船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

关键词： 航运 柴油机 船舶 监测

船舶柴油机监测及故障诊断技术论文（共10篇）

篇1：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

在船舶当中，柴油机是最为重要的部分之一，为船舶的航行提供了重要的动力。在柴油机的运行当中，由于工作条件恶劣，机器结构复杂，并且需要较高的强载度，因而很容易发生故障问题。如果发生故障，会对船舶的正常航行造成影响，带来巨大的经济损失，严重时还可能威胁到整船人员的安全。基于此，在船舶柴油机的运行当中，应当对其进行有效的监测，通过科学的故障诊断技术的运用，保证船舶柴油机良好的工作状态。

一、船舶柴油机的主要故障

在船舶柴油机当中，通常具有较为复杂的结构，因而可能会产生很多不同种类的故障，同时有很多不同的原因会造成船舶柴油机故障，各种故障所发生的频率也不尽相同。以某型号的船舶柴油机为例，其主要的故障类型包括了喷油设备及供油系统、漏油及漏水、漏气、基座、破坏及破裂、涡轮增压系统、曲轴、齿轮及驱动装置、调速器齿轮、气阀及阀座、活塞组件、漏油及润滑系统，以及一些其它的故障问题。

二、船舶柴油机监测与故障诊断技术

（一）油液分析法

在船舶柴油机状态监测和故障诊断当中，可以利用光谱分析法、铁谱分析法对润滑油进行分析[1]。在柴油机的运行中，各个运动副会发生磨损，在不同磨损情况下，会形成不同的微粒，存在于润滑油当中。因此，利用光谱或铁谱对润滑油中的金属微粒进行检测，就能够判断柴油机的故障信息。在实际应用中，光谱和铁谱各自具有不同的监测功能与监测效果。利用光谱法，能够对润滑油中磨损原件的含量进行准确的测定，但是对其形状、磨损类型等，难以进行了解。而利用铁谱法能够对金属微粒的成分、大小、形状等进行了解，但是难以对有色金属进行高灵敏度的判别。对此，可以综合应用光谱和铁谱分析法进行应用。不过需要注意的是，利用这种油液分析法进行监测与诊断，在实时监测、缸位确定等方面存在一定的不足，只能定性描述油液分析结果，具有一定的随机性特点，因此在实际应用中要加以注意。

（二）瞬时转速法

在船舶柴油机的运行当中，对于其工作质量、工作状态等，可以通过观察瞬时转速波动信号加以了解和判断。通过分析瞬时转速波动信号，还能够明确柴油机的故障信息、运行状态等[2]。不过，在瞬时转速法的应用当中，也存在着一定的局限性，虽然瞬时转速波动能够对柴油机中不正常运行的缸位进行确定，但是对于故障原因，难以进行准确的分析。在实际应用当中，为了对一转内的角速度变化进行体现，因而需要采用高精度、高频率响应的瞬时转速测量仪器，相应的监测与故障诊断成本就会比较高。另外，在现场调试、现场安装的过程中，也都会面临着较大的难题。

（三）振动分析法

船舶柴油机在工作当中，会有一定的振动信号产生，利用振动信号能够实现对柴油机的状态监测与故障诊断[3]。在实际应用中，需要进行信息采集、信息分析处理、状态判断预报等操作。采用适当的传感器和放大器等，通过正确的测量方法、传感器和放大器质量与性能的匹配等，对信息进行准确、全面的采集。在柴油机动力学、运动学、结构、原理等方面知识的基础上，通过利用数据处理、信号分析等技术，对采集到的杂乱原始的数据信息进行处理，从而获取直接、敏感的特征参数。采用柴油机维修、运转、制造等方面的经验，基于柴油机失效机理、零部件故障的振动情况，对特征参数进行进一步的分析，实现状态监测与诊断，并对其未来可能的发展趋势进行预测。该技术在实际应用中，需要识别大量范围较广的频率，具有复杂、大量的运动件需要处理等，对于这些问题，在实际应用中都应加以重视。

（四）热力参数分析法

在船舶柴油机的运行当中，对于其工作状态监测和故障诊断来说，热力参数是一个十分重要的判断标准，具体包括了冷却水排放、进出水口温度、滑油温度、排气温度、气缸压力示功图等。在热力参数分析法当中，能够判船舶柴油机的性能情况。其中，示功图当中包含很多信息，据此能够对压缩压力、压力升高率、指示功等进行计算，从而对各缸功率平衡性、燃烧质量等进行监测。在描述船舶柴油机动力性能的过程中，示功图发挥着重要的意义和作用，因此在船舶柴油机监测当中，可对示功图进行良好的应用。在示功图的获取当中，可以利用直接或间接测录法加以实现[4]。其中，直接测录法主要是对缸内压力随曲轴转角变化的情况进行测量，经过整理计算对柴油机工作进程加以体现。间接测录法则是基于柴油机运行中的其它物理量，对缸内气体压力进行识别。这种方法应用在船舶柴油机监测与故障诊断当中，能够取得十分良好的效果。

三、结论

在当前的交通运输领域当中，航运是一个十分重要的部分，拥有着不可比拟的巨大运输量。作为航运当中的重要交通工具，船舶在运行当中，需要依靠柴油机提供动力。而柴油机在实际工作运行当中，由于各种因素的影响，因而容易发生一些故障。对此，应当采取有效的监测与故障诊断技术，确保船舶柴油机良好的运行状态。

参考文献：

[1]严新平,李志雄,张月雷,袁成清,彭中笑.船舶柴油机摩擦磨损监测与故障诊断关键技术研究进展[J].中国机械工程,2013,10:1413-1419.[2]王永坚,陈景锋,杨小明.基于油液分析的船舶尾轴承状态监测与故障诊断[J].集美大学学报(自然科学版),2014,04:285-290.[3]姚晓山,张卫东,周平,朱子梁.基于油液监测的船舶柴油机故障预测与健康管理技术研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2014,04:874-877.[4]李江华,董胜先.故障树分析法在故障诊断中的应用研究———以船舶柴油机燃油系统故障诊断为例[J].能源与节能,2015,11:128-131+184.

篇2：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

船舶柴油机主要机械故障诊断和排除

船舶机械设备操作人员要熟知技术规程和操作以及维护保养要求,保证船舶安全航行.对于船舶机械设备故障,应积极采取有效的措施,给予诊断和排除,确保其处于良好状况.

篇3：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

关键词：船舶,柴油机,监测,故障诊断技术

在船舶当中,柴油机是最为重要的部分之一,为船舶的航行提供了重要的动力。在柴油机的运行当中,由于工作条件恶劣,机器结构复杂,并且需要较高的强载度,因而很容易发生故障问题。如果发生故障,会对船舶的正常航行造成影响,带来巨大的经济损失,严重时还可能威胁到整船人员的安全。基于此,在船舶柴油机的运行当中,应当对其进行有效的监测,通过科学的故障诊断技术的运用,保证船舶柴油机良好的工作状态。

一、船舶柴油机的主要故障

在船舶柴油机当中,通常具有较为复杂的结构,因而可能会产生很多不同种类的故障,同时有很多不同的原因会造成船舶柴油机故障,各种故障所发生的频率也不尽相同。

以某型号的船舶柴油机为例,其主要的故障类型包括了喷油设备及供油系统、漏油及漏水、漏气、基座、破坏及破裂、涡轮增压系统、曲轴、齿轮及驱动装置、调速器齿轮、气阀及阀座、活塞组件、漏油及润滑系统,以及一些其它的故障问题。

二、船舶柴油机监测与故障诊断技术

(一)油液分析法

在船舶柴油机状态监测和故障诊断当中,可以利用光谱分析法、铁谱分析法对润滑油进行分析[1]。在柴油机的运行中,各个运动副会发生磨损,在不同磨损情况下,会形成不同的微粒,存在于润滑油当中。

