分析船舶柴油機機械故障診斷及處理

摘 要：船舶柴油機作為船舶的動力心臟，它的安全性能直接關系到航運過程中的安全，因此對于船舶進行機械故障診斷是完全必要的，只有找到機械故障的發生點，才能夠有效的排除故障，保障船舶柴油機的安全良好性能。

關鍵詞：船舶柴油機；機械故障診斷；處理

1 前言

船舶柴油機作為航運船舶的核心動力心臟，它的安全穩定性能直接影響的航運的安全。事實上，由柴油機發生機械故障所引起安全事故在海運事故中占據很大一部分。這些事故的發生不僅造成重大的經濟損失，同時嚴重的威脅到船員的生命安全，因此在對船舶柴油機進行工作狀態監測和診斷是一項必要的工作，這樣就可以盡可能的減少事故隱患，及時的進行故障處理工作。柴油機故障診斷技術自誕生以來也經歷了重大的變化，從最初的事后維修發展到定時檢測，再到現代故障診斷技術的視情維修。但由于柴油機系統的復雜性，目前其故障診斷與預報技術和相應裝置尚難盡如人意，需要作進一步的研究與完善。

2 柴油機的故障分類

柴油機是由許多零件組合而成，其結構相當的復雜，因此對于它所產生故障的部位也有很多種，造成故障的原因也有著很多種，并且零件之間可能發生的故障次數也不盡相同。下表1為相關的統計數據。

3 柴油機機械故障診斷處理

在進行船舶柴油機的檢測和故障診斷的處理方法有很多種，主要包括熱力參數分析法、振動法以及瞬時轉速法和油液分析法，具體的相關分析法如下。

3.1 熱力參數分析法

熱力參數分析法主要是對柴油機的工作狀態進行診斷，主要依據是柴油機在工作時候熱力參數。這些熱力參數主要包括氣缸壓力示功圖、潤滑溫度、排氣溫度以及冷卻水 進出口溫度和排放等。熱力參數主要是對柴油機的性能好壞做出判斷，通過這些飽含信息的示功圖，我們可以對指示功、壓縮壓力以及壓力升高率進行計算，這樣為判斷燃燒質量和氣缸是否達到平衡提供準確的數據依據，可以這樣說，示功圖對柴油機工作時的監測有著重要的意義，也常被運用到實際工作綜合性監測過程中。錄測示功圖主要是通過測量汽缸中氣體的壓力變換來進行的，也就是說獲取曲軸轉角和氣缸容積的變化信號，從而得到示功圖。示功圖的錄取主要有著直接和間接兩種測錄方法，直接測錄方法主要是通過示功器來直接獲取曲軸轉角變化過程中的氣缸壓力，再將其轉化成相應的示功圖；而間接測錄法則是測量柴油機運行過程中其他物理量變化而得到氣缸中壓力，在得到相應的示功圖。事實上，通過間接法可以避免對柴油機工作過程造成影響，因此這種方法在某種意義上更受青睞。間接測錄示功圖目前常用的是通過測量缸蓋螺栓應變來獲取缸內氣壓，換句話來說，也就是通過缸蓋振動信號來分析缸內氣壓。這種方法的優點在于能夠全面的對柴油機各類故障了解的更加全面，但是它的缺點是不能夠很好的確定上止點，同時對于壓力傳感器安裝和通道效應有著較高的要求。

3.2 振動分析法

振動法主要是利用船舶柴油機在工作的時候產生振動，通過獲取這些振動信號的測試、數據分析和處理來對內部零件進行狀態診斷。這種方法的優點在于它的效率和精準度，并且能夠實現在線診斷，它主要有著3個基本環節。

信息采集：信息的采集主要是依靠儀器來進行的，具體的又傳感器以及相配合的放大器等二次儀表的選用安裝，只有保證這些儀器的質量和性能，才能夠以正確的方法來獲取完整的信息。

信息分析處理：事實上，我們獲取的信息更多的是雜亂無序的，因此需要應用信號分析和數據處理技術來對處理與柴油機原理、結構以及運動學和動力學知識，從而將這些信息加以處理，獲得最直接和最有效的特征參數。

狀態判斷與預報：根據柴油機零件故障失效機理的振動特征，配合柴油機制造、運轉以及維修的知識和經驗，根據獲取的特征參數依據，對其狀態進行診斷，并對其發展趨勢進行預報。

利用振動診斷有著一些困難，主要包括以下幾點。第一，識別眾多的較寬頻率的激勵力；第二，柴油機中的運動件眾多，并且在機身中，很難在工作時接近；第三，由于柴油機中的部件不同，因此各個部件激勵的傳遞途徑和其表面振動的貢獻有所差別，因此對于其識別有著困難；第四，對于出現不同程度的機械損壞的運動件，它的激勵力如何變化的，表面振動信號可否檢測出來；第五，相鄰缸之間和本缸運動件間相互干擾的區別；第六，對測量點間判斷和選擇。

3.3 瞬時轉速法

柴油機的工作質量以及工作狀態可以通過柴油機曲軸的瞬時轉速的波動信號進行表達，因此可以通過對瞬時轉速波動信號來得到運行狀態和相關的故障信息。不過這種方法同樣也存在一些缺陷。例如，瞬時轉速波動雖然能夠確定缸位不正常，但是無法確定是什么故障所造成的，這是因為對一轉內角的變化捕捉，需要有著高精度和高頻率相應的測速設別，這種設備比較昂貴，同時安裝和調試都比較困難。

3.4 油液分析法

在機械故障中，潤滑油中含有的鐵元素可以判斷金屬部件磨損，因此利用潤滑油的鐵譜和光譜分析法可以對柴油機運行狀態監測。柴油機各運動副在運行過程中都會有著不同程度的磨損，但是由于磨損的形式有著差別，因此磨損的顆粒也有著區別，這些顆粒存在于潤滑中，可以通過鐵譜和光譜來測定金屬，以得到相關的故障信息。事實僅憑借單獨的鐵譜和光譜無法真正的對柴油機進行檢測，但是彼此都有著自己的優勢，光譜能夠準確得到磨損元件的含量，不過無法了解其形態，而鐵譜能夠清晰的了解顆粒的形態，卻無法對有色金屬進行判斷，它的分辨率也沒有光譜高。只有將鐵譜和光譜同時運用，才能夠用達到共同檢測的效果。當然利用油液分析法也有著一定的局限，主要是無法確定準確的測出故障缸位，不能夠進行實施監測，同時油液分析的結果只是定性的進行分析，存在較大的隨機性。

對于上述介紹的4種柴油機機械故障診斷方法在一定程度上都有著缺陷，實施上不管是哪一種方法都會存在局限，不然就只會存在一種方法，不過這并不妨礙我們去運用這些方法進行機械診斷，并對故障進行處理。

4 結束語

根據柴油機監測結果，進行狀態監護。可以避免定期維修的弊病，防止該修的部件不修，釀成重大的事故，甚至整臺機器報廢，也可以杜絕不該修的提前修，造成不必要的人力物力浪費，甚至帶來誤拆裝所造成的經濟損失。

根據監測結果，對柴油機進行使用保養，發揮更大的效能。如根據狀態按需保養三濾、增壓器、中冷器，達到主機輸出功率大、耗油少、排放低等目的；根據狀態監測更換機油，節約機油，避免因機油變質造成的機損事故等。

根據狀態監測，預報柴油機故障，預報可能發生的故障和故障的部位，從而及時采取措施，加以排除，這就大大提高機器的使用壽命和工作可靠性，取得更大的社會效益。

參考文獻

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