吴玉清 邵宇
扬州中远海运重工有限公司
摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。船舶的日常运行成本非常高昂，有效的运行时间决定了船东的盈利水平。而船舶柴油机是船舶核心的动力装置，其一旦出现问题，将严重影响船舶的正常运营。因此快速诊断和排除船舶柴油机机械故障具有至关重要的意义。本文就船舶柴油机机械故障诊断与处理展开探讨。
关键词：船舶；柴油机；机械故障；设备运行
引言
船舶机械制造行业发展速度快，涉及到的各类技术工艺非常复杂，其中包含很多成熟的监控设备、安全保障系统等。而柴油机在运行过程中，受各类因素影响，难免发生机械故障，因此对故障诊断、预报技术等提出了较高要求，需要经过专业监测、诊断，最大程度降低故障隐患。
1对船舶柴油机故障分析
1.1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。
1.2监测设备运行工况
船舶柴油机安全运行监控系统由机舱检测系统、主机遥控系统构成。其中，机舱检测报警系统能够在集控中心对主机运行影响因素及各类参数进行集中反溃然而，常规操作过程中，常发生误报警、异常等情况。因而，在运行管理工作中，应保证各类型检测设备、传感器等工作正常，每隔一段时间，维护保养各类型传感器。该设备内还有部分机械式仪表系统，其工作状态稳定，很少出现问题、故障。科学管理设备运行过程，对机旁、自动监控系统参数进行核对，评估其是否一致。如果误差较大，应在第一时间处理，以免发生误判问题，延误最佳故障处理时机，损坏设备，使经济损失增加。
2柴油机机械故障诊断处理
2.1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。
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2.2观察法
有些较早的主机，没有配备检测报警系统，我们可以通过观察法对主机进行监控。各种不正常的现象都可以反馈出柴油机的运行状态。柴油机正常的排烟是浅灰色的，如果发现冒黑烟，可能预示喷油器雾化不良或者喷油定时滞后；冒白烟说明排烟中含有大量的水分，可能是气缸漏水；如果发现冒蓝烟可能是刮油环磨损超标无法起到刮油作用导致较多滑油进入气缸。我们可以通过观察各种现象，基本可以判断出故障发生的原因和发生的部位，及时排除故障。
2.3听诊法
当柴油机处于运行状态时，可以通过听各部位声音，对设备故障加以判断。排气阀异常敲击，表明排气阀活塞发生故障，很难在第一时间关闭；当气缸有异常敲击声，可判断是柴油机喷油定时不准，爆压太高；启动柴油机之后，缸头有漏气声音，但无火，可判断为气缸启动阀阀芯卡死，难以将其关闭，发生漏气情况，压缩过程中，不能够达到点火温度，使气缸不发火。
2.4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。
2.5触摸嗅闻法
船舶柴油机各点位工作状态能够通过温度直接反馈出来，在很多监控点位置，都设有温度表，便于读数。对于没有设置温度表的点位，可通过触摸方式，判断温度情况。举例而言，当空气管、曲拐箱导门盖被启动时，能够以触摸方式，判断相关点位温度是否过高。或者，采取嗅闻方式，判断船舶柴油机是否出现漏油、局部漏油等不良故障。这种方法简单、直观，能够在短时间内发现故障问题，并在第一时间采取应对措施。
2.6测试和化验
可通过PH或化学方法检测冷却水的硬度，如发现异常及时更换冷却水或添加水处理剂。另外还可以通过光谱分析法检测滑油的金属颗粒含量、大小及类别来判断主机内部的磨损情况及磨损部位。如颗粒度超标可能是自清滤器滤网是否存在缺陷或填料、活塞环出现泄漏的情况；如发现合金粉末则表明轴承轴瓦出现异常磨损。通过检测化验法可以科学准确判断出柴油机的各系统的运行状态。
结语
船舶柴油机机械故障诊断专业性较强，技术要求高。检测人员要依据船舶柴油机相关情况，从多方面、多角度对机械故障原因作出准确判断，明确机械故障类型，并对设备运行工况作出科学监测，优选科学有效的船舶机械故障诊断方法，在短时间内，判断故障类型、原因，加以预防、排除和解决，为船舶柴油机提供良好的运行环境。
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]刘周书.船舶柴油机监测与故障诊断方法分析[J].时代农机，2017（5）:54.
论文作者:吴玉清 邵宇
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/26
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