機車柴油機故障診斷方法

摘 要：隨著我國鐵路網的廣泛鋪設，機車柴油機動力技術的應用也越來越普遍，并且呈現大型化、復雜化、自動化的趨勢。一方面，機車柴油機動力能夠大大加快火車的速度，提高旅客運送效率；但另一方面，機車柴油機的廣泛運用也增加了故障診斷的難度，一旦出現了故障，往往會造成旅客滯留在火車站，影響了乘客的出現，嚴重者會引起旅客的躁動，從而引發不必要的沖突。因此，為了確保機車柴油機的正常安全運行，必須加強對設備的定期檢測，及時發現故障或是異常情況，并在設備出現異常故障時能夠得到快速的診斷和解決。本文通過介紹機車柴油發動機故障診斷的現狀和難點，并提出了故障診斷的技術和方法。

關鍵詞：柴油機故障；機車柴油機；故障診斷

1 機車柴油機故障診斷的現狀和難點

1.1 機車柴油機結構比較復雜

機車柴油機的構成部件有曲柄連桿機構，進氣系統和排氣系統，潤滑系統，冷卻降溫系統，啟動系統等，再往深化方面又可以分為子系統級和部件級，零件級。這些復雜的部件構成了整個柴油機系統，所以在對各個部件、零件之間進行故障分析的時候，無論從定性方面還是定量方面都難以做到完整、精確。

1.2 機車柴油機故障機理和故障特征多樣化

機車柴油機觸動機理源頭比較多，在能源傳遞過程中，路徑比較復雜，出現故障往往是多個方面的原因造成的，既有縱向的，也有橫向的。而且這類柴油機發生的故障所對應的振動頻率，無論在理論還是實踐中都不具有確定性，所以在故障診斷的時候也難以做出確定的判斷。另一方面，機車柴油機有各種不同的型號，在結構上存在一定的差異性，因此在發生故障的時候所表現出來的現象也不盡相同。

1.3 機車柴油機故障診斷方法不統一

由于機車柴油機維修行業缺乏統一的管理，不同型號的柴油機發生故障所表現出來的特征不盡相同，再加上維修技術人員的所掌握的技術水平不一樣，目前對機車柴油機故障的診斷方法多種多樣，凌亂缺乏統一的規范性監測方法，這在一定程度上也制約了故障診斷技術的發展。

2 機車柴油機故障診斷技術的組成

2.1 研究故障原理

當機車柴油機發生故障的時候，首先需要對其故障發生的機理進行研究，主要包括對構件的物理特性、化學性能進行研究分析。比如研究其是否因為碰撞、斷裂、磨損、溫度過高等物理原因造成的故障，還是因為化學腐蝕、氧化等化學原因造成的故障。

2.2 采集、處理狀態信號，找出故障特征

機車柴油機一旦發生了故障，故障的警報信息就會通過狀態信號的方式顯示出來，所以采用相應的檢測方法對其狀態信號檢測就成為了故障診斷的關鍵環節。一般可以采用振動、壓力、轉速、光譜、鐵譜等測試方法去獲取到相關的數據信息，然后在對初始信號進行維數壓縮、形式變換、去除干擾等方式保留和增強有用信號，進一步檢測出故障特征信息。

2.3 分析機車柴油機的狀態和故障診斷

機車柴油機發生故障的時候需要先檢測其運行時所表現出來的狀態，再根據其所體現出來的狀態，利用各種數學原理和邏輯推理，采用診斷法、統計法、模糊法以及人工智能方法，以此來分析判斷故障發生的具體位置和原因。

3 機車柴油機故障診斷方法的分類

3.1 基于模型的故障診斷法

對故障對象建立一個數學模型，然后再分析模型所獲得的預測形態和縮觀測到形態這兩種狀態之間是否有存在著差距，以及差距的大小，從而判斷出故障的原因。從原理看，它是這樣的：測量出所獲取的觀察形態，然后輸入系統中相關的組件的正常狀態從而獲得預測形態，然后再根據這種形態差異計算出最小沖突集，最后再通過計算找出故障元件。在采用這種模型法進行測試的時候需要注意模型與實際情況不可相差過大，過大的話就會影響準確度，因為采用這種方式診斷出的精度容易受到模型的影響，而且診斷速度也比較慢。

3.2 基于信號處理的故障診斷法

這是一種對簡單信號，比如時域、頻域特性以及峰值、均方根值等指標進行分析和處理，運用相關分析法，小波分析法、自然回歸分析法等方法對信號進行處理，提取出方差、幅值、頻率等各種特征值，從而檢測出故障。在平時的診斷中，振動和轉速是常見的檢測對象。

3.3 基于知識的診斷法

基于知識的診斷法總共包括模糊故障診斷法、神經網絡故障診斷法、故障樹診斷法。故障樹診斷法是一種表達故障傳播關系的有向圖形，一般建立在已知故障模式上，不能夠診斷未知的故障；模糊故障診斷法通過確立故障征兆和各故障之間的模糊隸屬關系對柴油機進行診斷；神經網絡診斷法是一種模擬人腦對故障進行分析的方法，通過輸入故障狀態可以直接輸出故障原因。

4 結束語

柴油機是機車動力部件中最常見的動力設備，其是否能安全正常的運行關系到能否有力保障列車的發送旅客貨物的效率。所以，要充分認識到目前在機車柴油機故障診斷方面存在的技術問題，再結合國內外先進的分析方法和理論，全面提高故障診斷的技術和方法。

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