柴油機故障診斷技術綜述

摘要：柴油機作為一種動力機械廣泛應用于船舶、工程建設、鐵路修建以及石油開采等各個領域，這也致使柴油機越來越朝著精密化、自動化以及大型化的方向發(fā)展。柴油機廣泛大規(guī)模地使用在提高生產(chǎn)率、減低成本的同時也在一定程度上存在著經(jīng)濟損失的隱患，對于柴油機出現(xiàn)的故障，輕則停止生產(chǎn)、造成一定的經(jīng)濟損失，重則致使設備損壞，甚至危及到人身安全。本文從柴油機故障診斷技術的概述、特征以及發(fā)展前景進行了簡單介紹。

關鍵詞：柴油機；故障診斷技術；特征；發(fā)展前景

中圖分類號： TK428 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）10（b）-0000-00

柴油機作為—種復雜動力機械 ，其運行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術越來越受到人們的關注。在柴油機故障診斷領域 ，信號處理、故障特征提取及識別方法已初具雛形 ，但離實用化還有一定距離。了解傳統(tǒng)柴油機故障診斷技術及其特征、現(xiàn)代柴油機故障診斷技術及其特征以及柴油機故障診斷技術的發(fā)展前景，有利于人們加深對柴油機故障診斷技術的深入認識和理解，然而，對于柴油機故障診斷技術及其相關的診斷設備尚需相關人士做出進一步的研究。

1柴油機故障診斷技術及其特征

在柴油機日常的使用中，一些常見故障，直接影響著其使用壽命和生產(chǎn)效率。柴油機常見的故障有：發(fā)動機功率下降或者冒黑煙，壓氣機端密封環(huán)漏油，渦輪端密封環(huán)漏油，異常響聲和機油耗上升等。柴油機這些故障的存在對生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率都存在不同程度的影響，因此，下面對傳統(tǒng)柴油機故障診斷技術以及現(xiàn)代柴油故障診斷技術進行了簡單的概述。

1.1傳統(tǒng)柴油機故障診斷技術及其特征

傳統(tǒng)柴油機故障診斷技術主要包括：從柴油機振動和發(fā)生的異常性進行故障部位檢測的聲振檢測方法（該方法的理論成果有振動分析法和聲發(fā)射監(jiān)測兩種）；對于柴油機的故障狀態(tài)（更偏重于磨損狀態(tài)）課通過潤滑油進行分析，對鐵的含量、光譜等等進行綜合的分析，從而診斷出柴油機的零件磨損程度，這種方法叫做磨粒監(jiān)測分析法；柴油機的參數(shù)與柴油機的故障關聯(lián)性很大，這也就說明我們可以通過柴油機運作時的溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的變化情況診斷出柴油機的工作狀態(tài)及其故障所在，這種方法就是柴油機故障診斷廣泛使用的熱力參數(shù)分析法。除了上面提到的這些柴油機故障診斷技術，故障樹診斷法、瞬時轉(zhuǎn)速波動診斷法等也屬于傳統(tǒng)的柴油機故障診斷技術。

1.2現(xiàn)代柴油機故障診斷技術及其特征

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，柴油機故障診斷技術也經(jīng)歷了重大的變化：從最初的事后維修發(fā)展到定時檢測，再到現(xiàn)代故障診斷技術的視情維修。技術的發(fā)展大幅度地提高了生產(chǎn)率。傳統(tǒng)的柴油機故障診斷技術的不足和弊端也日益顯露，各個行業(yè)和各個領域?qū)τ诓裼蜋C故障診斷的自動化要求越來越高，因此，現(xiàn)代化的柴油機故障診斷技術在這種潮流和趨勢下應運而生。

非線性動力系統(tǒng)理論指導下的柴油機故障診斷法（為了避免線性故障分析法在非線性比較突出的船舶等行業(yè)造成的定量誤差，非線性動力系統(tǒng)逐漸與柴油機故障診斷法相互融合，通過判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)的正常性，從而判斷出故障，這樣大大提高了柴油機故障診斷的準確性和診斷結(jié)果的可靠性。）、信號處理技術指導下的柴油機故障診斷法（利用小波變換、譜分析、序列分析以及傅里葉變換等故障診斷方法獲取柴油機故障信息，這種方法在柴油機故障診斷領域具有重要的意義和價值。）、模糊系統(tǒng)理論指導下的柴油機故障診斷法、灰色系統(tǒng)理論指導下的柴油機故障診斷法（柴油機作為一個灰色系統(tǒng)，通過灰化到白化的過程實現(xiàn)由已知信息推出包含故障的未知特性信息。）、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡理論指導下的柴油機故障診斷法（包括神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷和融合化神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷。）以及專家系統(tǒng)智能化柴油機故障診斷法（依據(jù)實踐經(jīng)驗和理論知識設計出的一種智能化程序，專門化的故障診斷專家系統(tǒng)。）這些技術方法各具特色，在柴油機故障診斷方面發(fā)揮著重要的作用。

