船舶柴油机活塞环故障分析Microsoft Word 文档 (3)DOC
目录
1. 活塞环的工作条件----------------------------------------------2
2. 活塞环的主要故障----------------------------------------------3
3. 影晌活塞环工作的主要因素--------------------------------------4 3.1活塞环硬度和缸套硬度匹配------------------------------------5 3.2活塞环搭口间隙----------------------------------------------6 3.3活塞环和缸套的几何配合状况----------------------------------7 3.4活塞环槽----------------------------------------------------8 3.5燃油品质和气杠油量------------------------------------------9 3.6日常维护修理------------------------------------------------10 结束语------------------------------------------------------------11 参考文献----------------------------------------------------------12
内容摘要
活塞环是柴油机燃烧室的组成零件之一。具有保持活塞与气缸套之间有效密封的作用和将活塞热量传递给汽缸壁的散热作用，以及调节气缸润滑油的作用。活塞环又是柴油机的易损零件。主要损坏形式有：过度磨损、折断、粘着、和弹力丧失等。此文通过对活塞环故障实例的分析，阐述了产生故阵的主要原因和主要影响因素，对日常运行管理提出了切实可行的建议，还对新型活塞环磨损监控系统作了简单介绍。
关健词活塞环搭口间隙故障维护管理影响监控
前言
活塞环的主要作用是密封燃烧室，保证活塞到达上止点时，燃烧室内的新鲜空气有足够的温度和压力，满足燃油自燃的温度，并使燃烧迅速、及时和完善;切实保证气缸内高压燃气膨胀作功而不泄漏，对燃油燃烧和柴油机的工作状态起着至关重要的作用。众所周知，活塞环的密封作用，是靠活塞环本身的弹性，和在气缸内气体压力的作用下紧贴于气缸壁和活塞环槽平面来实现的。但是，活塞环和气缸套这对摩擦副工作条件非常恶劣，摩擦损失占到整个柴油机摩擦损失功率的55%---65%。活塞环运行中的管理和维护，对保证柴油机的安全可靠和经济运行显得尤为重要。
第一章活塞环的工作条件
船用十字头式长冲程低速柴油机中，每个活塞大约有4--6道气环。第一道活塞环直接受到高温高压燃气的作用;其它环由于燃气经活塞环的搭口，气缸壁面和环槽处的漏泄，也受到燃气不同程度的作用。通常气缸内气体经上两道气环密封后，第二道环下方气体压力下降到气缸内压力的10%左右。因此，密封的主要作用是靠上面两道气环。
工作中，活塞环被活塞带动相对于气缸套做往复运动。由于气体压力，活塞往复运动的惯性力，活塞环与气缸套之间产生的摩擦力，以及活塞横向振动和气口挂碰等作用，使活塞环在环槽中产生十分复杂的运动，其中有:轴向运动、径向运动、回转运动，扭曲振动等。由于气缸套壁面失国、存在锥度，活塞环在本身弹力作用下还要产生张合的交变运动。
活塞环在高温高压下工作，润滑条件较差，运动状态十分复杂，使环同气缸套及环槽之间产生严重的磨擦。柴油机运行中，还会因燃烧不良，滑油过多将活塞环粘着在环槽中，使活塞环失去密封作用，甚至损坏。
第三章影响活塞环工作的主要因素
3.1 活塞环硬度和缸套硬度匹配
通常SULZER主机缸套有两种类型，一种硬度相对较硬，另一种则较软。一般欧洲和中国的专利厂均生产后一种缸套，而日本的制造厂则生产前面一种。对应于两种缸套，配备有各种硬度的活塞环，如果选择不当，则会造成缸套磨损过快，或是活塞环磨损过快。应当首先了解主机现装缸套的硬度，然后再决定订购什么硬度的活塞环，不能盲目订购，以免造成异常磨损，带来损失。
3.2 活塞环搭口间隙
活塞环的搭口间隙可以保证活塞环在工作时有足够的受热膨胀余地，同时可以使活塞环在正常工作时有一定的周向运动。
活塞环搭口间隙过小，会使活塞环在工作时的热膨胀受到限制而在搭口处产生挤压，从而容易在搭口的对侧发生环的折断现象。