因此,利用光谱或铁谱对润滑油中的金属微粒进行检测,就能够判断柴油机的故障信息。在实际应用中,光谱和铁谱各自具有不同的监测功能与监测效果。利用光谱法,能够对润滑油中磨损原件的含量进行准确的测定,但是对其形状、磨损类型等,难以进行了解。

而利用铁谱法能够对金属微粒的成分、大小、形状等进行了解,但是难以对有色金属进行高灵敏度的判别。对此,可以综合应用光谱和铁谱分析法进行应用。不过需要注意的是,利用这种油液分析法进行监测与诊断,在实时监测、缸位确定等方面存在一定的不足,只能定性描述油液分析结果,具有一定的随机性特点,因此在实际应用中要加以注意。

(二)瞬时转速法

在船舶柴油机的运行当中,对于其工作质量、工作状态等,可以通过观察瞬时转速波动信号加以了解和判断。通过分析瞬时转速波动信号,还能够明确柴油机的故障信息、运行状态等[2]。不过,在瞬时转速法的应用当中,也存在着一定的局限性,虽然瞬时转速波动能够对柴油机中不正常运行的缸位进行确定,但是对于故障原因,难以进行准确的分析。在实际应用当中,为了对一转内的角速度变化进行体现,因而需要采用高精度、高频率响应的瞬时转速测量仪器,相应的监测与故障诊断成本就会比较高。另外,在现场调试、现场安装的过程中,也都会面临着较大的难题。

(三)振动分析法

船舶柴油机在工作当中,会有一定的振动信号产生,利用振动信号能够实现对柴油机的状态监测与故障诊断[3]。在实际应用中,需要进行信息采集、信息分析处理、状态判断预报等操作。采用适当的传感器和放大器等,通过正确的测量方法、传感器和放大器质量与性能的匹配等,对信息进行准确、全面的采集。在柴油机动力学、运动学、结构、原理等方面知识的基础上,通过利用数据处理、信号分析等技术,对采集到的杂乱原始的数据信息进行处理,从而获取直接、敏感的特征参数。采用柴油机维修、运转、制造等方面的经验,基于柴油机失效机理、零部件故障的振动情况,对特征参数进行进一步的分析,实现状态监测与诊断,并对其未来可能的发展趋势进行预测。该技术在实际应用中,需要识别大量范围较广的频率,具有复杂、大量的运动件需要处理等,对于这些问题,在实际应用中都应加以重视。

(四)热力参数分析法

在船舶柴油机的运行当中,对于其工作状态监测和故障诊断来说,热力参数是一个十分重要的判断标准,具体包括了冷却水排放、进出水口温度、滑油温度、排气温度、气缸压力示功图等。在热力参数分析法当中,能够判船舶柴油机的性能情况。其中,示功图当中包含很多信息,据此能够对压缩压力、压力升高率、指示功等进行计算,从而对各缸功率平衡性、燃烧质量等进行监测。在描述船舶柴油机动力性能的过程中,示功图发挥着重要的意义和作用,因此在船舶柴油机监测当中,可对示功图进行良好的应用。在示功图的获取当中,可以利用直接或间接测录法加以实现[4]。其中,直接测录法主要是对缸内压力随曲轴转角变化的情况进行测量,经过整理计算对柴油机工作进程加以体现。间接测录法则是基于柴油机运行中的其它物理量,对缸内气体压力进行识别。这种方法应用在船舶柴油机监测与故障诊断当中,能够取得十分良好的效果。

三、结论

在当前的交通运输领域当中,航运是一个十分重要的部分,拥有着不可比拟的巨大运输量。作为航运当中的重要交通工具,船舶在运行当中,需要依靠柴油机提供动力。

而柴油机在实际工作运行当中,由于各种因素的影响,因而容易发生一些故障。对此,应当采取有效的监测与故障诊断技术,确保船舶柴油机良好的运行状态。

参考文献

[1]严新平,李志雄,张月雷,袁成清,彭中笑.船舶柴油机摩擦磨损监测与故障诊断关键技术研究进展[J].中国机械工程,2013,10:1413-1419.

[2]王永坚,陈景锋,杨小明.基于油液分析的船舶尾轴承状态监测与故障诊断[J].集美大学学报(自然科学版),2014,04:285-290.

[3]姚晓山,张卫东,周平,朱子梁.基于油液监测的船舶柴油机故障预测与健康管理技术研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2014,04:874-877.

篇4：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

0 引言

据统计，废气涡轮增压系统运行中发生故障的概率排在船舶柴油机系统故障的首位.［1］因此，对增压器故障的预测和诊断一直是设备诊断技术中重要的研究课题.运用支持向量机(Support Vector Machine，SVM)识别增压器故障、分析故障原因、实现故障预测、防止事故发生，可以提高设备的可靠性和使用效率、增长修理间隔期、降低费用，并可确保船舶主机正常运行及轮机管理人员的安全.

利用SVM进行机械设备故障诊断在国内外已经有很多研究，但仍然处于起步阶段，特别是在船舶柴油机故障诊断领域.目前，对船舶柴油机状态监控与故障诊断的主要技术手段［2］有机械性能监控、智能模拟监控、无损探伤等.其中，利用机械性能监控又包括滑油和振动监控.振动监控主要是通过机载振动监控系统跟踪转速频率，来监视传动轴系统的对中及平衡，如对废气涡轮进行动平衡试验.该方法具有简单实用、设备安装维护方便、直观性强、可靠性高等优点，已被广泛采用.

基于SVM的船舶柴油机废气涡轮增压器故障诊断，通过振动信号分析的方法对增压器状态进行监测，并选取适当的特征量输入计算机进行自动识别，以提取设备有关状态的有用信息(即信号预处理)，再将预处理好的特征向量输入训练好的分类器中进行测试，利用测试结果实现增压器故障的智能诊断.

1 SVM

SVM由VAPNIK等于1995年提出，是一种分类效果比较好的方法.该方法是建立在统计学习理论的VC维和结构风险最小化原理基础上的机器学习方法.［3］在学习样本数较少的情况下，SVM可以自动寻找出那些对分类有较好区分能力的支持向量，由此构造出的分类器可以最大化类与类的间隔，比传统BP神经网络分类方法具有更强的适应性、更好的分类能力和更高的分类准确率.

SVM 的核心思想［4，5］是选择适当函数参数，在有限样本和学习能力之间寻求最佳折中，使学习机的实际风险达到最小.其基本原理是寻求一个最优分类面，不仅使两类之间间隔最大，而且使训练样本的分类误差尽可能小.对于线性不可分的情况，通过非线性变换，将训练样本从低维的输入空间映射到高维特征空间，并在新的高维空间中构造SVM线性分类面.引入映射X→φ(X)，并定义核函数:

则此时目标寻优函数

而相应的分类函数

这就是SVM.

SVM在寻求最优分类超平面的过程中只涉及样本的内积运算，避免耗时的高维内积运算，可有效避免“维数灾难问题”.此外，在构造分类函数时，先在输入空间比较向量，再对结果作非线性变换.这样，大量的工作是在输入空间完成而不是在高维空间完成的，能保证训练样本全部被正确分类，获得最好的泛化性能.

2 废气涡轮增压器结构原理及常见故障

2.1 废气涡轮增压器结构原理

废气涡轮增压器主要由废气驱动的涡轮和轴流式压气机组成，另外包括其他控制元件.涡轮和压气机由转子相连，发动机排出的废气驱动涡轮，并带动压气机高速旋转，对空气进行压缩，提高气体密度.这样，在单位体积里，气体质量大大增加，进气量即可满足燃料的燃烧要求，达到提高柴油机功率的目的.

