柴油機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀與展望

潘燁

摘要：本文筆者結(jié)合個(gè)人在柴油機(jī)故障診斷工作上的研究經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就柴油機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀與技術(shù)難點(diǎn)展開粗淺探討，并對(duì)柴油機(jī)故障診斷的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，以期為廣大同行在今后的實(shí)踐工作提供有益的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；故障診斷；現(xiàn)狀；技術(shù)難點(diǎn)；展望

前言：

柴油機(jī)作為一種復(fù)雜又十分常見(jiàn)的動(dòng)力機(jī)械，其動(dòng)力性與可靠性會(huì)對(duì)整個(gè)柴油機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行產(chǎn)生巨大的影響。所以，柴油機(jī)的故障診斷技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注與重視。本文筆者即結(jié)合個(gè)人在柴油機(jī)故障診斷工作上的研究經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就柴油機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀與展望進(jìn)行粗淺的分析與探討，以期促進(jìn)故障診斷技術(shù)的良好發(fā)展與應(yīng)用。

1.柴油機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀

上個(gè)世紀(jì)七十年代后期，國(guó)外就已經(jīng)利用聲振診斷技術(shù)對(duì)柴油機(jī)故障進(jìn)行研究，并在不斷的完善與改進(jìn)過(guò)程中取得了突破性的進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到船舶柴油機(jī)中。目前國(guó)外在故障診斷技術(shù)的研究動(dòng)向上主要有以下幾個(gè)方面：通過(guò)機(jī)體表面振動(dòng)信號(hào)來(lái)識(shí)別柴油機(jī)氣缸內(nèi)的壓力示功圖；用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速推算缸內(nèi)壓力變化；利用時(shí)頻分析、小波分析等新的信號(hào)分析與處理方法來(lái)處理柴油機(jī)表面振動(dòng)信號(hào)。

上個(gè)世紀(jì)八十年代初期，我國(guó)初步對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行了探索研究工作，其中武漢交通科技大學(xué)、海軍工程學(xué)院、華中理工大學(xué)等高校與研究機(jī)構(gòu)均在聲振技術(shù)診斷故障的探索上做了大量的研究試驗(yàn)，武漢交通科技大學(xué)將主要研究精力放在了柴油機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件的故障之上，并研制出來(lái)柴油機(jī)智能診斷儀DCM-Ⅱ，該儀器最大的優(yōu)勢(shì)就在于不用對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行解體就能夠準(zhǔn)確的診斷出柴油機(jī)活塞一缸套磨損和氣閥漏氣等故障。

雖然近些年來(lái)隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外機(jī)械故障診斷技術(shù)均得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并已經(jīng)深入到了各個(gè)領(lǐng)域之中。但是在柴油機(jī)的故障診斷領(lǐng)域之中仍缺乏一種可以通用的方法，以此來(lái)獲得柴油機(jī)在工作狀態(tài)之下的有效特征參數(shù)，而仍是依靠工作人員的經(jīng)驗(yàn)與設(shè)想去確定特征參數(shù)后在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以說(shuō)這種方法是不充分的且于實(shí)際應(yīng)用存在著較大的距離，所以加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的研發(fā)與改進(jìn)仍勢(shì)在必行。

2.柴油機(jī)故障診斷方法及技術(shù)難點(diǎn)

