船舶主機系統故障診斷中故障樹分析法的應用

孫浩然　朱偉

摘 要：近年來，隨著我國經濟及貿易的快速發展，水上運輸行業同樣取得了廣泛的應用；由于船舶的常處于水上作業，各類維修工作及救援工作較陸地存在較大的難度，而一旦船舶在運輸過程中發生任何細小的安全事故，帶來的各類損失和危害將會十分嚴重，因此為了保證各類用途船支的行駛穩定性及安全性，對船舶進行日常的故障診斷是必不可少的工作，而船舶主機系統作為整體船舶的核心部件，經歷了長時間的工作而產生各類安全隱患是很難避免的，而故障診斷分析方法的出現，能夠保證對船舶主機系統存在的細小隱患第一時間進行科學、全面、高效的發現與診斷，從而及時采用相關措施對其出現的各類問題進行針對性的處理和完善，從而為船舶主機系統的平穩健康運行保駕護航。

關鍵詞：船舶主機系統；故障診斷；故障樹分析法；應用

中圖分類號：U672 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0171-02

Abstract： In recent years， with the rapid development of economy and trade in our country， the water transportation industry has also obtained the widespread application； because the ships are often in the water operation， each kind of maintenance work and the rescue work has the bigger difficulty than the land. And once the ship in the process of transportation any small safety incidents， the various losses and hazards will be very serious， so in order to ensure the stability and safety of the various uses of the vessel， it is necessary to make daily fault diagnosis for ships， and it is difficult to avoid all kinds of hidden dangers caused by the long time work of the ship's main engine system， which is the core part of the whole ship， and the main engine system of the ship is the core part of the whole ship. The fault diagnosis is the emergence of the analysis method， which can ensure the scientific， comprehensive and efficient detection and diagnosis of the small hidden dangers of the ship's main engine system at the first time， so as to timely make use of relevant measures to deal with and improve the various problems that appear in order to protect the smooth and healthy operation of the ship's main engine system.

Keywords： ship main engine system； fault diagnosis； Fault Tree Analysis； application

近年來我國水上運輸行業得到了快速的發展，國內船舶的數量也在快速增多，而影響各類船舶運行狀態及使用壽命的核心部件就是船舶的主機系統，一旦船舶主機系統運行中出現任何事故，帶來的危害是難以估量的；同時由于船舶主機系統的工作原理較為繁瑣，運行機制相對復雜，同時組成機構包含的設備、部件種類繁多，任何一個環節出現隱患都會對船舶的整體主機系統的正常運行產生嚴重影響，因此船舶主機系統故障診斷成為了制約水上運輸行業發展的重要問題之一；故障樹分析法能夠為船舶主機系統故障診斷提供科學的措施和方法，通過畫出故障樹形圖，其中劃分為樹干與分枝，把各類問題以及故障出現的原因清晰的在樹形圖中體現出來，對船舶主機系統進行全方位、準確化的故障分析；本文首先闡述了船舶主機系統常見的故障及故障分析的重要性，然后分析故障樹分析法的基概念，最后就船舶主機系統故障診斷中故障樹分析法的應用進行了討論與研究。

1 船舶主機系統故障診斷的重要性

船舶主機作為保證船舶在水上平穩正常行駛而安置的核心動力設備，其重要性不言而喻，其主機系統的故障診斷工作格式重中之重，這就導致了主機系統的組成結構相對復雜繁瑣，而我國國內現有的船舶很大一部分都是運用內燃機中的往復式柴油機作為船舶的主體動力，其中有少部分軍用船舶如航空母艦等使用核動力主機和電動主機，目前船舶主機系統主要有三個結構組成，分別是主動力裝置、輔助動力裝置以及其他各類輔機和設備。其中每一個設備細小的故障都會對出其他結構的運行埋下安全隱患，影響到整體船舶的正常運行，而其中常見的隱患主要求海水循環系統故障、管低溫淡水系統故障、滑油及燃油系統故障、啟動系統故障、近氣及排氣系統故障等都會對船舶主機系統的正常運行產生重要影響，任何一種故障的出現都會引發船舶及船上工作人員的生命財產安全。