2.2 废气涡轮增压器常见故障

从柴油机维修运行的统计数据看，涡轮增压器的常见故障［6－7］有以下几种情况.

(1)压气机喘振.由于进气系统堵塞等原因，通过增压器输送的空气量远远达不到设计值，结果造成空气在压气机中流动时产生严重的气流分离甚至气体倒流，发生不稳定流动，使进气管内的空气压力产生波动或大幅度下降，并在压气机端发出如气喘般的振动.

(2)轴承烧损.滑油沉积的污垢在观察镜中形成污痕造成虚假油位，工作中因视角上的失误导致滑油量不足、滑油压力过低甚至断油，均会造成轴承烧损.

(3)增压压力下降.若空气滤器堵塞、涡轮叶片变形或损坏、轴承严重磨损，均会造成转子转速下降，进而增压压力也随之下降，表现为增压器转速上不去.

另外，常见故障还包括涡轮增压器两端漏油、叶片损坏以及增压器在运转中产生异常振动和噪声等.

3 SVM在船舶柴油机废气涡轮增压器故障诊断中的应用

3.1 特征向量的选取

涡轮增压器的表面信号是一种典型的时域信号，而信号的时域参数一般表示信号波动大小、幅值变化及能量分布规律.一般选取整个循环的振动响应信号进行时域分析，提取时域特征参数.对于机械故障诊断而言，时域分析往往只能粗略判断设备是否有故障，但不能给出故障发生的部位等信息，而常用的故障定位方法就是进行信号的频域分析.对涡轮增压器表面的振动信号，选取其振动响应最大的部分进行频谱分析，此时，振动信号中包含的激励响应信息也最丰富.通过对涡轮增压器表面振动信号及与正常状态时的对比分析，可从振动信号的时域和频域参数中发现一些与故障相关的变化，特别是在频域能量分布变化中较明显的振动信号，用于涡轮增压器的故障诊断.

3.2 抗噪能力

从实际系统中采集到的数据常常包含噪声，不够精确甚至不完整，可能影响故障分类的准确性.因此，抗噪能力是每个故障分类算法都要考虑的问题.神经网络依靠大样本训练抗噪，而SVM主要依靠不同区域最靠边界的训练数据(即所谓的支持向量)来确定，从而具有良好的抗噪能力.

3.3 数据采集与预处理

以船舶柴油机MAN B＆W MC机型的关键设备废气涡轮增压器为诊断对象，根据从上海远洋运输公司、江南造船厂、船舶工程单位故障诊断的经验和所获得的数据，按照5种常见故障(喘振、轴承烧损、增压压力下降、两端漏油、叶片损坏)在时域和频域的不同特点，同时为反映机组运行负荷与故障之问的对应关系，考虑额定负荷(100%MCR)、部分负荷(90%MCR，75%MCR)和半负荷(50%MCR)等4种工况，对每种故障模拟30个样本作为训练样本，建立多故障分类器.模拟的这些时域故障样本幅值、频率和相位的不同，代表不同故障的特点，也就是每种故障样本含有该故障的基本信息.其中，增压器正常及喘振故障时的时域频域波形见图1～4.

比较图1和2可见，喘振发生后，时域振动信号的脉冲及峰态值均有增大趋势;比较图3和4可以看出，在发生喘振时，振动信号在频域的能量分布产生变化，在小于8 kHz的范围内，能量明显减少.

图1 正常时域振动信号

图2 喘振时域振动信号

图3 正常频域振动信号

图4 喘振频域振动信号

3.4 训练与测试

训练阶段的主要工作是根据样本选择适当的分类器参数，这里的参数主要包括核函数的参数和惩罚因子C.

再将训练样本进行分类测试，结果叶片损坏的识别率达100%，对喘振、轴承烧损、增压压力下降和两端漏油等的识别率分别达93.55%，92.00%，95.45%和95.83%.只有少数样本被误判为其他类故障.分类测试结果见表1.

表1 SVM测试结果

由表1可以看出，利用较少故障样本进行训练时，基于SVM的船舶柴油机增压器智能故障诊断的准确率均达到92%以上.因此，运用SVM方法进行小样本柴油机增压器故障智能诊断是可行的.

4 结束语

采用SVM算法，针对性地使用信号的时域频域指标作为特征向量，对增压器5种典型故障进行分类识别.研究表明支持向量机具有出色的分类效果.同时，相对于传统的算法而言，训练集简化、训练速度提高、训练所需时间减少.从仿真试验结果看，在特征参数允许的误差范围内，利用SVM分类器对增压器故障的识别准确率达到92%以上，对丰富船舶增压器故障智能诊断方法是一次有效的尝试.

［1］黄加亮，蔡振雄.船舶柴油机运行工况诊断仿真研究［J］.船舶工程，2002，24(6):33－36.

［2］鄂加强.智能故障诊断及其应用［M］.长沙:湖南大学出版社，2006:98－110.

［3］CRISTIANINI N，SHAWE－TAYLOR J.An introduction to support vector machines and other kernel－based learning methods［M］.2000:150－158.

［4］VAPNIK V N.The nature of statistical learning theory［M］.NY:Springer－Verlag，1995:237－245.

［5］邓乃扬，田英杰.数据挖掘中的新方法——支持向量机［M］.北京:科学出版社，2004:191－196.

［6］汪江.汽轮机组振动故障诊断SVM方法与远程监测技术研究［D］.南京:东南大学，2005:76－80.

篇5：船舶柴油机废气排放及控制技术

船舶柴油机废气排放及控制技术

随着航运业的不断发展,船舶柴油机废气排放引起了许多国家和国际组织的重视. 文章从IMO制定的<防止船舶造成大气污染规则>出发,总结了SOx、NOx的`生成过程和产生的危害,介绍了当前降低SOx、NOx排放污染物的技术措施,并讨论和分析了各种措施的可行性及其优点和适用范围.

作 者：张玉阁 Zhang Yuge 作者单位：天津海员学校,天津,300451刊 名：天津航海英文刊名：TIANJIN OF NAVIGATION年，卷(期)：“”(2)分类号：U6关键词：船舶SOx NOx 排放 控制技术

篇6：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

摘要

本文主要介绍了我厂开展状态监测与故障诊断工作的缘由、依据与现状，以及近几年所取得的显著效果，旨在进一步提高设备管理水平。

关键词 状态监测故障诊断

近年来，为了提高设备管理与维修的现代化水平，在省设协和油田设备处的大力支持与帮助下，我厂应用状态监测及故障诊断技术，及时发现并解决了许多设备隐患，提高了设备运行可靠度，为电厂长周期、满负荷生产奠定了良好的基础。开展状态监测与故障诊断工作的缘由

1.1 状态监测与故障诊断是一种新的管理理念 电厂生产的特点是自动化水平高、生产连续性强，一旦某台设备发生故障，将迫使机组降低负荷，甚至停机。多年的摔打与磨练告诉我们：单凭眼看、手摸、耳听、鼻嗅等感观经验来判断设备故障已无法适应现代化生产的需要，只有开展状态监测和故障诊断工作才能彻底摆脱这种落后的管理模式。

1.2 状态监测和故障诊断是提高设备管理水平的需要

我厂已搞过8次大修，在检修项目的确立和设备系统部件的更换上，虽然针对性、方向性有了很大提高，但确切性、适宜性、经济性仍有差距。根据“四个凡是”的贯标精神要求，设备、系统的大小修的立项应更具科学性、针对性，减少盲目性，要解决这一问题，惟有开展状态监测和故障诊断。

1.3 状态监测和故障诊断是降本增效的需要。我厂检修费用一年比一年紧缩，降本增效压力逐年递增，如何进一步降低发电成本，是摆在全厂干部职工面前的一个现实问题。从历年大修情况来看，部分单位存在不同程度的欠修和过剩检修。过剩检修意味着工作量加大，费用增加，造成人、财、物的浪费，而欠修将给设备运行带来隐患。开展状态监测和故障诊断可有效避免欠修和过剩检修，做到物尽其用，达到降本增效的目的。