由于活塞环和气缸套在运行中会产生磨损，环的搭口间隙会逐渐增大。活塞环的径向力，主要是环自身的弹力，和气体作用在环背的气体力。搭口间隙的存在使气体力的合力方向朝环内圆面分体，如图1所示。
当搭口间隙过大时，会在搭口的对侧产生较大磨损，同时也图1活塞环受力图使环的径向厚度减小，弹性降低，严重时造成环的断裂，如果环槽结碳严重则容易发生环粘着故库。
3.3 活塞环和缸套的几何配合状况
随着柴油机的运行，气缸套会产生不均匀磨损，在周向和轴向会分别产生椭圆度、锥度和不圆柱度。活塞环在气缸内上下运动时，活塞环会产生周期性的张合运动;同时活塞环的椭圆度同缸套的椭国度不可避免会有误差，特别是换用新的活塞环后，在活塞环和缸套的密封配合面上会产生不同程度的漏光度。通常要求新的活塞环安装在气缸中时总的周向漏光度要小于90度，连续漏光度要小于30度，在搭口两侧的30度范围之内不能有漏光，一般质量好的新活塞环都能达到上述要求。
图2
检查安装新的备件活塞环时，必须认真检查环的几何尺寸(厚度，高度，直径等)及表
面光洁度，尤其注意检查弹性。弹性的大小检验可通过用力将自由状态下活塞环的搭口闭合或将开口增大一倍，看其放松后开口间隙的变化量是否小于原开口间隙的10%，否则弹性过小。也可以将备用环标准环共同施加相同的力，比较图2备用环检查示意图两环开口间隙的大小，其方法如图2所示。
3.4 活塞环槽
柴油机在运行过程中，活塞环不仅随着活塞在缸套中作上下往复运动，而且在环槽内作着径向的、周向的复杂的交变运动，支持、制约活塞环的环槽的形状，影响甚大。活塞环槽的磨损主要由于活塞环在槽中的扭曲变形引起。由于长期使用，在活塞环的扭曲作用下活塞环会产生不均匀磨损;同时，活塞头部在工作时会受热变形使环槽缩小且向下倾斜，影响活塞环同环摘的正常配合，使环在环槽中呈倾斜状态。因此，在吊缸检修时要仔细测量环槽的几何尺寸，如图3所示。
若发现环槽倾田3环枪几何尺寸斜过大或磨损过大形成了凸台时，应用手持砂轮将凸台磨平或送厂进行恢复性修理。查阅某轮主机的检修记录，发现某缸连续几次吊缸都是由于第4道活塞环断裂，而且运行时间都很短。吊缸发现该环槽已经磨成喇叭形.环槽下表面异常磨损并呈明显的锥形，活塞环换新只运行650小时左右就粉碎性断裂，最后只好更换活塞头。
3.5 燃油品质和气缸油量
爆发压力与压缩压力之差，对活塞环的影响很大。不同产地、不同标号的燃油，理化性能相差甚大，而燃油的品质对爆发压力的影响是相当直接的。由于加油港经常变动，船上常使用不同国家、厂家的燃油。因产地和炼油工艺的不同，其性能指标也不同，不能使用同样的方法对燃油进行处理(例如分油机比重环直径的大小，对不同比重的燃油，在不同加热温度时有不同的要求)。燃油中的灰分过高，将加剧活塞环和缸套的磨损，必然影响柴油机的燃烧过程，造成燃烧室内温度过高。
过多的气缸油，由于泵油作用在环槽处形成积碳，当气缸内温度过高时积聚的滑
油燃烧，为活塞环的枯着和折断创造了条件。
3.6 日常维护修理
做好各项日常管理工作，对避免活塞环故障有重要作用。
正常运行过程中，要控制冷却水、冷却油等的温度和压力在要求的范围内，同时要注意参数的比较，最重要的是各参数的变化速度;定期侧量示功图，通过分析压缩压力，最大爆发压力，燃烧始点，负荷分配等，判断燃烧过程的好坏和气缸、活塞环等零部件的工作状态;发现有故障预兆，要及时查找原因，并采取相应处理措施。
长期低负荷和超负荷运行都不是科学使用主机的方法。前者是操作者对主机缺乏认识，心中没底，追求暂时的太平，消极被动管理，将会引起恶性循环;后者则是盲目开英雄车，工作于超负荷区域，加快了活塞环的磨损。该主机制造厂规定，转速超过200r/min即为超负荷。
能否形成理想的润滑，主要取决于摩擦副的运动形式、速度以及润滑油的性能等因素。活塞环在气缸套内全行程运动中的速度始终在变化(在上下止点的运动速度为零)，同时受到高温燃气的冲击作用，因此很难形成良好的润滑，这是活塞环工作条件恶劣的重要原因。尤其是活塞在上止点附近，润滑状态处于边界润滑，有时甚至是干摩擦状态。正常情况下，活塞头部和缸套之间不会产生摩擦，随着柴油机的运行，在活塞头的周围会产生积碳，这些积碳硬度大且难以清除，积碳的增多使活塞头部的直径增大，当活塞在气缸内运动时，头部的积碳同气缸套之间产生摩擦，不但会使气缸套的磨损率增大，同时会严重破坏润滑抽膜，使活塞环的磨损率明显增大。柴油机低转速、低负荷工作或进出港频繁用车，应适当增加气缸注油量。SULZER RTA 主机说明书比较详细的介绍了气缸油的正常供给量。每次调整的变化量最好不要超过0.05克/马力小时(0.068g/kw·h).