振動(dòng)分析法、熱力參數(shù)分析法、油液分析法、智能分析法是現(xiàn)如今最為常見(jiàn)的幾種柴油機(jī)故障診斷方法。振動(dòng)分析法主要是測(cè)試柴油機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理，從而得出當(dāng)前柴油機(jī)內(nèi)部零件的運(yùn)行狀態(tài)，其在應(yīng)用過(guò)程中技術(shù)難點(diǎn)在于激勵(lì)力的識(shí)別、柴油機(jī)工作狀態(tài)的難于接近性、敏感點(diǎn)的選擇和判據(jù)的確定。熱力參數(shù)分析法主要是利用了柴油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中熱力參數(shù)的變化，對(duì)柴油機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，其在應(yīng)用過(guò)程中最大的技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)示功圖所包含的信息較多，測(cè)量難度較大。油液分析法主要是利用鐵譜分析、油品化驗(yàn)、含鐵量檢查，通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油中磨粒濃度、形狀及大小的變化、油質(zhì)的變化、含鐵量的變化等進(jìn)行分析，來(lái)判斷柴油機(jī)的磨損狀態(tài)及故障狀態(tài)，其在應(yīng)用過(guò)程中技術(shù)難點(diǎn)在于光譜診斷的價(jià)格昂貴，鐵譜技術(shù)手動(dòng)操作較多，速度慢，分析判斷和識(shí)別要求有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，且標(biāo)準(zhǔn)譜圖積累需要時(shí)間較長(zhǎng)，這些不足使其使用受到一定的限制。智能分析法主要有基于灰色理論、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法，有一個(gè)共同的技術(shù)難點(diǎn)就是理論研究較多，實(shí)用性欠缺，且在適應(yīng)性方面，各種方法都有其局限性。

3.柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

第一，研發(fā)可預(yù)埋在發(fā)動(dòng)機(jī)之內(nèi)的傳感器技術(shù)。為了更好與柴油機(jī)故障診斷不解體這一需求相適應(yīng)，柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的相關(guān)研發(fā)人員可以研發(fā)出一種預(yù)埋在發(fā)動(dòng)機(jī)之內(nèi)的傳感器，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際狀態(tài)實(shí)時(shí)全程監(jiān)控。目前，美國(guó)、日本等國(guó)家已經(jīng)先后成功研制出了這種傳感器，所以，我們應(yīng)該將未來(lái)故障診斷技術(shù)的研究重點(diǎn)放在傳感器技術(shù)研發(fā)之上。

第二，研發(fā)柴油機(jī)故障診斷型專家系統(tǒng)。為了更好的滿足柴油機(jī)故障診斷的智能化發(fā)展的需求，柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)該研發(fā)診斷型專家系統(tǒng)，從而使診斷數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)的識(shí)別都能夠在專家系統(tǒng)的運(yùn)作下自動(dòng)完成整理、計(jì)算工作，減輕故障診斷人員的實(shí)際工作量，提高故障診斷的工作效率與準(zhǔn)確性。在診斷型專家系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，必須要讓該系統(tǒng)具有智能，即具備組織能力、學(xué)習(xí)能力、聯(lián)想能力，從而可以隨著科技的不斷發(fā)展，進(jìn)行自我完善、自我發(fā)展。

第三，進(jìn)一步加快對(duì)融合診斷方法的研究。為了能夠更好的與柴油機(jī)故障診斷綜合化發(fā)展這一需求相適應(yīng)，柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)融合性診斷方法的研究工作，將振動(dòng)分析法、熱力參數(shù)分析法、油液分析法等故障診斷方法綜合的運(yùn)用起來(lái)，并且應(yīng)用協(xié)同學(xué)理論，將故障信號(hào)和診斷結(jié)果進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而大大提高柴油機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確性。

第四，加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化故障診斷方法的研究工作。可以說(shuō)伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化故障診斷技術(shù)勢(shì)必會(huì)成為未來(lái)柴油機(jī)故障診斷的主要發(fā)展方向。這是因?yàn)槔镁W(wǎng)絡(luò)化故障診斷是診斷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)采集系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，更有利于對(duì)柴油機(jī)組的管理，提高柴油機(jī)的運(yùn)行效率。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，本文筆者結(jié)合個(gè)人在柴油機(jī)故障診斷工作上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析的同時(shí)，提出了常見(jiàn)的幾種柴油機(jī)故障診斷方法以及相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)，并對(duì)柴油機(jī)故障診斷的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，也是希望通過(guò)本文筆者的粗淺探討，能夠在今后柴油機(jī)的故障診斷技術(shù)發(fā)展上提供一些有益的鋪墊，為廣大柴油機(jī)故障診斷工作者在今后的實(shí)踐工作上提供有益的參考借鑒，進(jìn)而掌握更多的柴油機(jī)故障診斷技術(shù)，及時(shí)排除柴油機(jī)所存在的故障，最大限度的提高柴油機(jī)在日常運(yùn)行過(guò)程中的安全性與可靠性，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

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