1.4 状态监测和故障诊断是二期投产的需要

我厂二期两台机组相继投产，如果按照过去三年一大修的计划，每年至少要安排一台机组大修，甚至一年安排两台机组的大修。我厂经过8次机组大修，积累了丰富的检修经验，对设备、系统的性能特点有了更深的了解。特别是1999年和2000年的机组技改性大修，使设备的可靠性有了明显提高，基本具备了把机组三年一大修改为四年一大修的条件。延长大修周期的保证是开展状态监测和故障诊断，延长设备使用寿命，避免突发性故障。近几年来，通过实践逐步提高了对状态监测和故障诊断工作的认识，通过对设备定时、定点、定人监测，特别是＃2机组在线监测系统，避免了多起设备事故，更坚定了我们开展这项工作的决心。开展状态监测及故障诊断技术的依据

2.1 状态监测与故障诊断技术的含义

设备的状态监测通常是指通过测定设备的某一特征参数（如振动、温度），来检查其状态是否正常。当特征参数小于允许值时认为正常，否则认为异常。而设备故障诊断技术是通过了解和掌握设备在线使用的状态，结合设备的运行历史，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、分析、判断，确定故障性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及后果，提出控制故障继续发展的措施，通过采取调整、维修、治理的对策消除故障，最终使设备恢复正常状态。

目前，设备状态监测和故障诊断技术作为现代化设备管理的重要组成部分，是设备管理与维修管理必不可少的手段。尤其是在市场竞争日益激烈的今天，设备维修成本的控制和降低是企业最可挖掘的潜力之一。因此，应用状态监测与故障诊断技术，使预知维修取代传统而落后的事后维修和定期预防维

修是历史的必然。

2.2 贯彻和执行《全民所有制工业交通企业设备管理条例》

《全民所有制工业交通企业设备管理条例》。《条例》第七条规定：“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设备管理和维修技术现代化水平”。这一规定为企业开展设备状态监测工作指明了方向，使企业领导和广大职工明确了状态监测技术在实际设备管理中的地位和作用。

状态监测工作的深入和提高，使我们认识到：从计划维修制向状态维修制转换，是设备维修制度和方法的根本性变革，是实事求是思想在维修工作中的具体体现。在维修制度的变革中，职工地位和作用将发生深刻变化，他们将从以往单纯的设备维修的被动者成为设备维修的自主决策者。而状态维修制是建立在准确的状态监测与故障诊断基础上的，尤其是实时在线监测。状态监测工作开展的好坏将关系到能否从计划维修向状态维修转换、转换的快慢和转换程度的问题。我厂状态监测的现状

3.1 离线监测

状态监测现有的主要离线仪器主要有多功能数据采集器及其配套软件、红外热像仪及其配套软件、真空测漏仪和轴承听诊器，对＃2机组的大型关键辅助设备安装了在线监测系统，各运行、检修班组均配置了测振仪、点温仪、转速表等先进监测设备。

根据设备点检分工原则，对设备的检测点制定了检测周期，点检标准和点检路线；对检测回来的数据图象进行分析，并出具监测报告；对有问题的设备除了及时通知有关专业外，还在标准格式的异常报告上，加以详细的文字说明；对应当引起注意的设备缩短监测周期，进行连续的跟踪监测，以便早发现、早处理，防止事故扩大。

另外在机组大、小修前一般都要求全面检查一次，为设备的检修提供参考依据，检修后再全面检查一次，以利对检修质量进行全面的评价。在机组启动过程中如有问题，也要对其跟踪监测，确保机组安全。

3.2 在线监测

状态检修要求在机组设备出现故障之前，及时提出检修请求，避免故障停机和不必要的负荷扰动，最大程度地提高机组的运行可靠性。显然，状态检修需要对机组设备的性能参数，运行情况进行连续跟踪和分析。＃2机组目前已安装实时在线监测系统，实现设备状况跟踪和分析。

3.3 加强培训、不断提高监测水平

设备状态监测工作的普及、深入和提高，关键在人员的素质。我厂非常重视状态监测技术人员的培训工作，采用厂内办班、厂外学习、请进来走出去等各种方式，不断提高监测人员的素质和业务水平。比如99年在处理#1发电机振动过大时，培训中心抓住机会在全厂范围内举办了振动讲座，请西安热工研究院的施维新高工授课。施高工在99年9月11日授课时并没有讲什么高深的理论，其中心内容就是诊断思路与诊断方法问题，诊断思路正确与否、诊断方法是否得当将直接影响诊断的准确性。这次培训让诊断人员受益匪浅，使他们的诊断水平跨上一个新的台阶。

我厂为适应新上两台机组的需要，于2002年对原输煤系统进行了改造，其中#6皮带新装一台电机，试运时振动高达230μm，施工单位和电机购置单位各执一词，通过测试，谐波能量集中于基频，这是转子不平衡的典型特征，但诊断人员并没有过早的下结论，而是按照诊断的思路与方法，首先检查了电机基础的动刚度，发现电机与基础之间的垫铁不平整、放置的位置不对，导致连接刚度不足；电机基础为钢架焊接结构，其支承刚度严重不足，为了证明这一点，将电机置于地面上试运，测得振动仅为12μm。因此确诊为新购电机本身没有问题，而电机基础的动刚度严重不足，应采取措施加固基础。施工单位对电机基础灌浆后，电机振动降至20μm以下。

2003年8月份，管理局在海洋设备年审时，检测到船舶公司151船#2柴油机发电机振动高达287μm，尽管谐波能量集中于基频，但诊断人员利用正向推理方法迅速而准确的将主导故障锁定为基础动刚度不足，为船舶公司解决一生产实际问题。应用状态监测及故障诊断技术所取得的效果

根据工作记录进行的不完全统计到目前为止，状态监测与故障诊断办公室共发现现场设备故障隐患182起，这无疑为我厂的安全生产、避免直接或间接经济损失发挥了重要作用。

1、现场动平衡真空系统测漏

据不完全统计，98年以来利用数采器进行现场动平衡达107次，汽轮机真空系统查漏28次，发现漏点多处，检修人员根据泄漏程度，借停机、大小修之际，进行了处理。这不仅延长了设备的使用寿命，而且彻底改变了过去请人来做动平衡和查漏的做法，为我厂节约资金120.2万元。

2、轴承故障

据统计，98年以来共发现轴承故障32次，通过跟踪监测、对症下药，都极大限度的延长了轴承寿命。其中较为严重的轴承故障有两次，至今使我们记忆犹新。2001年2月至4月期间，＃1机组甲吸风机运行状态极不稳定，自由端轴承轴向振动在40～180μm内波动，经频谱分析，结合相位测试与润滑油铁谱分析，认定该轴承内圈松动，检修时发现轴颈严重磨损，修补后，振动只有50μm；2002年7月，＃1机组甲吸风机按计划进行检修后，轴承座垂直、水平方向振动均不足30μm，但轴向振动高达204μm，且极不稳定，故障诊断人员利用正向推理方法，找出了故障所在，更换偏转的轴承后，振动降至20μm以下，使风机及时恢复运行。

3、电气故障

据统计，近几年共发现电气方面的故障隐患43次，为领导决策提供了依据。1998年7月27日故障检测人员运用红外线热成像仪进行设备例行检查时，发现#1主变压器110KV侧A相套管将军帽处最高温度62.1℃，与B相相同处温差26.4℃，当时进行紧急停电抢修，解体检查发现A相穿缆软线断线30余根，故障处因严重过热，穿缆软线已严重变黑，油质碳化严重，避免了一场重大事故；2004年9月22日，发现#1主变A相套管将军帽顶部温度高达108.6℃,最高温升80.6℃, 与B、C相相同处温差55.6℃，后经解体检查证实引线铜螺杆已严重变色。

