船舶柴油機監測與故障診斷技術現狀及發展趨勢

孫飛

摘要：船舶柴油機的監測和故障診斷技術在保證船舶的正常運行中具有重要的意義。本文通過研究其技術發展的過程，對于船舶柴油機的監測和故障診斷技術未來發展的方向作出預測。

關鍵詞：柴油機；監測；故障診斷技術

一、船舶柴油機監測和故障診斷技術的發展過程

（一）傳統的船舶柴油機監測和故障診斷技術

在這個階段，船舶柴油機故障的監測和診斷主要以以人工經驗以及機械檢查為主。主要的監測和診斷技術有如下幾種：

一是分析熱力參數。其原理主要是對熱力參數進行分析，進而對柴油機的工作狀態進行判斷。其中排氣溫度、氣缸壓力式功圖以及滑油溫度是其要重點分析的參數，通過對這些參數進行分析，就可以判斷出柴油機的工作狀態是否正常、穩定。尤其是氣缸壓力式功圖更是首要的參數，通過對壓力式功圖進行分析，就可以判定燃燒的質量以及氣缸的工作狀況，從能為柴油機性能狀態的判斷提供有效的參考，實現對于柴油機的監測。具體可以通過直接測錄法和間接測錄法來實現。不過這種方法本身也存在不小的缺陷，比如通道效應以及壓力傳感器安裝都存在技術上的問題。

二是振動分析的方法。在柴油機工作的過程之中會產生振動信號，振動分析法主要就是通過對這些信號進行采集，然后通過分析、處理，最后得出結果。這種方法的優點在于準確、快速，整個過程包含了三個步驟。

第一，采集振動信息。在信息采集的過程中必須保證準確無誤，還不能出現遺漏和失真，這樣才能保證最終的診斷結果的準確性。

第二，處理振動信息。這是一個生成信息參數的步驟，通過運用數據處理以及信號分析技術，然后將取得的數據和柴油機的結構、原理以及運動學等知識相聯系得到準確的信息參數。

第三，判斷和預報柴油機的工作狀態。以取得的信息數據為依據，結合柴油機的運轉狀態、維修經驗等對柴油機進行診斷，從而判斷柴油機的狀態，進而找到故障、解決問題。

這種方法能夠對柴油機進行監測和故障診斷，但是其中卻存在這眾多的技術難點，尤其是在信息的采集上難以做到精確無誤，這樣會影響到診斷的結果。

三是測量瞬時轉速的方法。柴油機在運行的過程中會產生瞬時轉速信號，通過分析瞬時轉速信號，就可以判斷出柴油機的工作質量以及工作狀態，進而得到柴油機故障的相關信息。這種方法的好處是可以準確無誤地判斷出柴油機的狀態，缺點是它無法找出引發故障的原因。

四是分析油液的方法。由于柴油機在運行中會出現磨損，所以通過測量柴油機油液中的金屬含量，就可以測量柴油機的磨損程度，通過油液分析，可以及時了解柴油機的狀態，及時更換磨損嚴重的零部件。

（二）現階段船舶柴油機監測和故障診斷技術

在信息技術不斷發展以及智能化技術不斷進步的時代背景下，以機械檢查以及人工經驗為主的傳統船舶柴油機監測和故障診斷技術已經無法適應柴油機的監測和診斷技術發展的需要，處在被淘汰的邊緣。現階段，依托信息技術以及智能化技術，常用的船舶柴油機監測和診斷技術主要有以下幾種：

第一，依托專家系統的船舶柴油機監測和診斷技術。作為智能化的計算機程序系統，船舶柴油機故障診斷專家系統主要是由推理機、知識獲取部分、知識庫、以及解釋部分這四個組成。其中建立知識庫，如何把有關于機的專家經驗表示成知識是這個系統最為核心問題。專家系統內部存儲著豐富而全面的有關于柴油機的故障診斷經驗和知識，智能計算機程序運用已有的專家知識和解決方法，通過模仿專家的思維，對柴油機進行診斷，這樣就降低了對于操作人員專業水平的要求。同時在使用中，還可以不斷地實現知識庫的更新，不斷補充更加豐富的案例，增強專家系統的診斷水平

第二，依托神經網絡的船舶柴油機監測和診斷技術。良好的非線性映射能力是神經網絡最為突出的優勢，它與柴油機多層次和多系統，以及結構復雜的特點不謀而和。計算機技術的不斷發展和進步為人工網絡技術的發展掃清了障礙，并且被運用于診斷船舶柴油機故障當中，形成了基于神經網絡的船舶柴油機監測和診斷技術。其具體應用如下：

一是運用人工網絡技術進行柴油機故障診斷。其中需要建立輸入層以及輸出層，柴油機運行中的關鍵性參數是輸入層的數據來源，而具體的故障參數構成了輸出層。最后在判斷輸出權值的基礎上得出故障診斷的結果。

二是運用人工網絡技術進行信號處理。柴油機在其運行過程中產生的信號蘊藏著豐富的信息，其中就有能夠反映柴油機狀態的信息。因此對這些信號進行收集、分析和處理就可以實現對柴油機的監測和故障診斷。通過運用人工網絡技術對收集到的信號處理和加工，從而達到故障診斷的目的。

三是運用模糊神經網絡行柴油機故障診斷。模糊神經網絡由于其運用了模糊理論的知識，因此同時具有模糊理論以及神經網絡的優勢，集識別、學習、聯想和信息處理的功能于一身。通過運用模糊神經網絡在診斷中就可以有效實現對于復雜故障的診斷，提高對于柴油機故障診斷和監測的能力。

二、船舶柴油機監測和故障診斷技術發展展望

未來的船舶柴油機監測和故障診斷技術必然會和各種現代化的技術手段相結合，緊緊圍繞著自動化技術、信息技術向著更加智能化和綜合性的方向發展。

（一）把人工神經網絡和專家系統相結合構建船舶柴油機監測和故障診斷技術

專家系統和人工神經網絡在現代的船舶柴油機監測和故障診斷中得到了廣泛的應用，它們在運用在都有著各自的優勢。專家系統的優勢主要體現在診斷速度上，但是卻解決不了非線性的問題和多要素的故障診斷。人工神經網絡則可以實現智能化的故障診斷，同時還能夠專家系統故障診斷上不夠精確的問題。通過把兩者相結合，就可以實現優勢互補的作用。但是在二者的結合中，要處理好專家系統和人工神經網絡的結構問題。

（二）智能化的船舶柴油機故障監測和診斷技術

總的來說，傳統的船舶柴油機故障診斷方法在智能化診斷方面還存在很大的不足。雖然現代的船舶故障診斷技術運用了人工神經網絡、專家系統以及模糊診斷等新技術，但是還遠遠達不到智能化診斷的要求。可以預見，未來的柴油機工作環境只會越來越復雜，對于智能化診斷的實現有著普切的要求。因此智能化的船舶柴油機故障診斷將是未來技術發展的重要方向。

總之，船舶柴油機監測與故障診斷將是的發展經歷了一個從傳統到現代化的過程。未來它勢必會朝著智能化的方向發展，人工的干預將會越來越少。

參考文獻：

[1]劉周書.船舶柴油機監測與故障診斷方法分析[J].時代農機，2017（5）.