2柴油機故障診斷技術的發(fā)展前景

為避免柴油機發(fā)生故障而影響整個工作系統(tǒng)的正常運行，甚至造成人員傷亡和經(jīng)濟損失的問題，對柴油機進行故障診斷并得到精確的診斷結(jié)果尤為重要。伴隨著科學技術的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，柴油機故障診斷技術逐漸的智能化、多元化、統(tǒng)計化、系統(tǒng)化以及仿真化。

2.1智能化柴油機故障診斷技術

柴油機大型及其復雜的結(jié)構(gòu)特征，使得柴油機故障發(fā)生的原因種類繁多，這也就在一定程度上影響了柴油機故障診斷的時間和故障排除的效率，因此，強邏輯性、高速運算以及人工網(wǎng)絡等智能方法技術在柴油機故障診斷技術的應用，將會為柴油機故障診斷技術的發(fā)展開創(chuàng)出一種全新的路徑，這也就在一定程度上催生了智能化柴油機故障診斷技術的產(chǎn)生。

2.2多元化柴油機故障診斷技術

由于柴油機是集動力、熱力、機械以及摩擦等許多學科為一體的綜合化系統(tǒng)，因而，柴油機故障具有很高的復雜性和不確定性，這也就迫切要求“信息融合技術”在柴油機故障診斷中的應用。“信息融合技術”能夠通過單個傳感器、多個傳感器等多元化方法實現(xiàn)柴油機故障特征信息的獲取，“信息融合技術”與柴油機故障診斷技術兩者的融合，一方面有利于提高信息的獲取，另一方面有利于改善傳統(tǒng)的信息處理方法，從整體上提高信息處理的能力，從而在一定程度上提高信息處理決策的正確性，促進柴油機故障診斷精確度的提高。

2.3統(tǒng)計化柴油機故障診斷技術

在柴油機廣泛應用的很多領域都和統(tǒng)計有著一定的聯(lián)系，我們知道依據(jù)統(tǒng)計得到的平均數(shù)、方差、函數(shù)等指標對于柴油機故障診斷技術有著重要的作用。柴油機故障診斷樣本的采集可以說是柴油機故障診斷技術應用中始終遇到的難題，我們可以結(jié)構(gòu)風險最小理論等現(xiàn)代化的統(tǒng)計學理論成果應用于柴油機故障診斷過程當中，從而實現(xiàn)柴油機故障樣本分類的最優(yōu)化，提高柴油機故障診斷的效率，解決柴油機故障診斷樣本采集的難題，這位柴油機故障診斷技術的發(fā)展提供了一個新方向，統(tǒng)計化柴油機故障診斷技術將會成為柴油機故障診斷技術未來發(fā)展的一個趨勢。

2.4系統(tǒng)化柴油機故障診斷技術

混沌理論、映射理論以及分形理論等非線性動力系統(tǒng)理論在柴油機故障診斷技術中已經(jīng)開始應用，但是，在應用的過程中我們發(fā)現(xiàn)了不少尚需進一步解決的問題，為了豐富柴油機故障診斷技術的理論性和實踐性，我們應該發(fā)揮非線性動力理論的靈活性和適用性，促進柴油機故障診斷技術朝著系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

2.5仿真化柴油機故障診斷技術

仿真技術在柴油機故障診斷技術中的應用，可以大大降低柴油機故障診斷的成本和診斷的時間，從而解決柴油機故障診斷樣本獲取中存在的高成本、難再現(xiàn)以及破壞性的問題，為柴油機故障診斷提供良好的檢驗和開發(fā)平臺，因此，柴油機故障診斷技術的仿真化將會成為未來發(fā)展的一個趨勢。

3小結(jié)

柴油發(fā)動機作為工業(yè)生產(chǎn)和各種設備的主要動力源，其運行狀態(tài)的好壞直接關系著生產(chǎn)效益以及安全問題。對柴油機進行故障診斷，能夠有效地避免事故的發(fā)生，降低維修成本，從而帶來巨大的經(jīng)濟效益。柴油機故障診斷技術的智能化、多元化、統(tǒng)計化、系統(tǒng)化以及仿真化將會成為柴油機故障診斷技術未來發(fā)展的一個趨勢，柴油機故障診斷技術的經(jīng)濟性以及柴油機故障視情維修也將會得到進一步的實現(xiàn)。

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