这些隐患的发现与排除，给我厂带来的经济效益是无法估量的，但这无疑在我厂创建达标电厂和一流电厂的进程中起到了积极促进的作用，为我厂长周期安全、经济、稳定运行作出了重大贡献。结束语

篇7：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

船舶柴油机作为航运船舶的核心动力心脏, 它的安全稳定性能直接影响的航运的安全。事实上, 由柴油机发生机械故障所引起安全事故在海运事故中占据很大一部分。这些事故的发生不仅造成重大的经济损失, 同时严重的威胁到船员的生命安全, 因此在对船舶柴油机进行工作状态监测和诊断是一项必要的工作, 这样就可以尽可能的减少事故隐患, 及时的进行故障处理工作。柴油机故障诊断技术自诞生以来也经历了重大的变化, 从最初的事后维修发展到定时检测, 再到现代故障诊断技术的视情维修。但由于柴油机系统的复杂性, 目前其故障诊断与预报技术和相应装置尚难尽如人意, 需要作进一步的研究与完善。

2 柴油机的故障分类

柴油机是由许多零件组合而成, 其结构相当的复杂, 因此对于它所产生故障的部位也有很多种, 造成故障的原因也有着很多种, 并且零件之间可能发生的故障次数也不尽相同。下表1为相关的统计数据。

3 柴油机机械故障诊断处理

在进行船舶柴油机的检测和故障诊断的处理方法有很多种, 主要包括热力参数分析法、振动法以及瞬时转速法和油液分析法, 具体的相关分析法如下。

3.1 热力参数分析法

热力参数分析法主要是对柴油机的工作状态进行诊断, 主要依据是柴油机在工作时候热力参数。这些热力参数主要包括气缸压力示功图、润滑温度、排气温度以及冷却水进出口温度和排放等。热力参数主要是对柴油机的性能好坏做出判断, 通过这些饱含信息的示功图, 我们可以对指示功、压缩压力以及压力升高率进行计算, 这样为判断燃烧质量和气缸是否达到平衡提供准确的数据依据, 可以这样说, 示功图对柴油机工作时的监测有着重要的意义, 也常被运用到实际工作综合性监测过程中。录测示功图主要是通过测量汽缸中气体的压力变换来进行的, 也就是说获取曲轴转角和气缸容积的变化信号, 从而得到示功图。示功图的录取主要有着直接和间接两种测录方法, 直接测录方法主要是通过示功器来直接获取曲轴转角变化过程中的气缸压力, 再将其转化成相应的示功图;而间接测录法则是测量柴油机运行过程中其他物理量变化而得到气缸中压力, 在得到相应的示功图。事实上, 通过间接法可以避免对柴油机工作过程造成影响, 因此这种方法在某种意义上更受青睐。间接测录示功图目前常用的是通过测量缸盖螺栓应变来获取缸内气压, 换句话来说, 也就是通过缸盖振动信号来分析缸内气压。这种方法的优点在于能够全面的对柴油机各类故障了解的更加全面, 但是它的缺点是不能够很好的确定上止点, 同时对于压力传感器安装和通道效应有着较高的要求。

3.2 振动分析法

振动法主要是利用船舶柴油机在工作的时候产生振动, 通过获取这些振动信号的测试、数据分析和处理来对内部零件进行状态诊断。这种方法的优点在于它的效率和精准度, 并且能够实现在线诊断, 它主要有着3个基本环节。

信息采集:信息的采集主要是依靠仪器来进行的, 具体的又传感器以及相配合的放大器等二次仪表的选用安装, 只有保证这些仪器的质量和性能, 才能够以正确的方法来获取完整的信息。

信息分析处理:事实上, 我们获取的信息更多的是杂乱无序的, 因此需要应用信号分析和数据处理技术来对处理与柴油机原理、结构以及运动学和动力学知识, 从而将这些信息加以处理, 获得最直接和最有效的特征参数。

状态判断与预报:根据柴油机零件故障失效机理的振动特征, 配合柴油机制造、运转以及维修的知识和经验, 根据获取的特征参数依据, 对其状态进行诊断, 并对其发展趋势进行预报。

利用振动诊断有着一些困难, 主要包括以下几点。第一, 识别众多的较宽频率的激励力;第二, 柴油机中的运动件众多, 并且在机身中, 很难在工作时接近;第三, 由于柴油机中的部件不同, 因此各个部件激励的传递途径和其表面振动的贡献有所差别, 因此对于其识别有着困难;第四, 对于出现不同程度的机械损坏的运动件, 它的激励力如何变化的, 表面振动信号可否检测出来;第五, 相邻缸之间和本缸运动件间相互干扰的区别;第六, 对测量点间判断和选择。

3.3 瞬时转速法

柴油机的工作质量以及工作状态可以通过柴油机曲轴的瞬时转速的波动信号进行表达, 因此可以通过对瞬时转速波动信号来得到运行状态和相关的故障信息。不过这种方法同样也存在一些缺陷。例如, 瞬时转速波动虽然能够确定缸位不正常, 但是无法确定是什么故障所造成的, 这是因为对一转内角的变化捕捉, 需要有着高精度和高频率相应的测速设别, 这种设备比较昂贵, 同时安装和调试都比较困难。

3.4 油液分析法

在机械故障中, 润滑油中含有的铁元素可以判断金属部件磨损, 因此利用润滑油的铁谱和光谱分析法可以对柴油机运行状态监测。柴油机各运动副在运行过程中都会有着不同程度的磨损, 但是由于磨损的形式有着差别, 因此磨损的颗粒也有着区别, 这些颗粒存在于润滑中, 可以通过铁谱和光谱来测定金属, 以得到相关的故障信息。事实仅凭借单独的铁谱和光谱无法真正的对柴油机进行检测, 但是彼此都有着自己的优势, 光谱能够准确得到磨损元件的含量, 不过无法了解其形态, 而铁谱能够清晰的了解颗粒的形态, 却无法对有色金属进行判断, 它的分辨率也没有光谱高。只有将铁谱和光谱同时运用, 才能够用达到共同检测的效果。当然利用油液分析法也有着一定的局限, 主要是无法确定准确的测出故障缸位, 不能够进行实施监测, 同时油液分析的结果只是定性的进行分析, 存在较大的随机性。

对于上述介绍的4种柴油机机械故障诊断方法在一定程度上都有着缺陷, 实施上不管是哪一种方法都会存在局限, 不然就只会存在一种方法, 不过这并不妨碍我们去运用这些方法进行机械诊断, 并对故障进行处理。

4 结束语

根据柴油机监测结果, 进行状态监护。可以避免定期维修的弊病, 防止该修的部件不修, 酿成重大的事故, 甚至整台机器报废, 也可以杜绝不该修的提前修, 造成不必要的人力物力浪费, 甚至带来误拆装所造成的经济损失。

根据监测结果, 对柴油机进行使用保养, 发挥更大的效能。如根据状态按需保养三滤、增压器、中冷器, 达到主机输出功率大、耗油少、排放低等目的;根据状态监测更换机油, 节约机油, 避免因机油变质造成的机损事故等。

根据状态监测, 预报柴油机故障, 预报可能发生的故障和故障的部位, 从而及时采取措施, 加以排除, 这就大大提高机器的使用寿命和工作可靠性, 取得更大的社会效益。

参考文献

[1]吴欠欠, 王直, 董贺.故障树分析法在船舶柴油机故障诊断中的应用研究[J], 机械设计与制造.2009 (01) .

[2]张修东.船舶柴油机轴瓦损坏故障分析[J], 中国水运.2009 (01) .

