船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)分析

郭國(guó)軍 孫亞麗

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)備在諸多領(lǐng)域當(dāng)中，都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在航運(yùn)領(lǐng)域的發(fā)展中，船舶柴油機(jī)是一種非常重要的機(jī)械設(shè)備，在工作運(yùn)行當(dāng)中，通常都處于較為復(fù)雜、特殊的環(huán)境。因此，在船舶柴油機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，容易發(fā)生一些故障問(wèn)題，對(duì)船舶的正常運(yùn)行造成不良影響。基于此，本文對(duì)船舶柴油機(jī)的監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行了分析，以期更好的確保船舶的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：船舶；柴油機(jī)；監(jiān)測(cè)；故障診斷技術(shù)

在船舶當(dāng)中，柴油機(jī)是最為重要的部分之一，為船舶的航行提供了重要的動(dòng)力。在柴油機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，由于工作條件惡劣，機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且需要較高的強(qiáng)載度，因而很容易發(fā)生故障問(wèn)題。如果發(fā)生故障，會(huì)對(duì)船舶的正常航行造成影響，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)還可能威脅到整船人員的安全。基于此，在船舶柴油機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，通過(guò)科學(xué)的故障診斷技術(shù)的運(yùn)用，保證船舶柴油機(jī)良好的工作狀態(tài)。

一、船舶柴油機(jī)的主要故障

在船舶柴油機(jī)當(dāng)中，通常具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因而可能會(huì)產(chǎn)生很多不同種類的故障，同時(shí)有很多不同的原因會(huì)造成船舶柴油機(jī)故障，各種故障所發(fā)生的頻率也不盡相同。

以某型號(hào)的船舶柴油機(jī)為例，其主要的故障類型包括了噴油設(shè)備及供油系統(tǒng)、漏油及漏水、漏氣、基座、破壞及破裂、渦輪增壓系統(tǒng)、曲軸、齒輪及驅(qū)動(dòng)裝置、調(diào)速器齒輪、氣閥及閥座、活塞組件、漏油及潤(rùn)滑系統(tǒng)，以及一些其它的故障問(wèn)題。

二、船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

（一）油液分析法

在船舶柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷當(dāng)中，可以利用光譜分析法、鐵譜分析法對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行分析[ 1 ]。在柴油機(jī)的運(yùn)行中，各個(gè)運(yùn)動(dòng)副會(huì)發(fā)生磨損，在不同磨損情況下，會(huì)形成不同的微粒，存在于潤(rùn)滑油當(dāng)中。

因此，利用光譜或鐵譜對(duì)潤(rùn)滑油中的金屬微粒進(jìn)行檢測(cè)，就能夠判斷柴油機(jī)的故障信息。在實(shí)際應(yīng)用中，光譜和鐵譜各自具有不同的監(jiān)測(cè)功能與監(jiān)測(cè)效果。利用光譜法，能夠?qū)?rùn)滑油中磨損原件的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定，但是對(duì)其形狀、磨損類型等，難以進(jìn)行了解。

而利用鐵譜法能夠?qū)饘傥⒘５某煞帧⒋笮　⑿螤畹冗M(jìn)行了解，但是難以對(duì)有色金屬進(jìn)行高靈敏度的判別。對(duì)此，可以綜合應(yīng)用光譜和鐵譜分析法進(jìn)行應(yīng)用。不過(guò)需要注意的是，利用這種油液分析法進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(jié)果，具有一定的隨機(jī)性特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中要加以注意。