无论新船还是老龄船，适当延长磨合期，保证运行期的各参数在适当范围之内，对保证柴油机的正常运行和使用寿命，都至关重要。在柴油机换用新的缸套和/或活塞环后，一定要保持低速、低负荷下磨合足够的时间，同时在磨合期内要加大气缸油的注油量,这样可以避免在磨合期内，活塞环和气缸套表面由于形状和粗糙度等没有完全匹配，而使摩擦面过热发生过度磨损或拉缸。
结束语
活塞环故障，原因是多方面的，必须综合分析。预防措施是必须规范维修和使用，增加监控设备，丰富监控手段也是重要方面。
随着现代柴油机监控技术的发展，如油液分析技术，磨损监控技术，缸套油膜监控技术等新技术已经在新船上得到应用，这为轮机员分析判断活塞环及其缸内的工作状态提供了有利的依据。
当然，新技术也存在一些不完善的地方，像上述的SIPW A-TP系统有时误报普则会给轮机管理人员带来麻烦，但是如果由此把该系统看成累赞则是不可取的。然而过分依赖监测系统提供的数据也是不可取的，只有将自己的判断与监测系统提供的数据结合起来综合分析，并通过适当的拆检加以佐证，这样才能提高轮机管理人员的科学管理水平。
参考文献
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船舶柴油机故障在线诊断仿真技术研究 蔡振雄,黄加亮,翁泽民(集美大学轮机系,福建厦门361021) [摘要]提出了船用柴油机的主要部件、易损件的运行性能采用微机自动 巡回检测,并与正确值比较的方法,来达到故障在线自动诊断的目的.在此基础上,把仿真以及神经网络技术直接应用于柴油机故障在线诊断系统, 建立船用柴油机症状与故障样本集,作为神经网络故障诊断的专家知识库,以实现船用柴油机故障在线智能诊断,从而提高故障诊断的及时性和准确率,减少误诊. [关键词]船舶柴油机;在线监测;智能诊断;仿真技术;神经网络技术 [中图分类号] U664.121; TK418 [文献标识码] A0
引言 早期船舶轮机员对船用柴油机的故障诊断,一般通过一些常规的普通仪表、仪器、化验并结合看、摸、听、闻等传统的简易手段对含有故障的柴油 机及系统进行离线经验诊断.这种方法不仅对轮机员的素质有很高的要求,而且故障诊断的速度慢、质量差.随着科学技术水平的提高,微机的普及, 为离线和在线故障诊断提供物质基础,使离线与在线诊断的实现成为可能. 1船用柴油机故障的在线诊断 在线诊断是指对于大型、重要的设备为了保证其安全和可靠运行,需要对所监测的信号进行自动、连续、定时的采集与分析,对出现的故障及时做出诊断.建立在线故障监测和诊断系统,能有效提高故障诊断的准确率,缩短故障诊断时间,促进维修方式从预防性维修到预测性视情维修的转变.故障在线诊断又分为人工在线故障诊断和自动在线故
障诊断.人工在线诊断是70年代中期前后发展开发应用的技术,利用监测系统对柴油机运行时内外部工况参数进行自动监测,并将监测信号输入计算机进行计算分析,同时结合轮机日记记录、轮机员的观察测试,对柴油机技术状态进行早期预测,做一些部件的趋势分析,为定期的维护保养提供信息.人工在线诊断对要求快速故障定位,故障模式识别的船用柴油机来说,太慢且准确性较差无论对故障的在线人工诊断还是在线自动诊断,目的均是为了有效地识别故障,所以最关键的问题是要建立故障识别的判据(专家系统数据库),即如何判断柴油机含有故障.经验表明柴油机工作性能参数如压力、温度的大小高低、噪音的大小、转速、流量漏泄、振动等,都可以作为故障判断的依据.为了达到自动诊断的目的,必须引入微处理机系统,对柴油机的关键件、重要件、易损件及其它部位设定故障诊断点,并将这些正确的性能参数信号值建立完整的数据库(专家系统数据库);利用微机对诊断点的诊断信号进行自动巡回检测,测试结果由计算机自动与数据库中的正
