上海中船三井造船柴油机有限公司 上海 201306
摘要：随着航运产业的发展，船舶机械建造也取得了进步，在柴油机应用的过程中，机械故障较为常见，对船舶的正常运行造成了极大的影响。因此，关于船舶柴油机主要机械故障诊断和解决方法的探析具有重要的意义。本文首先对船舶柴油机机械故障进行了概述，详细探讨了船舶柴油机主要机械故障诊断和解决方法，旨在确保船舶柴油机的正常运行。
关键词：船舶柴油机；故障诊断；解决方法
在船舶动力装置中柴油机属于一种最为重要的机械设备，然而因为柴油机具有十分复杂的结构，再加上非常恶劣的工作条件，因此其很容易出现各种故障。如果船舶的柴油机出现故障，除了会使整个船舶动力装置的工作受到影响，导致发生重大的损失之外，还会对船舶的安全产生危害，最终使船舶各项性能的正常发挥受到极大影响。所以及时发现和诊断故障具有十分重要的作用，其能够使柴油机工作时的可靠性和安全性得以全面提升，同时还能够起到降低维修费用、减少各种损失的作用，并且可以有效的预防各种突发事故。
1 船舶柴油机机械故障概述
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到航运的安全，因此对于船舶进行机械故障诊断是完全必要的，只有找到机械故障的发生点，才能够有效的排除故障，保障船舶柴油机的安全良好性能。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 对船舶柴油机故障分析
2.1故障类型的分类
船舶柴油机故障形式有多种，将其进行分类，可以分为三个类型：（1）结构性原因。这一类型的原因主要包括设计以及选材的不合理，导致船舶柴油机出现故障。容易因选材出现故障的如高压油管、喷油器、曲轴轴瓦、排气阀和控制系统中的多位多通阀阀芯等。（2）工艺性原因。任何一道安装工艺或步骤都有严格的要求，安装误差范围严格执行，做到精益求精。如果基本的工艺要求不能达到，自然生产出来就已经存在了缺陷，在运行过程中缺陷会逐渐被放大，最终导致柴油机出现故障甚至损坏。（3）管理原因。在实际的操作中，操作者违反操作规程或疏于进行日常维护保养，导致主机运行工况逐渐恶化，最终导致柴油机损坏。
2.2船舶柴油机在故障发生的预兆分析
在船舶柴油机在故障发生之前，一般会有一定的预兆。首先，会出现各种压力、温度偏离正常值；其次，柴油机的性能所下降，比如柴油机在额定转速下，排温逐渐升高、油耗增加、排烟管冒黑烟、出现异常振动或噪音等；最后，操作性能方面，如启动压缩空气消耗量增加、倒车换向不及时、转速不稳定、柴油机无法启动或单缸不发火等现象；另外，出现漏油漏水现象，如柴油机曲轴箱中的润滑油液面出现升高或滑油出现乳化现象。排烟管冒白烟等。各种不正常想象都预示着机器可能或者已经出现故障，如果不及时查明原因，可能导致更加严重的故障发生。
3 船舶柴油机故障产生的原因
3.1操作方面的原因
由于违章操作造成的船舶柴油机故障，在船舶柴油机故障中占有很大比例。这其中有思想上的疏忽，技术上的不熟悉，也有错误的习惯做法。常见的违章操作有以下几个方面：①启动时间过长。②冷车启动不经过暖车便快速加大负荷运转。③磨合不充分便高负荷运行。④带负荷急停车。⑤油面不足开车。⑥水面不足开车。⑦超负荷或者超速运转。⑧水温油温不正常而继续运行。
3.2维护保养方面的原因
未按照规定进行维护保养也容易造成故障。常见的故障原因有以下几个方面：①添加或更换新机油不及时。②清洗机油滤清器不及时。③清洗柴油滤清器不及时。④清洗空气滤清器不及时。⑤检查调整气门间隙不及时。⑥检查调整供油提前角不及时。⑦检查调整喷油器不及时。
3.3维修中拆装方面的原因
拆装错误也是引起船舶柴油机故障的重要原因之一。其中有以下几个方面：①喷油器垫片安装不正确。②气缸衬垫安装不正确。③齿轮啮合不正确。④有关配合间隙超值。⑤活塞环安装位置不正确。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4 船舶柴油机主要机械故障诊断的解决方法
4.1对设备运行工况进行监测
现代的船舶柴油机安全运行的监控系统已经相当自动化，基本都配备有机舱检测系统及主机遥控系统。机舱检测报警系统可以将影响主机运行的各种性能参数集中的反馈到集控中心。如出现异常情况，系统将会自动报警。但实际运行中，经常会出现误报警或出现异常情况而不报警的情况。所以运行管理重点需要保障各种检测设备及传感器处于正常工作状态，定时对各类传感器进行维护保养。另外除了自动检测报警系统外，主机机旁还有一套机械式仪表系统，机械式仪表工作相对稳定直观，不易发生故障。在日常运行管理的过程中，需要经常核对机旁与自动监控系统的参数是否一致，发现误差较大时，需要及时消除，否则可能会造成误判，延误处理故障的时机，造成不可逆转的损坏。
4.2基于神经网络的船舶柴油机故障诊断技术