[3]曹玉为.流动机械几类故障诊断方法的研究[D].大连理工大学;2000年

[4]邹俊杰.船舶柴油机涡轮增压器常见故障分析[J].南通航运职业技术学院学报;2004年02期

篇8：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

关键词： 电子调速板 PT泵 执行器

基本情况介绍

xx轮原为1993年德国建造的三用拖轮，船舶装有Cummins品牌的柴油机四台：一台带动首推进器，一台作为应急发电机应急供电，另两台用于船舶主发电机，均采用电子调速器（EFC）控制柴油机转速。首推柴油机对转速波动量要求不是太高，应急发电的柴油机也因使用时间较短，没有出现转速波动以至于跳电的故障现象。调速不稳故障主要表现在两台主发电机上，此种类型的船舶发电柴油机型号为：Cummins NTA855 G3。调速采用电子调速，即 EFC调速。每台主发电机单机最大功率360KW。工作温度，滑油：Max116℃，实际温度为98 ℃左右；淡水：Max93℃，实际温度为86℃左右 。

故障现象

两台主发电机单独使用时，出现频率波动很大，时间不规律，有时频率波动一段时间内正常，而有时频率波动不能正常，再并车换电很困难，时有导致跳电现象发生。经Cummins厂方服务商多次维修，更换电子调速板及执行器，再次工作一段时间后仍又出现同样毛病，没有能够提出解决故障的指导方案。这种不规律跳电现象给船舶航行带来不安全因素。

结构与原理

1、控制原理及各技术参数

从上面流程图中可以看出：日用油柜燃油通过双联滤器到浮子油柜，再通过磁性细滤器（过滤能力大于20微米杂质）及水滤器到PT油泵。增压后的燃油流经PT泵内部飞重连接的滑伐控制的油孔，到达执行器，燃油再由执行器精确地控制进入到各喷油器油腔。也就是说，为喷油器提供合适的燃油压力及正确的喷射时间来完成对柴油机转速的控制从而达到稳定发电机的频率。整个调速环节中，测速传感器测得脉冲信号到电子调速板，经其处理后输出直流电压信号来控制执行器的开度，达到调节进入喷油器的油量并保持油压稳定 ，以实现柴油机稳定调速。

2、测速传感器

工作温度：-55——+105℃

正常输出脉冲电压：DC2--5V ；安装要求测速探头与飞轮端 的间隙为0.7--1.1mm 。保养要求：定期检查、清洁、防止松动，避免引起影响测速信号。

3、电子调速板

采用模块、常闭控制方式。

输入电压为：24±6VDC。

输出电压：即为柴油机正常工作时到执行器上的电压 ：10---12V。

怠速电位器：调节柴油机启动运转速度，防止柴油机转速上生过快。

运行电位器：调节柴油机正常工作时的运转速度。

增益电位器：调节过大，柴油机反应速度灵敏，但是运转不够平稳；调节过小，外界负荷变化时，柴油机运转速度随之变化，不能即时调速。

调速率电位器：调节过大，调速特性软，并车困难；调节过小，调速特性硬，并车时负荷分配不均 。

4、执行器

执行器是高精度器件，对应于电子调速板，采用常闭式控制。工作电压：24VDC，线圈电阻随温度增大而增大 ，反应时间随温度增大而增加。工作温度要求最高不得超出125 ℃ 。执行器工作环境恶劣，要求燃油必须清洁。常闭式执行器寿命为2000——5000小时；燃油品质良好，执行器寿命可达10000小时以上，燃油品质不良，执行器寿命大大缩短。执行器是影响柴油机工作的重要元件。

5、PT 油泵（采用两极调速控制）

PT 油泵是由齿轮泵、油门轴、减震膜片、飞重机构等组成，其工作好坏由Cummins厂方专业技术人员在厂内进行校验，一旦调试好后不可随意调节，一般不会出现故障。

该船 PT油泵最大油量为114L/h，输出压力即进入喷油器油腔内的燃油压力为1.2Mpa。进入喷油器油腔中的燃油，其中有80%的燃油对喷油器冷却后通过单向阀返回浮子油柜。

6、浮子油柜的尺寸要求及作用

浮子油柜的尺寸要求：①吸入管距柜底至少25mm，防止油泵吸入沉淀物。②吸入管吸口距回油管入口至少300mm，防止大量回油扰动及空气释放不及被吸入造成柴油机转速不稳。③从日用油柜到浮子油柜加油管内径至少38mm，防止柴油机大负荷时油量供应不及。④透气管保持畅通无阻，有利于浮子油柜内的空气排除。⑤浮子油柜底部设置放残孔，以利于浮子油柜放残。

浮子油柜的作用：①浮子油柜的高度与PT油泵高度基本一致，如太高，长时间停车会造成燃油通过一些开启喷油器进入气缸后再泄露到油底壳滑油中污染滑油，并且柴油机再次起动时引起爆燃；高度太低，造成PT油泵吸油困难，同样不利于柴油机工作。②进入喷油器油腔的燃油80%再回到浮子油柜，大量的回油既冷却喷油器又加热浮子油柜内的燃油，防止环境温度太低造成寒冷地区当的燃油结冰。

故障现象及故障分析

1、故障现象

外界负荷不变时发电机频率不规律性波动，外界负荷突变时频率波动很大，柴油机在高负荷工作时，偶尔加负荷时频率一直下降，超过继电器的延时整定时间立即引起发电机跳电。

2、故障分析

根据以上对电子调速器的理论分析及各元件在实际工作中所起的作用，进行以下检查和调试。①燃油品质检查，油滤器检查换新，浮子油柜清洁，保证有足够的油量供应；②调速板检查、测量其输出电压正常，换用状况良好的调速板实验；③执行器拆卸清洗，检查其通断电源开关均正常，安装后保证其工作温度在正常范围内，并换用新执行器实验；④PT油泵减震膜片拆卸检查正常。再次起动柴油机实验，发电机频率仍然波动，PT油泵是由在试验台上专门校验，无法检查。将浮子油柜采取旁通的措施，经过试验，发电机频率马上稳定起来。⑤浮子油柜实际测量尺寸：浮子油柜高度260mm，总宽260cm，厚度150mm，且采取上部接回油管及日用油柜来的补油管、下部连接PT油泵吸油管。浮子油柜实际测量尺寸与浮子油柜设计的尺寸相比：PT油泵吸入管与回油管之间的距离小于300mm，不能满足浮子油柜设计尺寸的要求。PT油泵所供给各缸喷油器油腔中的燃油80%返回到浮子油柜，使整个浮子油柜内的燃油扰动起来，回油内空气不能及时排出，混入大量空气燃油被PT油泵吸入，造成的燃油压力波动超出了PT油泵减震膜片的减震能力，使得进入各缸喷油器的燃油压力波动，造成喷油器油压力的不足或不稳定，引起柴油机转速不稳定，致使发电机频率波动。浮子油柜供油给PT油泵，而发电机回油管回到日用油柜不再返回浮子油柜，这样也能达到保持两台发电机频率稳定。

3、故障原因

从调速环节分析，执行器所处环境比较恶劣，高温、振动、控制其开度的直流可变电压容易受到外界干扰，执行器调节开度小，对燃油质量要求高，不洁的燃油很易使执行器磨损或卡死，因此执行器是最易引起调速不稳的部件。