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 船用柴油机故障分析及辅 助诊断 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5786-33 船用柴油机故障分析及辅助诊断 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 柴油机在效率、功率和稳定性上的巨大优势，使得柴油机被广泛应用于船舶动力系统中。然而船用柴油机功能复杂且辅助设备众多，这都给其日常维修养护增加了难度。对于船用柴油机的故障处理分析，要在运行参数实时监测的基础上，结合现场工况进行故障处理。通过总结船用柴油机的故障类型，基于常用的几种分析方法进行船用柴油机的故障处理和辅助诊断系统的开发。 内燃机主要有汽油机和柴油机两大类，柴油机在动力性能方面更具备优势。通常来说，柴油机的燃油效率更高、功率更大且工作稳定性更好，它在大型设备上的应用范围更广。我国的社会经济的快速发展，使得水路运输尤其是远洋运输业得到了迅猛发展，我国船舶总吨位和船舶保有量都成直线上升的趋势，由
船舶柴油机故障诊断技术探究 柴油机为船舶主要动力设备，如果其出现运行故障，必定会对船舶运行可靠性与稳定性产生影响。现在船舶已经实现了自动化与集成化发展，对船舶柴油机性能有着更为严格的要求。就实际情况分析，造成船舶柴油机故障的原因众多，在对其进行分析时，需要针对不同表现形式特点，并应用合适诊断技术，确定故障原因然后采取措施处理，促使其维持稳定运行状态。文章对船舶柴油机故障诊断技术要点进行了简单分析。 标签：船舶；柴油机；故障诊断 船舶运行环境特殊，柴油机作为维持其运行的主要动力设备，在受到各项因素的影响后，很容易出现运行故障，无法满足船舶运行要求。船舶柴油机传统故障诊断技术主要为看、听、摸、闻，想要更准确地判断故障部位以及原因，需要积极应用新型诊断技术，利用更短时间来得到更准确结果，为后续维护工作提供依据。 1 船舶柴油机故障诊断分析 1.1 故障诊断分析 对于船舶运行情况来看，柴油机故障发生概率比较大，在分析故障原因时，需要基于其结构复杂性，以及运行环境特殊性对各项因素进行综合分析，提高故障诊断结果准确性。船舶柴油机运动部件多、结构复杂度高，故障诊断技术难度大，需要在传统诊断技术上进行更新，积极应用新型技术与理念，准确诊断各类故障，为故障解决提供依据。船舶柴油机故障诊断，需要根据不同故障表现形式，掌握故障产生机理，从物理、化学等方面着手，根据振动、油耗、噪声、形变、磨损、气味等表现特征进行综合分析，选取适当故障特征参数，完成故障诊断[1]。 1.2 故障诊断流程 1.2.1 收集状态信号 故障诊断时首先要对船舶柴油机状态信号进行有效收集，其作为故障特征信息载体，可以为诊断作业提供有效依据。一般可以应用相关传感器或辅助测试仪器对运行状态的船舶柴油机状态信号进行收集，包括噪声信号、振动信号、转速信号、压力信号以及温度信号等。 1.2.2 信息选择提取 对于已经收集到的所有状态信息，进行分类和处理，然后从中确定柴油机故障表现最为密切的特征信息。并对所有特征信息值进行检验，掌握其变化规律，确定设备实际运行状态。但是就以往诊断经验来看，收集到的状态信号，受外部
船舶柴油机燃油系统常见故障分析及排除方法的研究 摘要：柴油机在船舶实际生产中的应用日趋广泛，其中燃油系统被称为船舶柴油机的血脉和心脏，燃油系统的工作状况将对船舶柴油机的使用寿命和性能产生直接影响。本文主要对船舶柴油机在实际运行过程中燃油系统的常见故障进行分析，并结合实际研究提出了相应的故障排除方法。 关键词：船舶柴油机燃油系统故障排除 1 引言 船舶柴油机为船舶提供电力和推进动力，所以也称为船舶的动力装置，它是保证船舶安全航行、作业和停泊，以及船员、旅客正常工作和生活所必需的动力机械设备。船舶柴油机燃油系统故障将直接影响船舶航行安全，影响柴油机的动力性、经济性和可靠性。