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1、船舶柴油机监测与故障诊断技术现状及发展趋势杨建国,王晓武(武汉交通科技大学,武汉430063)摘要:本文介绍了国内外船舶柴油机监测与故障诊断技术的现状、技术难点及应用,重点介绍了振动和热力参数诊断法及其发展趋势。关键词:诊断技术;振动;热力参数;柴油机中图分类号:U664.121文献标识码:ACurrentSituationandDevelopingTrendofConditionMonitoringandFaultDiagnosisTechniqueforMarineDieselEngineYANGJian2guo,WANGXiao2wu(WuhanTranspor
2、tationUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430063,China)Abstract:Thispaperpresentsthecurrentsituation,thetechnicalproblemsandtheapplicationsofconditionmonitoringandfaultdiagnosistechniqueformarinedieselengines,andespeciallyin2troducesthemethodsofthevibrationandheatparameterdiagnosis.Ke
3、ywords:DiagnosisTechnique;Vibration;HeatParameter;DieselEngine船舶柴油机是船舶的动力心脏,也是船舶机械系统中故障最多的系统,其安全可靠的运行是船舶安全运行的基本保证。由于柴油机的结构复杂,工作条件恶劣,且随着强载度的提高,发生故障的可能性极大,一旦发生故障,不仅会影响整个动力装置的工作,造成巨大的经济损失,而且会危及人身安全,造成严重后果。据日本船级社对220余艘船舶10年故障统计分析表明:目前船舶柴油机的故障率大约是每小时0.4×10-3次。因此,船舶柴油机的可靠性管理、监测和诊断技术的研究是一项重要的研
4、究课题。目前船舶柴油机的维修方式按定时维修——即根据柴油机的运行时间进行维修,存在着以下弊端:1)过剩维修,在柴油机达停检或小修时,拆检后未发现故障而产生过剩维修,重新组装将人为地破坏处于良好润滑条件的零件摩擦状态,增加磨合期,加大故障率。收稿日期:1998212225作者简介:杨建国(1959-),男,武汉交通科技大学教授.42中国航海1999年第2期2)缺乏事故预见能力,无法预见在两次检修期内发生的机械故障。3)维修成本高。为了减小上述弊端,必须采用监测与故障诊断技术来提高船舶柴油机的安全性、可靠性和维修合理性。电子技术、检测技术、信号处理技术和计算机等技术的发展
5、,为柴油机监测与故障诊断技术提供了必要的技术手段,使之不断地发展和完善,并逐步从研究阶段向实用化阶段发展。采用故障诊断技术可以及早发现故障征兆,进行视情维修,不仅可以防止突发事故,保障船舶安全,而且可以减少维修费用,提高设备的利用率,并带来巨大的经济效益和社会效益。本文将介绍国内外船舶柴油机监测与故障诊断技术的现状、技术难点及应用,重点介绍振动和热力参数诊断法及其发展趋势。1常用的诊断方法及特点、技术难点对于船舶柴油机监测与诊断的方法是多种多样的,目前主要有振动法、热力参数分析法、油液分析法、压力波分析法、瞬时转速法、温度分布法及红外测温法等,但最常用的是热力参数分析
6、法、油液分析法和振动分析法。1.1热力参数分析法[1]利用船舶柴油机工作时热力参数的变化来判断其工作状态,这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。热力参数分析法着重对柴油机性能好坏作出判断,在这些参数中,示功图包含的信息量最多,根据示功图可以计算指示功、压力升高率和压缩压力,可以判断燃烧质量的好坏及各缸是否功率平衡。但示功图的测量难度大,特别是压力传感器的寿命及可靠性是利用示功图诊断其性能的主要问题。1.2油液分析法综合利用铁谱分析、油品化验、含铁量检查,通过对润滑油中磨粒浓度、磨粒形状及大小的变化、油质的变化、含铁量的变化,进
7、行整体磨损状态分析,来判断柴油机的磨损状态及故障状态。油液分析主要分为两大类:一类是油液本身物理化学性能的分析;另一类是油液中不洁物质的分析技术,包括铁谱分析、光谱分析和颗粒计数法等。在柴油机机械磨损监测中,常用的光谱分析是原子发射光谱,即根据光的波长和亮度测定油样中所含磨粒的元素和浓度,铁谱分析是利用高梯度强磁场的作用,将磨粒从润滑剂中分离出来,并按其粒度有序地沉积,用铁谱显微镜等手段观察分析,再根据磨损的机理,判断出机械设备的磨损状态。在具体实施上,油液分析提取信息十分方便,可以避免声振技术存在的频谱干扰等不足。但光谱技术诊断的价格昂贵,铁谱技术
