摘要：本章阐述了柴油机主要零部件摩擦磨损的机理，对船舶柴油机故障进行了定性分析。分析表明，船舶机械设备的技术状态和使用性能不断下降，使柴油机的可靠性降低，零部件或系统失效是影响柴油机可靠性的重要因素。近年来机损事故明显增多影响船舶的安全运行。
关键词：磨损；柴油机；可靠性；分析
1 引言
船舶柴油机在长期的运转使用过程中，由于制造过程与使用过程中的各种因素，使船舶机械设备零件的相关尺寸、几何形状、位置精度等发生了变化，产生了磨损、腐蚀、疲劳等等的破坏，船机设备零部件的技术状态和使用性能下降，降低了船用柴油机的可靠性，零部件或系统失效是影响柴油机可靠性的重要因素，对零部件进行失效分析确定其对柴油机可靠性和耐久性的影响。
2 摩擦磨损对船用柴油机可靠性的影响
2.1 对船舶柴油机进行摩擦磨损的分析
对船舶柴油机的零部件进行摩擦磨损的分析，是要对柴油机主要部件的制造和使用方面的缺陷进行检验，并由此推断出零件的预期寿命，确定轮机员在船用柴油机操作方面的水平，确定其对柴油机可靠性和耐久性方面的影响。对柴油机零部件进行失效分析，可以在平时靠港吊缸时对主要零件进行磨损测量。例如测量柴油机的气缸套、活塞、活塞销的圆度误差、圆柱度误差、内径增量，测量活塞环的平面间隙、搭口间隙，测量曲轴的臂距差等等，依据零件所处的环境、接触的介质、本身的材质所得出的磨损分析来确定零件的实效范围、部位、原因，按照加工要求确定修理方法，
使其恢复原有功能。
2.2 磨损速度
因为磨损速度与零件的使用条件、零件接触的介质、本身的制造质量以及轮机员的操车水平有关，即使是同一台柴油机，由于各种因素不同形成的磨损速度也是不一样的，可以说磨损速度是一个随机量，所以在计算零件摩擦磨损速度时，它决定于磨损速度的统计特征值，由平均方差和平均磨损速度来确定。
2.3 维护保养
轮机员在平时维护保养时应该对柴油机上述零部件进行测量，通过计算得出磨损的相关值，将实际磨损速度与说明书上的额定磨损速度进行比较，确定零件是否超过允许的极限值，由磨损故障率曲线预知零件的残余工作寿命。将柴油机主要零部件的测量结果进行统计分析，得出它们的磨损速度的相关值，确定零件的实际使用寿命，将实际使用的工作寿命与说明书的工作寿命进行对比，得出零部件实效的关键因素，并制定出各种预防措施来提高零部件的工作寿命，提高柴油机的可靠性。零部件的磨损直接影响到柴油机的工作性能和可靠性，尤其是活塞环—气缸套、曲轴—轴承等重要配合件的磨损。
我们评价柴油机的耐久性与质量性，可以通过磨损速度的统计平均值与方差的统计平均值，求出零部件磨损速度的分布情况，再根据零部件的实际使用寿命计算出柴油机在实际使用过程中的工作可靠性。
3 零部件可靠性分析
本文以6ESDZ43/82型柴油机作为整机可靠性分析的实例，6ESDZ43/82柴油机使用过程中的主要故障情况经搜集归纳如上述情况表明：柴油机主要运动零部件（例如活塞与气缸、连杆小端轴承与活塞销、连杆大端轴承与曲柄销、主轴颈与主轴瓦）的故障比率较大，投入大量的维修人力、物力与时间，影响船舶的航运；由于零件故障航程时间短，判断是磨合期内的粘着磨损现象，损坏件均未达到疲劳极限应力循环次数。因此都属于早期故障。
据统计，船舶柴油80%的故障均是人为故障，而轮机员平时维护管理不当是柴油机故障率高的最关键原因，其故障占30%左右，所以加强轮机员的维修管理水平可以大大减少柴油机零部件关于磨损故障现象的发生，有利于提高柴油机的工作可靠性。
4 实例
确定6ESDZ43/82型柴油机活塞环80%的寿命根据船舶吊缸实际测量，得出最小磨损速度Vmin=4.2μm/kh，平均磨损速度Vav=7.6μm/kh，由此可求出平均方差σav=1.4μm/kh，由磨损速度的统计平均值与方差的统计平均值求出磨损导致形成的间隙速率的分布参数：随着工作时间的延长，故障率增大，故障密度递增，可靠性逐渐下降，所以轮机员在保养时将实际磨损速度与额定磨损速度进行比较，确定并消除磨损速度的原因，延长零部件的修理期，提高零部件与柴油机整体的可靠性。
5 船舶航行中柴油机故障诊断技术研究
5.1 瞬时转速故障诊断
柴油机在正常运行中会受到瞬时转速的影响，但是这个数据波动的范围不大，当柴油机缸体内出现故障时，瞬时转速就会受到波及而停止运行，因此在实际故障诊断技术应用中通过瞬时转速的监测就能将柴油机内的故障点以及故障的出现规律监测出来，通过这项技术能够对柴油机运行的状态进行专门的监督。在实际系统的运行监测中，通过缸体内的瞬时转速监测能够有效地分析出整体的柴油机动力系统支撑状况。
5.2 热力参数故障诊断技术
热力参数是利用船舶航行中的热力参数变化来判断其工作运行的状态，在热力参数监测中能够对柴油机缸体内的油温以及转速进行专门的监测，在数据监测中通过对缸体内的油温以及排气的温度进行专门的柴油机运行状态监测，在热力参数分析法的应用下能够对柴油机内部的整体燃烧状况进行判断和分析，在数据的判断和分析中能够找出缸体内的然后压力平均值，通过对平均值的分析和管理能够有效的判断出缸体内的指示压力以及相应的膨胀压缩力，这样在数据监测中能够对柴油机的性能进行专门的分析，同时在进行柴油机的故障诊断仿真监测中，通过数据的分析和处理能够实现不同功能障碍的数据仿真处理。
6 结论
零部件或系统失效是影响柴油机可靠性的重要因素。就原因可能是零部件本身的制造质量或是设计可靠性差还有系统的设计和工艺制造可靠性问题引起的，只要提高轮机员加强日常管理维护意识，消除磨损速度加快的原因，可以延长零部件的修理期并提高零部件与柴油机整体的可靠性。
参考文献：
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[2]吴波.机械零件与系统可靠性模型[M].北京：化学工业出版社，2003.
[3]邹建军.船舶机损事故分析[D].大连：大连海事大学，2005.
论文作者:韩斌,孙泽彪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/18
标签：柴油机论文; 磨损论文; 零部件论文; 可靠性论文; 速度论文; 轮机员论文; 船舶论文; 《基层建设》2018年第32期论文;