燃油系统被称为船舶柴油机的血脉和心脏，燃油系统故障将直接影响船舶航行安全，对船舶柴油机的可靠性、动力性、经济性和使用寿命等性能产生重要影响。 燃油系统是被誉为船舶柴油机的血脉和心脏，而喷油泵就是燃油系统中最重要的组成部件——心脏，它的作用是使燃油由低压提升为高压，然后通过喷油器把燃油雾化，按船舶柴油机各缸发火次序定时、定量、均匀地喷入燃烧室内和空气混合形成可燃混合气，并燃烧做功。喷油泵的结构相对复杂，柴油机的三对精密偶件：喷油嘴偶件、喷油泵出油阀偶件和喷油泵柱塞偶件都集中在喷油系统当中。务必选择专用仪器调试调速器和喷油泵，调试好的调速器和喷油泵不能随便拆卸。这是因为喷油泵的供油均匀性、供油规律和供油量大小将会对船舶柴油机的经济性、可靠性和动力性产生直接影响。调速器性能的优劣也会对船舶柴油机工作灵敏性、可靠性和转速产生直接影响。喷油器性能优劣直接影响燃油的雾化质量，而燃油的雾化质量又会影响燃料的燃烧效果；尽管喷油器的结构不是很复杂，但一定要经过专用检测仪进行检查和调试。船舶柴油机燃油系统中的滤清器、输油泵、喷油器和高低压输送油管等组成部件的性能很重要，一定要特别注意保养，定期进行清洁和检查。此外，喷油正时也非常重要，即使燃油系统各零部件性能良好，但喷油提前角不对也会对船舶柴油机的经济性、动力性和排烟情况产生直接影响。在对船舶柴油机燃油系统进行故障诊断前，一定要对燃油系统方面的相关知识熟练掌握，针对船舶柴油机发生的故障与检测结果，进行综合分析研究，作出准确的判断，以最简捷有效、最科学合理的措施进行故障排除。 船舶柴油机在运行过程中发生各种故障，故障原因多样千变万化，英国柴油机工程师和用户协会曾作过专门的调查研究，研究结果显示，船舶柴油机的故障主要表现为燃油系统的故障，燃油系统故障占总故障的百分之六十以上，比例最大；而在造成船舶柴油机停机故障的各种原因中，燃油系统的故障所占比例也是最大的，约占总故障的百分之二十七。因此，探讨和研究船舶柴油机燃油系统的故障分析及排除方法具有极为重要的现实意义。
0引言 船舶的核心动力装置来源于船体底部的柴油发动机，该柴油机是整体船舶的能源动力保障，船舶中的柴油机不同于其他普通机械柴油机，其特点为零部件繁多、内部逻辑架构十分复杂，船舶柴油机的损害会给船舶的航行带来严重麻烦，特别是在远海海域航行的船舶，一旦柴油机发生故障，则可能引发航行事故，所以在当下的海运行业中，要充分重视船舶柴油机的正常运转，并及时针对船舶柴油机故障采取相应的故障诊断方法，从而避免相关的风险和一些经济利益的损失。 1传统船舶柴油机故障分析方法的优缺点 船舶行业的专家根据对船舶柴油机的大量实验研究，总结出了一些传统的船舶柴油机故障诊断方法，最为原始的方法就是主观判断法，维修人员凭借手中的测量器对船舶柴油机进行全方位的扫描，然后根据以往自身积累的经验对故障问题进行判断，理论上该办法是可行的，这种方法的甄选顺序是从整体到局部，一层一层地来分析和判断柴油机故障的方位，在理论上来说是比较成熟的，但是其存在着精确度不高的问题，无法准确地判定主要零件故障的位置，也无法彻底地保障与主部件相邻的其他元件是否正常运转。 其次就是概念数字法，该方法的作用原理是对船舶柴油机的故障位置进行一个大致化的分析，借由高等数学的函数方程组来概念化船舶的故障问题，通过将船舶柴油机问题建构成一个数字模型，从而通过解方程的形式来得到船舶柴油机的故障原因，但是此办法易受到不确定性的影响，函数方程的建构比较困难，且不容易求解，这就在一定程度上增强了判断船舶柴油机故障位置的难度。 相关因素排除法则是通过整合部分的故障因素，从而达到对船舶柴油机进行分析的目的，将过去船舶柴油机正常运行的因素与现在不能正常运转的因素关联起来，通过一系列的排除法来找出船舶柴油机的故障位置，不过此办法只能解决单一位置的船舶柴油机的故障问题，当船舶柴油机的多个部分出现了故障时，此办法就变得难以判断和使用了。 