會引發(fā)船舶及船上工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 故障樹分析法的概念

（1）故障樹分析法的定義。故障樹分析法是對各類系統(tǒng)工程進(jìn)行安全監(jiān)測、問題分析、故障診斷的重要手段，由于各類系統(tǒng)功能的組成結(jié)構(gòu)層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，各類問題十分復(fù)雜且聯(lián)系緊密，而故障樹分析法是以一個系統(tǒng)的核心問題為出發(fā)點(diǎn)，將整體問題分為各種細(xì)小問題層層分化，分析各個問題之間的聯(lián)系和原因，追根溯源從而發(fā)現(xiàn)整體問題的核心隱患，同時通過樹狀的邏輯譜圖把各個問題之間存在的聯(lián)系進(jìn)行直觀、清晰、全面的體現(xiàn)。（2）故障樹分析法的一般步驟。故障樹分析方法最核心的環(huán)節(jié)就是以事件的主要問題作為樹狀圖的主干，事前要對該時間的實(shí)際需求或問題源頭進(jìn)行科學(xué)合理的提出與確立；然后可以采用定性或定量兩種方法進(jìn)行分析，定性分析就是將樹狀圖的主干進(jìn)行拆分，把復(fù)雜的問題分為眾多細(xì)小的問題，以眾多細(xì)小問題為突破口，從而使困難問題得到簡化；而定量分析則是為了科學(xué)、準(zhǔn)確的分析主干問題出現(xiàn)的概率，通過分析主干問題的組成事件發(fā)生的概率以及分枝問題和主干問題的聯(lián)系程度，最終分析出主干問題可能發(fā)生的概率，以樹狀圖的主干為出發(fā)點(diǎn)，全面解析引發(fā)此問題的各種影響因素和成因，把各種成因作為主干的枝干，再以枝干問題的產(chǎn)生原因及影響因素為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行層層解析、簡化從而分析出問題的源頭；但這一過程中，要明確樹狀圖的邊界時間的限定，通過對分析問題的囊括性確定樹狀圖的深度與廣度，然后再分析各類細(xì)小事件中存在的不足與隱患，從而發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的源頭，最后通過有針對性的手段，高效、準(zhǔn)確對樹狀圖中出現(xiàn)的問題及隱患層層突破，從而保證整體時間的科學(xué)性、合理性及安全性。（3）故障樹分析法在故障診斷中的優(yōu)越性。故障樹分析法作為當(dāng)下先進(jìn)的故障診斷及風(fēng)險評估方法，在我國各個行業(yè)都能看到起身影，如在化工、機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)輸行業(yè)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為各類機(jī)械系統(tǒng)的安全隱患的發(fā)現(xiàn)、排查、解決提供了極大的保證；故障樹分析法可以把復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)、全面的分化為各個細(xì)小的子系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系構(gòu)建出清晰、明了的數(shù)學(xué)模型，通過樹形機(jī)構(gòu)對整體系統(tǒng)進(jìn)行清晰全面地審核、考證和故障檢測，不僅如此，還可以憑借各種設(shè)備在運(yùn)行過程中反饋出的信息以及主機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行層層分析，對每一個層面的隱患進(jìn)行檢測和排查，從而科學(xué)、合理的發(fā)現(xiàn)并反饋出整體過程存在的漏洞及隱患，并以問題出現(xiàn)的根本原因?yàn)閰⒖家罁?jù)準(zhǔn)確得出故障可能出現(xiàn)的概率，然后憑借引發(fā)問題的原因選擇正確合理的措施第一時間排除隱患，把問題扼殺在搖籃中；故障樹分析法為故障診斷提供了科學(xué)、合理的處理方法，保證了診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性與及時性，有利于提高處理方法的針對性和有效性。