2 故障樹分析法的概念

（1）故障樹分析法的定義。故障樹分析法是對各類系統工程進行安全監測、問題分析、故障診斷的重要手段，由于各類系統功能的組成結構層層遞進、環環相扣，各類問題十分復雜且聯系緊密，而故障樹分析法是以一個系統的核心問題為出發點，將整體問題分為各種細小問題層層分化，分析各個問題之間的聯系和原因，追根溯源從而發現整體問題的核心隱患，同時通過樹狀的邏輯譜圖把各個問題之間存在的聯系進行直觀、清晰、全面的體現。（2）故障樹分析法的一般步驟。故障樹分析方法最核心的環節就是以事件的主要問題作為樹狀圖的主干，事前要對該時間的實際需求或問題源頭進行科學合理的提出與確立；然后可以采用定性或定量兩種方法進行分析，定性分析就是將樹狀圖的主干進行拆分，把復雜的問題分為眾多細小的問題，以眾多細小問題為突破口，從而使困難問題得到簡化；而定量分析則是為了科學、準確的分析主干問題出現的概率，通過分析主干問題的組成事件發生的概率以及分枝問題和主干問題的聯系程度，最終分析出主干問題可能發生的概率，以樹狀圖的主干為出發點，全面解析引發此問題的各種影響因素和成因，把各種成因作為主干的枝干，再以枝干問題的產生原因及影響因素為出發點，進行層層解析、簡化從而分析出問題的源頭；但這一過程中，要明確樹狀圖的邊界時間的限定，通過對分析問題的囊括性確定樹狀圖的深度與廣度，然后再分析各類細小事件中存在的不足與隱患，從而發現問題出現的源頭，最后通過有針對性的手段，高效、準確對樹狀圖中出現的問題及隱患層層突破，從而保證整體時間的科學性、合理性及安全性。（3）故障樹分析法在故障診斷中的優越性。故障樹分析法作為當下先進的故障診斷及風險評估方法，在我國各個行業都能看到起身影，如在化工、機械設計、運輸行業等行業得到廣泛應用，為各類機械系統的安全隱患的發現、排查、解決提供了極大的保證；故障樹分析法可以把復雜系統科學、全面的分化為各個細小的子系統，并根據系統之間的相互聯系構建出清晰、明了的數學模型，通過樹形機構對整體系統進行清晰全面地審核、考證和故障檢測，不僅如此，還可以憑借各種設備在運行過程中反饋出的信息以及主機系統的實際運行狀態進行層層分析，對每一個層面的隱患進行檢測和排查，從而科學、合理的發現并反饋出整體過程存在的漏洞及隱患，并以問題出現的根本原因為參考依據準確得出故障可能出現的概率，然后憑借引發問題的原因選擇正確合理的措施第一時間排除隱患，把問題扼殺在搖籃中；故障樹分析法為故障診斷提供了科學、合理的處理方法，保證了診斷結果的準確性與及時性，有利于提高處理方法的針對性和有效性。

3 船舶主機系統故障診斷中故障樹分析法的應用

（1）船舶主機系統故障樹分析法樹形圖的構建。船舶主機系統是整體船舶正常運行的動力源頭，因此對船舶主機系統進行故障診斷工作不得有絲毫怠慢，而通過故障樹分析方法對船舶主機進行故障診斷能夠準確、全面的發現故障的起因及問題發生的概率，并確定科學、準確的防范、解決措施，而故障樹分析法的重要任務就是樹形圖的建立，由于船舶主機系統和其他簡單的電器設備在功能上存在極大差異，使得船舶主機系統機構工作原理極為復雜，整體系統中包含了各類設備及輔助裝置，任何一個細小的問題都會存在不同的幾率引發整體主機系統的癱瘓，因此在此過程中的樹形圖就應該以船舶主機的常見故障為主干，分析其中的各類問題，如海水系統問題、噴油器冷卻淡水系統問題等二級問題，然后再以二級問題為出發點，分析出發動機出口高溫淡水溫度升高或降低等原因產生的影響，把實際運行中的工作狀態及問題與樹形圖的理論做到科學合理的結合，并根據職工的工作經驗及設備之間的聯系構建清晰、準確的樹形圖，通過樹形圖反饋出的信息把問題的起因層層分析與把船舶主機系統分化為各種單一的結構，從而深入、直觀的發現船舶主機系統運行中可能發生的隱患。（2）高低溫淡水系統故障樹分析。高低溫淡水系統作為船舶主機系統的重要組成系統，其安全性和穩定性將對船舶主機系統的正常運行產生直接影響，而對該系統通過故障樹診斷法進行故障診斷時，海水、空氣、淡水水溫等因素都會對該系統產生影響，可以將該問題分為幾個分支，而引發高低溫淡水系統無法正常運行的主要原因在于下列幾點：首先是船舶發動機的出水口高溫的影響，無論是溫度升高或者是減低，都可能引發系統無法正常運行；其次是發動機進水口高溫淡水壓力過低會對整體產生影響，同時海水、空氣、滑油冷卻器低溫淡水出口處的溫度變化也是該系統診斷的重要因素，通過樹形圖之間的關系進行很好的分化，能夠對其中的各個影響因素進行排查，保證船舶的高低溫淡水系統出現隱患的概率降到最低。（3）船舶潤滑系統的故障樹分析。船舶主機系統引起功能的復雜性使得其各類組成機構也十分龐大，而其中與各個系統都存在著密切聯系的一個機構就是潤滑系統，該系統是船舶運行過程中能源轉化及設備運行的前提保障，而船舶主機中一些常見問題都可能引發潤滑系統出現運行事故，而為了很好排查該系統的隱患，根據故障樹分析法可以分析出發動機進口潤滑油的溫度變化、壓力變化對該系統產生的影響，然后以溫度、壓力為分枝點，分別分析出溫度升高、減低對該系統運行狀態的影響以及壓力下降上升使得各類設備運行情況發生的變化，根據實際工作中的各種變化，分析得出可能引發潤滑系統出現故障的原因，通過有效的方法進行排除，從而保證其正常運行。（4）起動機系統的故障樹分析。起動機系統作為船舶主機系統的動力來源，而船舶長時間處于水上運輸，對船舶起動機的各種維護及保養工作很難落實到位，同時在水上一旦起動機發生故障，搶修的難度及帶來的不良影響可想而知，其各種隱患帶來的影響十分嚴重，應用故障樹分析法對其進行層層排查，從而保證其高效、安全，首先需要檢測發動機的運行情況，而其常見的問題就是發動機的旋轉狀態，現實運行中常出現發動機慢轉然后就停止工作，或者發動機單純的旋轉但無法啟動，這兩種現象產生的原因及引發的不良影響，在源頭上針對各種問題制定解決方案，從而保證起動機系統處于安全狀態下健康運行。

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