王付鵬

摘要：柴油機(jī)在效率、功率和穩(wěn)定性上的巨大優(yōu)勢，使得柴油機(jī)被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力系統(tǒng)中。然而船用柴油機(jī)功能復(fù)雜且輔助設(shè)備眾多，這都給其日常維修養(yǎng)護(hù)增加了難度。對于船用柴油機(jī)的故障處理分析，要在運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場工況進(jìn)行故障處理。通過總結(jié)船用柴油機(jī)的故障類型，基于常用的幾種分析方法進(jìn)行船用柴油機(jī)的故障處理和輔助診斷系統(tǒng)的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī)；故障處理；輔助診斷系統(tǒng)

內(nèi)燃機(jī)主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類，柴油機(jī)在動(dòng)力性能方面更具備優(yōu)勢。通常來說，柴油機(jī)的燃油效率更高、功率更大且工作穩(wěn)定性更好，它在大型設(shè)備上的應(yīng)用范圍更廣。我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得水路運(yùn)輸尤其是遠(yuǎn)洋運(yùn)輸業(yè)得到了迅猛發(fā)展，我國船舶總噸位和船舶保有量都成直線上升的趨勢，由于船舶在動(dòng)力性能上的重點(diǎn)要求，使得柴油機(jī)系統(tǒng)成為船舶動(dòng)力系統(tǒng)的首選，在船舶輔助系統(tǒng)中也是得到廣泛應(yīng)用。因此，傳播柴油機(jī)的性能情況將直接影響船舶的工作狀態(tài)，一旦船舶發(fā)生故障現(xiàn)象，其維修保養(yǎng)相對于汽油機(jī)的難度更大，一方面船用柴油機(jī)體型大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且輔助設(shè)備眾多；另一方面船用發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷和故障處理還缺乏切實(shí)可行的分析方法，這也將是本文要重點(diǎn)探討的內(nèi)容和方向。

1.船用柴油機(jī)故障概述

通常來說，船用柴油機(jī)多為四沖程柴油機(jī)，主要的組件有：機(jī)體組件、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)。相對于汽油機(jī)系統(tǒng)，柴油機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，它是機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的綜合體，由于柴油機(jī)系統(tǒng)的功率普遍較大，大功率的輸出會(huì)加速零部件的磨損和老化，使得關(guān)鍵的零部件出現(xiàn)功能退化甚至是失靈，子系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系紊亂也會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)運(yùn)行失穩(wěn)、控制策略無法正常執(zhí)行，子系統(tǒng)出現(xiàn)功能鼓掌，從而引發(fā)整個(gè)柴油機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。因此，其故障現(xiàn)象往往十分復(fù)雜且呈現(xiàn)一定的時(shí)間規(guī)律，通過分析零部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以有效的預(yù)判故障發(fā)生機(jī)率，提前做好維護(hù)和保養(yǎng)。

2.船用柴油機(jī)故障分析和輔助診斷系統(tǒng)

船用柴油機(jī)的故障往往在局部零部件高發(fā)，常見的故障類型包括啟停困難、功率不足、運(yùn)行失穩(wěn)、排煙異常、油壓過低、柴油機(jī)異響等，通過總結(jié)歷史數(shù)據(jù)可以獲取不同故障類型時(shí)的關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和零部件性能參數(shù)，通過專業(yè)的故障處理方法和故障診斷方法，可以有效的對故障進(jìn)行快速識(shí)別并為故障處理提供有效的方案。

2.1.故障處理參數(shù)的設(shè)定和獲取

選擇合適的監(jiān)測參數(shù)，可以在合適的故障處理模型的輔助下，完成故障診斷和故障處理工作。對于船用柴油機(jī)，其功能、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況較為復(fù)雜，通常來說會(huì)選擇以下的運(yùn)行參數(shù)作為故障處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速是反應(yīng)柴油機(jī)動(dòng)力性能的直觀參數(shù)，通過轉(zhuǎn)速傳感器可以實(shí)時(shí)獲取各種工況和載荷條件下的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，并對轉(zhuǎn)速的波動(dòng)和異常情況進(jìn)行監(jiān)測；機(jī)油系統(tǒng)是柴油機(jī)潤滑和液壓系統(tǒng)的主要組成部部分，通常來說柴油機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和往復(fù)部件會(huì)使得機(jī)油溫度升高，檢測機(jī)油溫度和壓力的異常變化情況，可以對連接件、軸承、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、運(yùn)行異常進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測；水是柴油機(jī)的主要冷卻介質(zhì)，通過監(jiān)測不同部位的水溫，可以實(shí)時(shí)獲取各個(gè)交換部件的工作狀況。尾氣溫度是反映柴油機(jī)氣密性和內(nèi)部壓力的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

2.2.故障診斷機(jī)理研究

柴油機(jī)的故障診斷兼具往復(fù)機(jī)械和旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷，是一個(gè)綜合性的故障診斷系統(tǒng)。通常來說可以采用以下的故障診斷方法進(jìn)行故障識(shí)別。

2.2.1.基于專家系統(tǒng)的故障診斷方法，專家系統(tǒng)是通過對歷史故障數(shù)據(jù)和專家分析意見進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，對典型故障類型的特征故障數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，通過數(shù)據(jù)模式識(shí)別和數(shù)據(jù)索引的方法，可以對當(dāng)前的故障類型進(jìn)行快速診斷；

2.2.2.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)收蠘颖緮?shù)據(jù)進(jìn)行抽樣培訓(xùn)，在有效的迭代次數(shù)以內(nèi)，快速識(shí)別出故障的特征模式，通過數(shù)據(jù)比對獲取故障特征類型；

2.2.3.基于故障樹的故障診斷方法，采用分級(jí)分層數(shù)據(jù)處理的方法，能夠?qū)收险T因中的機(jī)械因素、人為因素、環(huán)境因素和沖擊現(xiàn)象進(jìn)行分類處理，通過直觀的故障樹反應(yīng)不同因素的影響程度。

2.3.故障診斷系統(tǒng)的功能簡述

故障診斷系統(tǒng)是故障診斷方法的真實(shí)體現(xiàn)，通過交互式的操作界面能夠?qū)崿F(xiàn)故障處理的全流程。前端系統(tǒng)負(fù)責(zé)故障特征數(shù)據(jù)的監(jiān)測和采集，通過數(shù)據(jù)傳輸通道，將船用柴油機(jī)的故障數(shù)據(jù)上傳到故障數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行故障機(jī)理分析，通過交互式的界面操作，設(shè)備管理人員可以直接獲取故障診斷的最終結(jié)果，并為設(shè)備的故障處理方案提供數(shù)據(jù)參考依據(jù)。

總結(jié)：

柴油機(jī)在效率、功率和穩(wěn)定性上的巨大優(yōu)勢，使得柴油機(jī)被廣泛應(yīng)用于船舶動(dòng)力系統(tǒng)中。然而船用柴油機(jī)功能復(fù)雜且輔助設(shè)備眾多，這都給其日常維修養(yǎng)護(hù)增加了難度。對于船用柴油機(jī)的故障處理分析，要在運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場工況進(jìn)行故障處理。通過總結(jié)船用柴油機(jī)的故障類型，基于常用的幾種分析方法進(jìn)行船用柴油機(jī)的故障處理和輔助診斷系統(tǒng)的開發(fā)。

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