神经节点网状分析则是可以通过全方位的角度去分析船舶柴油机的故障问题，能够自行集中故障问题并进行判定，但是此条件的基础就在于需要大量的船舶柴油机的故障样本，缺少了相应的故障样本，神经节点系统就无法判定船舶柴油机中的疑难故障，所以也无法大范围地适用于整个的船舶柴油机故障分析系统。 2基于远程操控的船舶柴油机故障诊断 虽然船舶上的机械修理人员能够对船舶柴油机的故障采取相应的分析和预判，但是有些故障问题十分复杂，需要专家的帮助才能够得以有效的解决，此时就可以在船舶的主动力控制室上建立柴油机的远程访问智能化系统，将船体自身的网络通信设备和设在陆地上的船舶指挥信息中心相连接，中间通过卫星的无线网络技术进行桥接，利用无线网络系统将船舶柴油机的故障问题和相关的信息数据实时发给位于船舶总部的信息指挥判断中心，船舶总部的专业维修技术人员会根据相应的故障信息参数预计划一个解决方案，将该详细方案再次通过无线卫星信号系统发射回给船舶主动力控制室，从而帮助机械维修人员更好地对船体柴油机的故障进行分析和维修。 在船舶局域网和远程互联网之间，也采用了IEEE802.3的桥接以太网系统，该技术能够将本地连接和远程访问连接完美地融合在一起，而且运行成本低廉，信息数据的传输速度最高可达到300Mbps，这就使得在船舶主动力室中的无线化改造成为了可能，在船体柴油机本地的局域网系统之中，使用的是4类三绞线的复合连接材料，再安装上无线网卡和信息数据手机装置，就能与陆地的远程访问系统实行有效的无线连接，而起到桥接作用的卫星信号传输系统则是采用的IEEE802.11的网络传输标准，该标准可以和前一个网络标准通过桥接的形式架构统计起来，所以在一定程度上来说，船舶柴油机系统的计算机也是作为一个中介装置在起作用，通过该计算机能够实现对卫星网络和远程网络的桥接作用。 船舶柴油机远程故障系统的架构十分简单，其原理是基于船舶本有的中央控制和预警装置集合而成，船舶柴油机原本的各项参数（高压冲击力、热导水温度、气压、功率）都是可以测量出来的，这些数值随时都能对船舶柴油机的运行起到一个监控作用，一旦船舶柴油机在运行中出现了问题，相关的数据信息值一定是不在一个正常范围值之内的，船舶机械维修人员可以依据电脑载体上的故障分析预警系统查找出相关的原因，在确定柴油机故障具体原因后，参考相应的维修办法进行解决，而在一次船舶柴油机故障维修之后，还可以将故障点和维修具体程序重新录入位于局域网的船体电脑中，在以后发生同样故障问题之时就能随时调出使用，并且该故障修理程序也经由卫星无线信号系统被传送给陆地总部的船舶指挥控制中心，总部的船舶故障诊断中心也能够皆由数据软件的统计作出相应的船舶柴油机的运行走势图，从而进行诊断和预判。 船舶柴油机的本地故障分析系统是与远程故障诊断系统相关联的，本地故障系统的工作原理主要是基于局域网上的系统故障分析数据库，经由机械船舶修理师的个人主观经验来判断船舶柴油机工作的具体指数，网络技术的发达使得对船舶柴油机的判断变得更加的精准，而本地局域网判断系统的基本原则就在于对RTC模式的网络架构，RTC模式是一种高度继承的人工智能化分析判断系统，该系统能够对船舶柴油机的工作原理进行相关的数据运算，在测量到柴油机的实际运行相关参 船舶柴油机故障诊断方法刍议 邓勇 （江西交通职业技术学院，江西南昌330013） 摘要：介绍了传统船舶柴油机故障分析方法的优势和劣势，并在此基础上提出了基于远程操控的船舶柴油机故障诊断办法。 关键词：船舶柴油机；故障；诊断方法 设备管理与改造◆Shebeiguanli yu Gaizao 74
