船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

2021-05-18 论文

　　在船舶当中，柴油机是最为重要的部分之一，为船舶的航行提供了重要的动力。在柴油机的运行当中，由于工作条件恶劣，机器结构复杂，并且需要较高的强载度，因而很容易发生故障问题。如果发生故障，会对船舶的正常航行造成影响，带来巨大的经济损失，严重时还可能威胁到整船人员的安全。基于此，在船舶柴油机的运行当中，应当对其进行有效的监测，通过科学的故障诊断技术的运用，保证船舶柴油机良好的工作状态。

　　一、船舶柴油机的主要故障

　　在船舶柴油机当中，通常具有较为复杂的结构，因而可能会产生很多不同种类的故障，同时有很多不同的原因会造成船舶柴油机故障，各种故障所发生的频率也不尽相同。以某型号的船舶柴油机为例，其主要的故障类型包括了喷油设备及供油系统、漏油及漏水、漏气、基座、破坏及破裂、涡轮增压系统、曲轴、齿轮及驱动装置、调速器齿轮、气阀及阀座、活塞组件、漏油及润滑系统，以及一些其它的故障问题。

　　二、船舶柴油机监测与故障诊断技术

　　（一）油液分析法

　　在船舶柴油机状态监测和故障诊断当中，可以利用光谱分析法、铁谱分析法对润滑油进行分析[1]。在柴油机的运行中，各个运动副会发生磨损，在不同磨损情况下，会形成不同的微粒，存在于润滑油当中。因此，利用光谱或铁谱对润滑油中的金属微粒进行检测，就能够判断柴油机的故障信息。在实际应用中，光谱和铁谱各自具有不同的监测功能与监测效果。利用光谱法，能够对润滑油中磨损原件的含量进行准确的测定，但是对其形状、磨损类型等，难以进行了解。而利用铁谱法能够对金属微粒的成分、大小、形状等进行了解，但是难以对有色金属进行高灵敏度的判别。对此，可以综合应用光谱和铁谱分析法进行应用。不过需要注意的是，利用这种油液分析法进行监测与诊断，在实时监测、缸位确定等方面存在一定的不足，只能定性描述油液分析结果，具有一定的随机性特点，因此在实际应用中要加以注意。

　　（二）瞬时转速法

　　在船舶柴油机的运行当中，对于其工作质量、工作状态等，可以通过观察瞬时转速波动信号加以了解和判断。通过分析瞬时转速波动信号，还能够明确柴油机的故障信息、运行状态等[2]。不过，在瞬时转速法的应用当中，也存在着一定的局限性，虽然瞬时转速波动能够对柴油机中不正常运行的缸位进行确定，但是对于故障原因，难以进行准确的分析。在实际应用当中，为了对一转内的角速度变化进行体现，因而需要采用高精度、高频率响应的瞬时转速测量仪器，相应的监测与故障诊断成本就会比较高。另外，在现场调试、现场安装的过程中，也都会面临着较大的难题。

　　（三）振动分析法

　　船舶柴油机在工作当中，会有一定的振动信号产生，利用振动信号能够实现对柴油机的状态监测与故障诊断[3]。在实际应用中，需要进行信息采集、信息分析处理、状态判断预报等操作。采用适当的传感器和放大器等，通过正确的测量方法、传感器和放大器质量与性能的匹配等，对信息进行准确、全面的采集。在柴油机动力学、运动学、结构、原理等方面知识的基础上，通过利用数据处理、信号分析等技术，对采集到的杂乱原始的数据信息进行处理，从而获取直接、敏感的特征参数。采用柴油机维修、运转、制造等方面的经验，基于柴油机失效机理、零部件故障的振动情况，对特征参数进行进一步的分析，实现状态监测与诊断，并对其未来可能的发展趋势进行预测。该技术在实际应用中，需要识别大量范围较广的频率，具有复杂、大量的运动件需要处理等，对于这些问题，在实际应用中都应加以重视。

　　（四）热力参数分析法

　　在船舶柴油机的.运行当中，对于其工作状态监测和故障诊断来说，热力参数是一个十分重要的判断标准，具体包括了冷却水排放、进出水口温度、滑油温度、排气温度、气缸压力示功图等。在热力参数分析法当中，能够判船舶柴油机的性能情况。其中，示功图当中包含很多信息，据此能够对压缩压力、压力升高率、指示功等进行计算，从而对各缸功率平衡性、燃烧质量等进行监测。在描述船舶柴油机动力性能的过程中，示功图发挥着重要的意义和作用，因此在船舶柴油机监测当中，可对示功图进行良好的应用。在示功图的获取当中，可以利用直接或间接测录法加以实现[4]。其中，直接测录法主要是对缸内压力随曲轴转角变化的情况进行测量，经过整理计算对柴油机工作进程加以体现。间接测录法则是基于柴油机运行中的其它物理量，对缸内气体压力进行识别。这种方法应用在船舶柴油机监测与故障诊断当中，能够取得十分良好的效果。

　　三、结论

　　在当前的交通运输领域当中，航运是一个十分重要的部分，拥有着不可比拟的巨大运输量。作为航运当中的重要交通工具，船舶在运行当中，需要依靠柴油机提供动力。而柴油机在实际工作运行当中，由于各种因素的影响，因而容易发生一些故障。对此，应当采取有效的监测与故障诊断技术，确保船舶柴油机良好的运行状态。

　　参考文献：

　　[1]严新平,李志雄,张月雷,袁成清,彭中笑.船舶柴油机摩擦磨损监测与故障诊断关键技术研究进展[J].中国机械工程,2013,10:1413-1419.

　　[2]王永坚,陈景锋,杨小明.基于油液分析的船舶尾轴承状态监测与故障诊断[J].集美大学学报(自然科学版),2014,04:285-290.

　　[3]姚晓山,张卫东,周平,朱子梁.基于油液监测的船舶柴油机故障预测与健康管理技术研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2014,04:874-877.

　　[4]李江华,董胜先.故障树分析法在故障诊断中的应用研究———以船舶柴油机燃油系统故障诊断为例[J].能源与节能,2015,11:128-131+184.