3 船舶主機(jī)系統(tǒng)故障診斷中故障樹分析法的應(yīng)用

（1）船舶主機(jī)系統(tǒng)故障樹分析法樹形圖的構(gòu)建。船舶主機(jī)系統(tǒng)是整體船舶正常運(yùn)行的動力源頭，因此對船舶主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷工作不得有絲毫怠慢，而通過故障樹分析方法對船舶主機(jī)進(jìn)行故障診斷能夠準(zhǔn)確、全面的發(fā)現(xiàn)故障的起因及問題發(fā)生的概率，并確定科學(xué)、準(zhǔn)確的防范、解決措施，而故障樹分析法的重要任務(wù)就是樹形圖的建立，由于船舶主機(jī)系統(tǒng)和其他簡單的電器設(shè)備在功能上存在極大差異，使得船舶主機(jī)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)工作原理極為復(fù)雜，整體系統(tǒng)中包含了各類設(shè)備及輔助裝置，任何一個細(xì)小的問題都會存在不同的幾率引發(fā)整體主機(jī)系統(tǒng)的癱瘓，因此在此過程中的樹形圖就應(yīng)該以船舶主機(jī)的常見故障為主干，分析其中的各類問題，如海水系統(tǒng)問題、噴油器冷卻淡水系統(tǒng)問題等二級問題，然后再以二級問題為出發(fā)點(diǎn)，分析出發(fā)動機(jī)出口高溫淡水溫度升高或降低等原因產(chǎn)生的影響，把實(shí)際運(yùn)行中的工作狀態(tài)及問題與樹形圖的理論做到科學(xué)合理的結(jié)合，并根據(jù)職工的工作經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備之間的聯(lián)系構(gòu)建清晰、準(zhǔn)確的樹形圖，通過樹形圖反饋出的信息把問題的起因?qū)訉臃治雠c把船舶主機(jī)系統(tǒng)分化為各種單一的結(jié)構(gòu)，從而深入、直觀的發(fā)現(xiàn)船舶主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中可能發(fā)生的隱患。（2）高低溫淡水系統(tǒng)故障樹分析。高低溫淡水系統(tǒng)作為船舶主機(jī)系統(tǒng)的重要組成系統(tǒng)，其安全性和穩(wěn)定性將對船舶主機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，而對該系統(tǒng)通過故障樹診斷法進(jìn)行故障診斷時，海水、空氣、淡水水溫等因素都會對該系統(tǒng)產(chǎn)生影響，可以將該問題分為幾個分支，而引發(fā)高低溫淡水系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的主要原因在于下列幾點(diǎn)：首先是船舶發(fā)動機(jī)的出水口高溫的影響，無論是溫度升高或者是減低，都可能引發(fā)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；其次是發(fā)動機(jī)進(jìn)水口高溫淡水壓力過低會對整體產(chǎn)生影響，同時海水、空氣、滑油冷卻器低溫淡水出口處的溫度變化也是該系統(tǒng)診斷的重要因素，通過樹形圖之間的關(guān)系進(jìn)行很好的分化，能夠?qū)ζ渲械母鱾€影響因素進(jìn)行排查，保證船舶的高低溫淡水系統(tǒng)出現(xiàn)隱患的概率降到最低。（3）船舶潤滑系統(tǒng)的故障樹分析。船舶主機(jī)系統(tǒng)引起功能的復(fù)雜性使得其各類組成機(jī)構(gòu)也十分龐大，而其中與各個系統(tǒng)都存在著密切聯(lián)系的一個機(jī)構(gòu)就是潤滑系統(tǒng)，該系統(tǒng)是船舶運(yùn)行過程中能源轉(zhuǎn)化及設(shè)備運(yùn)行的前提保障，而船舶主機(jī)中一些常見問題都可能引發(fā)潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行事故，而為了很好排查該系統(tǒng)的隱患，根據(jù)故障樹分析法可以分析出發(fā)動機(jī)進(jìn)口潤滑油的溫度變化、壓力變化對該系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，然后以溫度、壓力為分枝點(diǎn)，分別分析出溫度升高、減低對該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的影響以及壓力下降上升使得各類設(shè)備運(yùn)行情況發(fā)生的變化，根據(jù)實(shí)際工作中的各種變化，分析得出可能引發(fā)潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因，通過有效的方法進(jìn)行排除，從而保證其正常運(yùn)行。（4）起動機(jī)系統(tǒng)的故障樹分析。起動機(jī)系統(tǒng)作為船舶主機(jī)系統(tǒng)的動力來源，而船舶長時間處于水上運(yùn)輸，對船舶起動機(jī)的各種維護(hù)及保養(yǎng)工作很難落實(shí)到位，同時在水上一旦起動機(jī)發(fā)生故障，搶修的難度及帶來的不良影響可想而知，其各種隱患帶來的影響十分嚴(yán)重，應(yīng)用故障樹分析法對其進(jìn)行層層排查，從而保證其高效、安全，首先需要檢測發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況，而其常見的問題就是發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中常出現(xiàn)發(fā)動機(jī)慢轉(zhuǎn)然后就停止工作，或者發(fā)動機(jī)單純的旋轉(zhuǎn)但無法啟動，這兩種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及引發(fā)的不良影響，在源頭上針對各種問題制定解決方案，從而保證起動機(jī)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)下健康運(yùn)行。

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