船用柴油機故障分析及輔助診斷

王付鵬

摘要：柴油機在效率、功率和穩定性上的巨大優勢，使得柴油機被廣泛應用于船舶動力系統中。然而船用柴油機功能復雜且輔助設備眾多，這都給其日常維修養護增加了難度。對于船用柴油機的故障處理分析，要在運行參數實時監測的基礎上，結合現場工況進行故障處理。通過總結船用柴油機的故障類型，基于常用的幾種分析方法進行船用柴油機的故障處理和輔助診斷系統的開發。

關鍵詞：船用柴油機；故障處理；輔助診斷系統

內燃機主要有汽油機和柴油機兩大類，柴油機在動力性能方面更具備優勢。通常來說，柴油機的燃油效率更高、功率更大且工作穩定性更好，它在大型設備上的應用范圍更廣。我國的社會經濟的快速發展，使得水路運輸尤其是遠洋運輸業得到了迅猛發展，我國船舶總噸位和船舶保有量都成直線上升的趨勢，由于船舶在動力性能上的重點要求，使得柴油機系統成為船舶動力系統的首選，在船舶輔助系統中也是得到廣泛應用。因此，傳播柴油機的性能情況將直接影響船舶的工作狀態，一旦船舶發生故障現象，其維修保養相對于汽油機的難度更大，一方面船用柴油機體型大、結構復雜且輔助設備眾多；另一方面船用發動機的故障診斷和故障處理還缺乏切實可行的分析方法，這也將是本文要重點探討的內容和方向。

1.船用柴油機故障概述

通常來說，船用柴油機多為四沖程柴油機，主要的組件有：機體組件、曲柄連桿機構、傳動機構、配氣機構與進排氣系統、燃油系統、潤滑系統、冷卻系統和起動系統。相對于汽油機系統，柴油機系統的結構更加復雜，它是機電系統、液壓系統和控制系統的綜合體，由于柴油機系統的功率普遍較大，大功率的輸出會加速零部件的磨損和老化，使得關鍵的零部件出現功能退化甚至是失靈，子系統之間的邏輯關系紊亂也會導致柴油機運行失穩、控制策略無法正常執行，子系統出現功能鼓掌，從而引發整個柴油機系統出現故障。因此，其故障現象往往十分復雜且呈現一定的時間規律，通過分析零部件之間的關聯關系可以有效的預判故障發生機率，提前做好維護和保養。

2.船用柴油機故障分析和輔助診斷系統

船用柴油機的故障往往在局部零部件高發，常見的故障類型包括啟停困難、功率不足、運行失穩、排煙異常、油壓過低、柴油機異響等，通過總結歷史數據可以獲取不同故障類型時的關鍵運轉參數和零部件性能參數，通過專業的故障處理方法和故障診斷方法，可以有效的對故障進行快速識別并為故障處理提供有效的方案。

2.1.故障處理參數的設定和獲取

選擇合適的監測參數，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，其功能、結構和運行情況較為復雜，通常來說會選擇以下的運行參數作為故障處理的基礎數據。實時轉速是反應柴油機動力性能的直觀參數，通過轉速傳感器可以實時獲取各種工況和載荷條件下的柴油機轉速，并對轉速的波動和異常情況進行監測；機油系統是柴油機潤滑和液壓系統的主要組成部部分，通常來說柴油機內部旋轉部件和往復部件會使得機油溫度升高，檢測機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、液壓系統、運行異常進行實時的監測；水是柴油機的主要冷卻介質，通過監測不同部位的水溫，可以實時獲取各個交換部件的工作狀況。尾氣溫度是反映柴油機氣密性和內部壓力的關鍵數據。

2.2.故障診斷機理研究

柴油機的故障診斷兼具往復機械和旋轉機械的故障診斷，是一個綜合性的故障診斷系統。通常來說可以采用以下的故障診斷方法進行故障識別。

2.2.1.基于專家系統的故障診斷方法，專家系統是通過對歷史故障數據和專家分析意見進行數據集成，對典型故障類型的特征故障數據進行量化，通過數據模式識別和數據索引的方法，可以對當前的故障類型進行快速診斷；

2.2.2.基于神經網絡的故障診斷方法，神經網絡能夠對故障樣本數據進行抽樣培訓，在有效的迭代次數以內，快速識別出故障的特征模式，通過數據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，采用分級分層數據處理的方法，能夠對故障誘因中的機械因素、人為因素、環境因素和沖擊現象進行分類處理，通過直觀的故障樹反應不同因素的影響程度。

2.3.故障診斷系統的功能簡述

故障診斷系統是故障診斷方法的真實體現，通過交互式的操作界面能夠實現故障處理的全流程。前端系統負責故障特征數據的監測和采集，通過數據傳輸通道，將船用柴油機的故障數據上傳到故障數據處理系統，進行故障機理分析，通過交互式的界面操作，設備管理人員可以直接獲取故障診斷的最終結果，并為設備的故障處理方案提供數據參考依據。

總結：

柴油機在效率、功率和穩定性上的巨大優勢，使得柴油機被廣泛應用于船舶動力系統中。然而船用柴油機功能復雜且輔助設備眾多，這都給其日常維修養護增加了難度。對于船用柴油機的故障處理分析，要在運行參數實時監測的基礎上，結合現場工況進行故障處理。通過總結船用柴油機的故障類型，基于常用的幾種分析方法進行船用柴油機的故障處理和輔助診斷系統的開發。

參考文獻：

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