船舶柴油機監測及故障診斷技術論文
船舶柴油機監測及故障診斷技術論文
在船舶當中，柴油機是最為重要的部分之一，為船舶的航行提供了重要的動力。在柴油機的運行當中，由於工作條件惡劣，機器結構複雜，並且需要較高的強載度，因而很容易發生故障問題。如果發生故障，會對船舶的正常航行造成影響，帶來巨大的經濟損失，嚴重時還可能威脅到整船人員的安全。基於此，在船舶柴油機的運行當中，應當對其進行有效的監測，透過科學的故障診斷技術的運用，保證船舶柴油機良好的工作狀態。
一、船舶柴油機的主要故障
在船舶柴油機當中，通常具有較為複雜的結構，因而可能會產生很多不同種類的故障，同時有很多不同的原因會造成船舶柴油機故障，各種故障所發生的頻率也不盡相同。以某型號的船舶柴油機為例，其主要的故障型別包括了噴油裝置及供油系統、漏油及漏水、漏氣、基座、破壞及破裂、渦輪增壓系統、曲軸、齒輪及驅動裝置、調速器齒輪、氣閥及閥座、活塞元件、漏油及潤滑系統，以及一些其它的故障問題。
二、船舶柴油機監測與故障診斷技術
（一）油液分析法
在船舶柴油機狀態監測和故障診斷當中，可以利用光譜分析法、鐵譜分析法對潤滑油進行分析[1]。在柴油機的執行中，各個運動副會發生磨損，在不同磨損情況下，會形成不同的微粒，存在於潤滑油當中。因此，利用光譜或鐵譜對潤滑油中的金屬微粒進行檢測，就能夠判斷柴油機的故障資訊。在實際應用中，光譜和鐵譜各自具有不同的監測功能與監測效果。利用光譜法，能夠對潤滑油中磨損原件的含量進行準確的測定，但是對其形狀、磨損型別等，難以進行了解。而利用鐵譜法能夠對金屬微粒的成分、大小、形狀等進行了解，但是難以對有色金屬進行高靈敏度的判別。對此，可以綜合應用光譜和鐵譜分析法進行應用。不過需要注意的是，利用這種油液分析法進行監測與診斷，在實時監測、缸位確定等方面存在一定的.不足，只能定性描述油液分析結果，具有一定的隨機性特點，因此在實際應用中要加以注意。
（二）瞬時轉速法
在船舶柴油機的運行當中，對於其工作質量、工作狀態等，可以透過觀察瞬時轉速波動訊號加以瞭解和判斷。透過分析瞬時轉速波動訊號，還能夠明確柴油機的故障資訊、執行狀態等[2]。不過，在瞬時轉速法的應用當中，也存在著一定的侷限性，雖然瞬時轉速波動能夠對柴油機中不正常執行的缸位進行確定，但是對於故障原因，難以進行準確的分析。在實際應用當中，為了對一轉內的角速度變化進行體現，因而需要採用高精度、高頻率響應的瞬時轉速測量儀器，相應的監測與故障診斷成本就會比較高。另外，在現場除錯、現場安裝的過程中，也都會面臨著較大的難題。
（三）振動分析法
船舶柴油機在工作當中，會有一定的振動訊號產生，利用振動訊號能夠實現對柴油機的狀態監測與故障診斷[3]。在實際應用中，需要進行資訊採集、資訊分析處理、狀態判斷預報等操作。採用適當的感測器和放大器等，透過正確的測量方法、感測器和放大器質量與效能的匹配等，對資訊進行準確、全面的採集。在柴油機動力學、運動學、結構、原理等方面知識的基礎上，透過利用資料處理、訊號分析等技術，對採集到的雜亂原始的資料資訊進行處理，從而獲取直接、敏感的特徵引數。採用柴油機維修、運轉、製造等方面的經驗，基於柴油機失效機理、零部件故障的振動情況，對特徵引數進行進一步的分析，實現狀態監測與診斷，並對其未來可能的發展趨勢進行預測。該技術在實際應用中，需要識別大量範圍較廣的頻率，具有複雜、大量的運動件需要處理等，對於這些問題，在實際應用中都應加以重視。
（四）熱力引數分析法
在船舶柴油機的運行當中，對於其工作狀態監測和故障診斷來說，熱力引數是一個十分重要的判斷標準，具體包括了冷卻水排放、進出水口溫度、滑油溫度、排氣溫度、氣缸壓力示功圖等。在熱力引數分析法當中，能夠判船舶柴油機的效能情況。其中，示功圖當中包含很多資訊，據此能夠對壓縮壓力、壓力升高率、指示功等進行計算，從而對各缸功率平衡性、燃燒質量等進行監測。在描述船舶柴油機動力效能的過程中，示功圖發揮著重要的意義和作用，因此在船舶柴油機監測當中，可對示功圖進行良好的應用。在示功圖的獲取當中，可以利用直接或間接測錄法加以實現[4]。其中，直接測錄法主要是對缸內壓力隨曲軸轉角變化的情況進行測量，經過整理計算對柴油機工作程序加以體現。間接測錄法則是基於柴油機執行中的其它物理量，對缸內氣體壓力進行識別。這種方法應用在船舶柴油機監測與故障診斷當中，能夠取得十分良好的效果。
三、結論
在當前的交通運輸領域當中，航運是一個十分重要的部分，擁有著不可比擬的巨大運輸量。作為航運當中的重要交通工具，船舶在運行當中，需要依靠柴油機提供動力。而柴油機在實際工作運行當中，由於各種因素的影響，因而容易發生一些故障。對此，應當採取有效的監測與故障診斷技術，確保船舶柴油機良好的執行狀態。
參考文獻：
[1]嚴新平,李志雄,張月雷,袁成清,彭中笑.船舶柴油機摩擦磨損監測與故障診斷關鍵技術研究進展[J].中國機械工程,2013,10:1413-1419.
[2]王永堅,陳景鋒,楊小明.基於油液分析的船舶尾軸承狀態監測與故障診斷[J].集美大學學報(自然科學版),2014,04:285-290.
[3]姚曉山,張衛東,周平,朱子梁.基於油液監測的船舶柴油機故障預測與健康管理技術研究[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2014,04:874-877.
[4]李江華,董勝先.故障樹分析法在故障診斷中的應用研究———以船舶柴油機燃油系統故障診斷為例[J].能源與節能,2015,11:128-131+184.