运转中的柴油机容易使测速探头表面蒙上一层灰尘，使检测到的脉冲信号转变成较低的2-5V直流电压信号受到干扰，是引起调速不稳的又一原因。

电子调速板一般不易损坏，但是通过调节其上部的增益电位器和其它功能钮可以消除由于其他原因引起的速度不稳的现象。

浮子油柜也是引起柴油机速度波动的一个重要原因。本船浮子油柜不满足设计尺寸的要求，在调速环节各元件均正常情况下，浮子油柜中燃油回油扰动和除气不及时引起的燃油压力不稳被PT油泵中的减震膜片消除。一旦调速环节各元件有任何元件不正常（主要是油滤器脏堵、执行器故障、外界负荷突变），并最终导致柴油机转速不稳定的问题处现。将柴油机回油引向日用油柜而不回到浮子油柜后，减少了除气不及时和回油干扰，使得柴油机转速能保持稳定。值得注意的是，将柴油发电机回油管连接到日用油柜不再回浮子油柜，由于日用油柜位置高，使得柴油机回油产生较高备压，停止柴油机运行可能滞后一段时间。

结束语

通过在船舶工作中所遇到的电子调速器故障及检修实例，总结以下几个方面：①定期检查执行器发卡、转速传感器，防止脏污或信号较弱、不稳定引起转速不稳定；②检查油路，消除浮子油柜回油扰动造成油压波动，防止系统吸入空气造成油压不稳定引起柴油机转速不稳定；③定期检查更换油滤器，保证燃油品质，提供足够的燃油供应，同时也是减少执行器磨损、延长执行器寿命、避免调速不稳定的最重要原因。

电子调速器（EFC）调速不稳定，历来是故障难题。使用环境不同，引起转速不稳定的原因千变万化，只要在实践中不断探索、总结总能找到解决问题的原因所在。

篇9：船舶柴油机监测及故障诊断技术论文

船舶柴油机的主要功能是为船舶提供电力和推进动力, 它是保证船舶航行安全、停泊和作业的最基本条件, 被誉为船舶的核心设备。在运行过程当中, 柴油机很难不产生故障, 而产因又有很多。当前, 主要是相关技术人员通过以往的经验查明故障原因, 由此找出可能产生故障的位置, 之后实施相关具有针对性的措施解决故障。这种方法易受到主观人为因素影响, 诊断故障需要的时间也较多, 准确性和效率都有待提高。建立故障树, 对柴油机进行故障诊断分析的方法, 力求摆脱经验维修和缩短维修时间, 避免传统方法在故障诊断过程中人为因素的影响, 研究采取故障树分析法对船舶柴油机提高快速的故障诊断的可行性, 能够大大提升查找故障的准确率和效率。

2 故障树分析法的原理

这种方法是采用逻辑的分析研究方法, 从具体到抽象和从抽象上升到具体的方法, 在具体而形象的过程中完成对日常和危险紧急的故障诊断分析研究工作。它的特别之处在于可以形象直观、富有逻辑、思路清晰、准确高效。采用这种方法可以把定量与定性分析联系到一起进行分析。这样一来既能够研究单个配件产生的故障, 又能够研究多个部件产生的故障, 能够更加准确、全面的对故障进行诊断。故障树分析法主要对一些复杂系统完成可靠性分析, 实际上这种方法运用的是一个逻辑推导过程图, 设计人员, 制造人员, 使用人员、维修保养的工作人员, 都可以很好地明白、运用这一逻辑推导图。根据相似的思路和原理, 能够设计出更有针对性的分析“树”, 来解决实际工作当中遇到的各式问题。“维修机器的故障树”, 可帮助人们做出合理、可行的最佳维修方案;“方案比较经济效益的决策树”, 能够更深一步提升某一方案的可信度和正确性, 从而提升了经济效益。

故障树分析法对产生的原因进行分类、确定每一产生原因的边界, 同时又能够把握各种原因之间的存在的联系, 充分体现了安全和维护性能问题研究的预测性、系统性、整体性和准确性, 按照最少的经费、更高的效率为标准来决定最佳方案, 是以提高工作效率、提升经济效益为最终目的的有机统一的管理活动, 是生产安全系统工程和维护管理工程的重要分析研究方法。

3 建立故障树

(1) 广泛收集并分析与产品设计、运行、维修等有关的技术资料。

(2) 明确故障事件, 确定顶事件。顶事件是指系统不期望出现的故障事件。

(3) 确定合理的系统边界条件。

(4) 建树。

在建立故障树时, 第一步要在第一行确定顶事件符号, 在第二行排列出造成顶事件产生的直接原因, 用合适的符号把它们进行表示, 利用准确的逻辑门符号把它们和顶事件进行连接。由此深入, 直到查明导致系统出现故障的全部诱因。这样就完成了一棵由顶事件作“根”, 中间时间作“节”, “树叶”是底事件的倒置的故障树。

4 船舶柴油机典型故障树分析

船舶柴油机在运行过程中, 可能会出现各种故障, 这些故障产因有很多。

4.1 因燃油系统造成的起动困难的故障树

柴油机在使用过程中启动难的问题是比较突出的, 而外部因素如气温、润滑油黏度等都会引起起动困难, 从而给柴油机的故障判断和故障元器件的定位识别增加了困难, 所以在这里默认为不受燃油系统之外的因素影响。根据船舶柴油机的燃油系统的组成和结构原理可从以下两大方面对故障产生原因进行阐述, 依据分析构建相关故障树。

4.1.1 低压油路的原因

(1) 日用油柜。产生的原因可为一油柜内油的量不足, 二油柜开关是关闭状态或是油柜空气孔发生了堵塞。

(2) 燃油管道。产生的原因可为燃油的管道出现了堵塞或发生了漏油。

(3) 燃油滤清器。产生的原因可为精滤器或燃油粗滤器产生堵塞。

(4) 输油泵: (1) 输油泵滤网发生堵塞; (2) 输油泵油阀粘滞、密封的不够严实或是弹簧折断。

4.1.2 属于高压油路的原因

(1) 喷油器。产生的原因可为喷油器针阀不能开动, 就不能向燃烧室喷油;开启针阀的压力太高;喷油器喷孔出现堵塞等。

(2) 喷油泵。产生的原因可有以下几点: (1) 驱动机缺少动力, 造成喷油泵内不能将燃油进行喷出。 (2) 调节油量的相关机构卡顿, 柱塞的转动量不合适, 不能提供充足的油量。 (3) 对出油阀门的密封不够严实, 使得供油量不够。

在故障树的分析中, 通常要用最小割集表示每一个故障模式。对柴油机启动难的成因分析中, 最小割集之间都是相互独立的, 只要其中一个故障原因存在, 顶事件就可以发生, 柴油机起动就困难。

根据上述4.1.1和4.1.2的分析, 用选定的符号将顶事件 (柴油机无法起动) 、中间事件和底事件连接起来, 构成了舰艇柴油机由于燃油系统原因无法起动的故障树。

4.2 曲轴轴承温度异常的故障树

曲轴轴承温度异常是柴油机常见故障之一, 而外部环境因素如加档、越拐等都会引起曲轴轴承温度升高或降低的波动, 从而给实际的故障判断和故障元器件的定位识别增加了困难, 所以在这里考虑到尽量消除船舶柴油机在运行中受外部环境的影响。下面将针对故障原因进行阐述, 建立对应的故障树。

4.2.1 由于个别轴承温度升高

(1) 相应轴承的位置变化。轴承位置的变化会影响轴承与轴瓦之间的间隙。间隙过大, 使润滑油不易保持;若间隙过小, 润滑油难以进入。导致轴承与轴瓦之间的滑油油膜难以形成, 摩擦加剧, 从而引起轴承温度升高。而在装配时, 曲轴中心线不对中或机座固定不牢都会引起轴承位置的变化。