第07卷 第02期 中 国 水 运 Vol.7 No.02 2007年 02月 China Water Transport February 2007 收稿日期：2006-12-25 作者简介：刘 柱 男（1973—） 青岛远洋船员学院 讲师 （266071） 盛进路 男（1976—） 西南交通大学物流学院 博士研究生 （610031） 船舶柴油机在线监测与 故障诊断系统的关键技术研究 刘 柱 盛进路 摘 要：介绍了基于DSP 的船舶柴油机在线监测与故障诊断系统的原理和方法，提出了各系统单元的主要技术要求。径向基RBF 用来解决传感器阵列的相互干扰的问题，利用专家系统和灰色理论原理对故障进行判断和预测，能较好地解决船舶柴油机运行状态的在线监测和故障诊断。 关键词：DSP 在线监测 故障诊断 径向基 灰色理论 中图分类号：U664.121 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）02-0040-02 一、引言 船舶柴油机是船舶的重要设备之一，其运行状态直接关系到船舶的运行安全。由于船舶工况的不同，加之工作环境的恶劣，船舶柴油机一直以来是船舶轮机人员重要的维护对象，在线监测系统能适时地检测其运行状态，并能给出潜伏性故障类别，是轮机自动化研究的一个重要方向。过去的机舱监视系统只能对柴油机的运行参数进行监测，但不能对其运行状态进行综合评估，更不能对其故障进行预测。利用故障诊断技术开发在线监测和故障诊断装置，能对柴油机进行适时监控，及早发现故障征兆，减少事故的发生[1,2]。 二、柴油机在线监测系统设计 船舶柴油机在线监测系统，主要由检测单元，信号转换单元，采集控制电路板，以及工作站组成。工作站包含专家诊断模块，以便根据适时监测的数据进行故障诊断，并发出相应报警和处理决策。轮机人员可直接根据结果进行相应的 图1 船舶柴油机在线监测系统的工作流程 三、系统的硬件设计 1．检测单元 检测单元是整个设备的输入端，其检测准确度，直接关系到整个监测系统的精度。要对柴油机的运行状态进行适时监测并进行故障诊断，需要多个运行参数。本系统采用灵敏 度极高，适应性强的物理传感器。这是由于船舶柴油机的工 图2 系统硬件设计 2．数据采集和控制系统 本采用先进的数字信号处理和超大规模集成电路技术，加强了系统的可靠性和灵活性，能很好地消除各种外部信号干扰。该系统以 DSP （TMS320）和 CPLD （XC95108PQ100）为核心，辅以外围电路模块，并适时控制系统，保证系统的可靠运行。 （1）CPU 模块 采用TMS320F206作为系统的核心处理器，片上有高速的SAM、高速Flash、16位定时器、异步串口、同步串口和3个外部中断，拥有强大的数据处理能力。 （2）外围接口 采用XC95108PQ100作为外围接口电路的主芯片，可增强系统的可靠性和灵活性。 （3）数据采集电路 数据采集电路是数据采集和控制电路的核心，选用高性能的模数转换器件（AD7710）能够提高数据采集的精度，
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 船用柴油机故障分析及辅助诊 断(通用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
船用柴油机故障分析及辅助诊断(通用版) 柴油机在效率、功率和稳定性上的巨大优势，使得柴油机被广泛应用于船舶动力系统中。然而船用柴油机功能复杂且辅助设备众多，这都给其日常维修养护增加了难度。对于船用柴油机的故障处理分析，要在运行参数实时监测的基础上，结合现场工况进行故障处理。通过总结船用柴油机的故障类型，基于常用的几种分析方法进行船用柴油机的故障处理和辅助诊断系统的开发。 内燃机主要有汽油机和柴油机两大类，柴油机在动力性能方面更具备优势。通常来说，柴油机的燃油效率更高、功率更大且工作稳定性更好，它在大型设备上的应用范围更广。我国的社会经济的快速发展，使得水路运输尤其是远洋运输业得到了迅猛发展，我国船舶总吨位和船舶保有量都成直线上升的趋势，由于船舶在动力性能上的重点要求，使得柴油机系统成为船舶动力系统的首选，在船舶辅助系统中也是得到广泛应用。因此，传播柴油机的性能情况将