（二）瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法

在船舶柴油機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，對(duì)于其工作質(zhì)量、工作狀態(tài)等，可以通過(guò)觀察瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)信號(hào)加以了解和判斷。通過(guò)分析瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)信號(hào)，還能夠明確柴油機(jī)的故障信息、運(yùn)行狀態(tài)等[ 2 ]。不過(guò)，在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法的應(yīng)用當(dāng)中，也存在著一定的局限性，雖然瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)能夠?qū)Σ裼蜋C(jī)中不正常運(yùn)行的缸位進(jìn)行確定，但是對(duì)于故障原因，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，為了對(duì)一轉(zhuǎn)內(nèi)的角速度變化進(jìn)行體現(xiàn)，因而需要采用高精度、高頻率響應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x器，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)與故障診斷成本就會(huì)比較高。另外，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)安裝的過(guò)程中，也都會(huì)面臨著較大的難題。

（三）振動(dòng)分析法

船舶柴油機(jī)在工作當(dāng)中，會(huì)有一定的振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生，利用振動(dòng)信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)柴油機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[ 3 ]。在實(shí)際應(yīng)用中，需要進(jìn)行信息采集、信息分析處理、狀態(tài)判斷預(yù)報(bào)等操作。采用適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱头糯笃鞯龋ㄟ^(guò)正確的測(cè)量方法、傳感器和放大器質(zhì)量與性能的匹配等，對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的采集。在柴油機(jī)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、結(jié)構(gòu)、原理等方面知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)利用數(shù)據(jù)處理、信號(hào)分析等技術(shù)，對(duì)采集到的雜亂原始的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，從而獲取直接、敏感的特征參數(shù)。采用柴油機(jī)維修、運(yùn)轉(zhuǎn)、制造等方面的經(jīng)驗(yàn)，基于柴油機(jī)失效機(jī)理、零部件故障的振動(dòng)情況，對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷，并對(duì)其未來(lái)可能的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，需要識(shí)別大量范圍較廣的頻率，具有復(fù)雜、大量的運(yùn)動(dòng)件需要處理等，對(duì)于這些問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中都應(yīng)加以重視。

（四）熱力參數(shù)分析法

在船舶柴油機(jī)的運(yùn)行當(dāng)中，對(duì)于其工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷來(lái)說(shuō)，熱力參數(shù)是一個(gè)十分重要的判斷標(biāo)準(zhǔn)，具體包括了冷卻水排放、進(jìn)出水口溫度、滑油溫度、排氣溫度、氣缸壓力示功圖等。在熱力參數(shù)分析法當(dāng)中，能夠判船舶柴油機(jī)的性能情況。其中，示功圖當(dāng)中包含很多信息，據(jù)此能夠?qū)嚎s壓力、壓力升高率、指示功等進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)各缸功率平衡性、燃燒質(zhì)量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在描述船舶柴油機(jī)動(dòng)力性能的過(guò)程中，示功圖發(fā)揮著重要的意義和作用，因此在船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)當(dāng)中，可對(duì)示功圖進(jìn)行良好的應(yīng)用。在示功圖的獲取當(dāng)中，可以利用直接或間接測(cè)錄法加以實(shí)現(xiàn)[ 4 ]。其中，直接測(cè)錄法主要是對(duì)缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的情況進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)整理計(jì)算對(duì)柴油機(jī)工作進(jìn)程加以體現(xiàn)。間接測(cè)錄法則是基于柴油機(jī)運(yùn)行中的其它物理量，對(duì)缸內(nèi)氣體壓力進(jìn)行識(shí)別。這種方法應(yīng)用在船舶柴油機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷當(dāng)中，能夠取得十分良好的效果。

三、結(jié)論

在當(dāng)前的交通運(yùn)輸領(lǐng)域當(dāng)中，航運(yùn)是一個(gè)十分重要的部分，擁有著不可比擬的巨大運(yùn)輸量。作為航運(yùn)當(dāng)中的重要交通工具，船舶在運(yùn)行當(dāng)中，需要依靠柴油機(jī)提供動(dòng)力。

而柴油機(jī)在實(shí)際工作運(yùn)行當(dāng)中，由于各種因素的影響，因而容易發(fā)生一些故障。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)采取有效的監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，確保船舶柴油機(jī)良好的運(yùn)行狀態(tài)。

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