(2) 轴承温度监控装置故障。温度开关的失灵导致轴承温度监控装置故障也会引起轴承温度的升高。

4.2.2 由于全部轴承温度升高

润滑系统的正常工作是所有轴承正常运行的一个先决条件。当所有轴承的温度都出现异常的时候, 一个最直接的原因就是润滑系统出现了故障。

(1) 滑油进口压力降低

滑油压力正常可保证滑油连续不断地充分供给各个轴承, 使之正常运转。而滑油压力不足必然造成轴承的急剧磨损, 甚至烧熔。

(1) 当前使用的滑油滤器主要有粗滤器和细滤器两种, 一般为双联式。可分别滤掉机油中较粗的和较细的杂质。当滑油滤器或滑油冷却器被脏堵的时候都会造成滑油滤器进出口压差大于标准压差, 从而引起滑油压力不足。

(2) 油泵出口压力降低。机油循环泵故障或者是油泵安全阀故障会导致机油的流量不足, 从而引起油泵压力的下降。

(3) 系统压力调节故障。滑油压力是通过滑油泵的压力调节阀来调节的, 当调节阀出现故障的时候就会引起滑油压力异常。

(4) 滑油品质。

(2) 滑油进口时温度高

温度过高会加剧滑油的雾化与氧化现象, 降低滑油的黏度, 加速滑油变质, 影响滑油的润滑效果。造成这一问题的主要原因有以下几方面:

(1) 调温阀失灵。通常是利用滑油冷却器的调温阀来调控滑油的温度。如果调温阀的感温元件或执行元件产生了问题就会使其失灵, 无法正常工作, 从而会导致滑油进口温度升高。

(2) 滑油积压的污垢。由于长期不清洁滑油污垢会对滑油冷却器的热交换能力造成影响, 进一步无法完成对滑油的冷却。

5 结束语

故障树分析方法能够直接把船舶柴油机的故障现象与产生原因联系在一起。运用这种方法, 能够摆脱对故障判据界限不清、问题归属不完全、发生概率评估不够等问题。由于故障分析法包含的因素多, 需要有实践操作经验的管理人员与专业维修人员的密切配合。因此, 只有经过实践工作中的不断丰富和发展, 才能适应和满足实际工作要求。可以进一步把计算机忘咯技术与故障分析法结合在一起, 建立更加全面、系统的新型故障诊断和排除机制, 为系统或机器进行更为有效的故障诊断服务。

参考文献

[1]林颖毅, 葛晓峰.船舶柴油机故障诊断中的故障树分析[J].中国水运, 2009 (07) :130~131.

[2]陈永旺.故障树分析法在16V 280柴油机燃油系统故障诊断中的应用[J].机械研究与应用, 2010 (3) :85~86.

篇10：柴油机常见故障诊断及排除

关键词：柴油机；水温；超负荷；漏油

中图分类号：U226.8+ 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-16-36-1

1 柴油机水温过高

1.1 故障现象

柴油机多数都是水冷系统，经过水的循环带走热量达到冷却的目的，一些单缸柴油机由于采用的是自流蒸发式冷却，水箱中的水沸腾是正常现象，不属于水温过高。但如果是循环式冷却的，水温表指针经常达100℃以上，这时也有“开锅”情况发生，就要注意水温过高而发生故障，应及时进行检修，查清故障原因，并及时排除。

1.2 故障原因

1.2.1水泵失去泵水作用 先要分析是不是水泵失去功能，特别是在北方，冬天气温较低，机车工作完后，冷却水没有放干净，泵体内有残留，晚上低温下会冻冰，致使水泵体中的叶轮和内壁之间结冰膨胀，导致叶轮无法运转，第二天，如果不能把这些冰融化，柴油机起动后，冷却水无法在管道内循环开来，热量带不走，水温很容易过高，而出现“开锅”现象。另外，固定叶轮的销钉折断或松脱，水泵轴转动而叶轮不动，水泵就停止泵水，冷却水不循环，导致水温过高。

1.2.2 冷却系统中水量不足 要检查水箱中的水是否过少，或者是冷却系统的管道是否有漏水的地方，或者管道长时间得不到清理，一些水垢或脏物很容易造成管道堵塞，而影响冷却水的正常循环流动，这些情况都会造成冷却水量不足，而使水温升高。

1.2.3 风扇运转故障 如果风扇的皮带老化变松，就会出现打滑及断落的情况，导致风扇转速下降，起不到风冷的作用，再有风扇叶片如果出現破损扭曲，都会使风扇工作不良，引起水温过高。

1.2.4 气缸与活塞配合间隙过小 气缸套与活塞之间的间隙过小，活塞环切口间隙过小及活塞连杆组安装不正，这些情况都会加大活塞组与气缸套间的摩擦，致使润滑不好，摩擦产热过多，导致水温升高，这种情况很容易产生粘缸情况，造成巨大损失。

1.2.5 节温器失灵 节温器起到调节循环的作用，如果节温器损坏或破裂，就会失去测温的作用，当水温高到70℃以上时，节温气也不能起作用，这时水阀得不到控制开启或是开得不够大，冷却水不能进入散热器进行大循环，水温很快就会升高到100℃以上。

1.2.6 供油时间过晚 柴油机是完全凭压力，压燃雾状柴油，有个供油时间问题，如果供油过晚，压力不到，柴油就不能充分燃烧，柴油机会过热，缸盖底面温度升高，导致水温过高。

1.3 检查判断

针对以上导致柴油机水温过高的原因分析，在出现水温过高情况时，可以根据以上几种情况进行分析判断，做针对性的检查，从水泵、冷却水、风扇、缸套与活塞配合间隙、节温器、供油时间等方面进行排除，找到产生高水温的原因所在，然后进行排除，或更换部件，或进行维修，根据故障产生的具体原因采取针对性的措施。

2 柴油机冒异烟故障分析

2.1 柴油机冒黑烟

冒黑烟是由于柴油雾化后没有燃烧便被排出缸体，这种情况的产生有三种情况。一是供油量过大，柴油机处于超负荷运转时常冒黑烟；二是喷油器的喷油压力低了，喷出的油雾化程度达不到燃烧的程度；三是供油时间过晚，发动机缸内温度过低，达不到燃烧点。

排除方法：负载运行过程中发现柴油机冒黑烟，就轻踏油门踏板，减少供油，使缸体内的柴油充分燃烧，控制油门供应，保持正常运转；如果喷油器压力过低，就对喷油器进行检查，看其是否能正常工作，如果出现问题，要及时更换，确保供油压力正常；如果供油过晚，要进行供应提前角调节，确保提前角在16°～19°之间的范围，确保供油时间准确到位。

2.2 柴油机冒白烟

柴油机冒白烟，是雾化的柴油没有充分燃烧就被排出缸体，冒白烟的主要原因有三种。一是喷油嘴故障，喷油压力低，雾化效果不好；二是油路中有大量空气，或是柴油中水分过多；三是供油时间过晚，与冒黑烟的原因是一样的。

排除方法：喷油压力低多数可能是喷油嘴出现故障，一般要进行更换新的，保证喷油压力；对油路进行检查，排净管路中的空气，在使用柴油时，要用正品柴油，避免用到含水的柴油；检查供应提前角，如果发现供油不到位，要进行调节，确保供油时间在合理范围之内。

2.3 柴油机冒蓝烟

正常柴油燃烧充分或不充分都不会产生蓝烟，蓝烟的产生主要是有机油燃烧，如果柴油机烧机油，一定要引起足够的重视，及时排除，避免造成更大损失，其主要原因有三种。一是活塞环对口相对了，没有错开，机油进入缸筒；二是空气滤清器中油盘油位过高，超过了环槽高度；三是导管与气门杆之间的间隙过大。

排除方法：如果活塞走对口了，要进行调整，使其开口错开一定的角度，一般是错开120°或180°，错口时要注意环口要离开活塞销孔和侧压力较大的方向；检查空气滤清器中油盘位，如果超过环槽，要把油位降下来，降到环槽高度以下；如果导管与气门杆之间间隙过大，要进行换件处理，保证间隙在合理的范围之内，一般为0.05毫米～0.12毫米。