直接影响船舶的工作状态，一旦船舶发生故障现象，其维修保养相对于汽油机的难度更大，一方面船用柴油机体型大、结构复杂且辅助设备众多；另一方面船用发动机的故障诊断和故障处理还缺乏切实可行的分析方法，这也将是本文要重点探讨的内容和方向。 船用柴油机故障概述 通常来说，船用柴油机多为四冲程柴油机，主要的组件有：机体组件、曲柄连杆机构、传动机构、配气机构与进排气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统和起动系统。相对于汽油机系统，柴油机系统的结构更加复杂，它是机电系统、液压系统和控制系统的综合体，由于柴油机系统的功率普遍较大，大功率的输出会加速零部件的磨损和老化，使得关键的零部件出现功能退化甚至是失灵，子系统之间的逻辑关系紊乱也会导致柴油机运行失稳、控制策略无法正常执行，子系统出现功能鼓掌，从而引发整个柴油机系统出现故障。因此，其故障现象往往十分复杂且呈现一定的时间规律，通过分析零部件之间的关联关系可以有效的预判故障发生机率，提前做好维护和保养。
柴油机故障诊断技术发展及柴油机故障分析
一、柴油机故障诊断技术的发展 随着柴油机工作性能的不断改善，一方面将大大提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本和能耗；但另一方面，一旦柴油机中某个部分或者某一环节发生故障，往往会导致停工停产，造成巨大的经济损失，甚至造成关键设备损坏，危及人身安全。及时发现、诊断故障并采取有效的措施，可增加柴油机工作时的安全性和可靠性，降低柴油机维修费用，减少由此带来的损失，防止突发事故，具有重大的现实意义。 随着现代科学技术的发展，柴油机故障诊断技术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。技术的发展大幅度地提高了生产率。然而，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。 1 传统故障诊断技术及特点 传统的柴油机故障诊断技术通常采用热力参数监测、磨粒监测和声振监测等技术手段进行，以下分别进行说明。 1.1 热力参数分析法 热力参数分析法是利用柴油机工作时热力参数的变化来判断其工作状态的。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。由于参数与故障的相关性较大，因此此分析法获得了广泛应用。 近年来，研究者们发现，柴油机转速的波动系因曲轴扭转波动引起，而此波动与柴油机各缸发火有关，故研究转速的波动可以估算缸内做功压力并据此进行有关的故障监测。1983 年，A .Kood 等提出傅里叶级数和相关分析的方法，可以较精确地识别整机熄火故障；山东大学黄宜谅教授等开发了 ESM 转速测量仪，可以测量瞬时转速和循环转速并诊断熄火故障；浙江大学吴锋等利用光电编码器，实现了瞬时转速的高精度测量，并用循环内转速波动诊断失火故障。由于扭振的存在，使得利用瞬时转速诊断柴油机熄火故障的准确率大为降低，甚至误判。我国高校和研究院所，如天津大学、上海内燃机研究所等单位开展了利用柴油机示功图判断其性能状态的基础研究，并开发了功能较为单一的热力参数产品，如 AVL873 喷油监测仪、AVL442 曲轴箱漏气仪、烟度仪、转速和供油角监测仪等。 法国、德国、日本、美国和挪威等航运业先进的国家先后开发了船舶柴油机性能诊断系统，如挪威KYMA公司研制的“Marine Performance Monitoring”已先后在十余艘船舶主机上得到应用，取得了良好的监测与诊断效果。