基于网络神经的船舶柴油机故障诊断技术主要是利用对诊断经验和故障实例的学习和训练，然后通过对分布在网络内部的连接权值的利用将故障诊断知识技术表达出来，其具有相似归纳能力、模式匹配能力以及联想记忆能力等。现在在船舶柴油机故障诊断中神经网络的运用主要包括以下几个方面：首先是在故障诊断中直接运用神经网络，要将其中关键参数挑选出来作为输入层，将其中的故障参数挑选出来作为输出层，通过对典型样本学习所得权值的利用实施有效的模式识别；其次是自适应神经网络模式识别，其主要是通过对神经网络并行处理和分布式信息存储的利用将模式识别中提取特征和建模的麻烦避开，这样还可以将不恰当的特征提取和模式不符合所导致的种种问题消除掉，因此在识别故障的时候更加方便；再次是神经网络信号处理，在信号处理的过程中运用神经网络主要是对其智能化识别和最优化算法的特点进行利用；第四是模糊神经网络，模糊神经网络的非线性拟合和学习能力具有非常高的准确性；最后是专家系统和神经网络结合识别，大量的研究表明，只要专家系统和神经网络可以实现完全的结合，做到取长补短，就可以将神经网络自身存在的一系列问题很好的克服掉，最终能够实现完美的结合。
4.3柴油机运行气缸出现异常敲击声音
柴油机运行过程中出现异常敲击声主要的原因有两种，一是缸内运动部件松动、间隙超标等原因，造成零部件间的相互撞击；另一种是燃烧故障造成的敲缸，如喷油定时过早、喷油器雾化不良或漏油导致燃烧滞后而产生的敲缸。由于以上两种敲击声产生的机理不同，可通听诊法，并结合相关参数来判断，或者通过排除法按故障发生的可能性从高到低逐项拆检排除，直至发现问题所在。发现松动零部件的，需按扭力要求重新上紧，如是燃烧方面的原因，需检查喷油提前角是否符合要求、检查雾化器的喷油效果及雾化器的密封状态，如发现问题，及时调整或更换备件。
4.4柴油机排气温度过高
柴油机排烟高主要有两种情况：喷油器雾化不良或漏油，导致燃烧滞后；扫气箱扫气压力低或者扫气温度过高，可能是空冷器空气端堵塞造成压力低或者冷却水端结垢，冷却效果不佳导致扫气温度偏高；增压器效率低。可能是增压器叶轮积垢或叶轮损伤，导致压气效率减低。我们可以通过定期拆检清洁相关部件，保证各零部件处于最佳工作状态。
4.5基于专家系统的智能化船舶柴油机故障诊断技术
基于专家系统的智能化故障诊断技术属于一种非常常见的智能化船舶柴油机诊断技术，其主要是通过对研究领域中专家的专业知识的利用解决各种问题的一种智能系统。作为专家系统的分支，故障诊断专家系统的核心主要包括解释部分、推理机、知识获取部分、知识库等几个部分。很多的诊断型专家系统在知识表达中都是通过产生式规则和框架来进行的。从诊断推理方面来讲，基于专家系统的智能化的船舶柴油机故障诊断技术对研究推理模型和推理逻辑更加注重。作为一种可以使系统复杂性得以降低的方法，模糊逻辑在近期被广泛的应用在了专家系统的逻辑推理中。最近有研究人员将一种基于模型的知识库理论提了出来，从根本上改变了推理机制，比如可视觉模型、定性护理模型、神经网络模型等，因此极大的推动了人工智能领域的不断发展。
5 结束语
综上所述，关于船舶柴油机主要机械故障诊断和解决方法的探析对提高船舶柴油机的稳定性具有十分重要的作用。因此，必须进一步提高和完善船舶柴油机主要机械故障诊断的解决方法，这样才能促进船舶行业的发展。
参考文献：
[1]吴建强.浅析船舶柴油机主要机械故障诊断和排除[J].科技创新与应用，2017，13：121.
[2]张仕海.船舶柴油机振动故障诊断研究[D].上海海事大学，2004.
[3]柴艳有.基于核学习理论的船舶柴油机故障诊断研究[D].哈尔滨工程大学，2012.
[4]潘永波.基于流形学习的柴油机振动故障诊断方法研究[J].现代制造技术与装备，2015，06：179-180.
[5]闫少华.浅谈船舶柴油机主要机械故障诊断和排除[J].珠江水运，2016，05：84-85.
[6]罗存刚.基于神经网络的船舶柴油机远程故障诊断研究[D].大连海事大学，2009.
[7]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，2013，2410：1413-1419.
[8]范明照.船舶柴油机主要机械故障诊断和排除[J].珠江水运，2009，03：51-52+56.
[9]臧军.船舶柴油机故障诊断系统的研制[D].中国舰船研究院，2011.
[10]殷伟.基于船舶柴油机冒黑烟的故障诊断的研究[D].华南理工大学，2016.
论文作者:廖德余,钟应华
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第24期
论文发表时间:2019/6/21
标签：柴油机论文; 船舶论文; 故障诊断论文; 故障论文; 神经网络论文; 专家系统论文; 机械论文; 《建筑细部》2018年第24期论文;