船舶柴油機(jī)故障診斷方法的研究

武向峰

[摘 要]隨著船舶柴油機(jī)故障問(wèn)題處理要求的不斷提高，研究其診斷方法有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了船舶柴油機(jī)的故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了船舶柴油機(jī)故障診斷方法分析。

[關(guān)鍵詞] 船舶柴油機(jī)；故障；診斷方法；研究

中圖分類號(hào)：U672.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0235-01

一、前言

作為船舶柴油機(jī)應(yīng)用中的重要問(wèn)題，對(duì)其故障診斷方法進(jìn)行研究，有助于更好地提升對(duì)船舶柴油機(jī)故障問(wèn)題的處理水平，從而有效優(yōu)化其在實(shí)際應(yīng)用中的整體效果。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、概述

船舶柴油機(jī)作為航運(yùn)船舶的核心動(dòng)力心臟，它的安全穩(wěn)定性能直接影響到航運(yùn)的安全，因此對(duì)于船舶進(jìn)行機(jī)械故障診斷是完全必要的，只有找到機(jī)械故障的發(fā)生點(diǎn)，才能夠有效的排除故障，保障船舶柴油機(jī)的安全良好性能。事實(shí)上，由柴油機(jī)發(fā)生機(jī)械故障所引起安全事故在海運(yùn)事故中占據(jù)很大一部分。這些事故的發(fā)生不僅造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)嚴(yán)重的威脅到船員的生命安全，因此在對(duì)船舶柴油機(jī)進(jìn)行工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷是一項(xiàng)必要的工作，這樣就可以盡可能的減少事故隱患，及時(shí)的進(jìn)行故障處理工作。柴油機(jī)故障診斷技術(shù)自誕生以來(lái)也經(jīng)歷了重大的變化，從最初的事后維修發(fā)展到定時(shí)檢測(cè)，再到現(xiàn)代故障診斷技術(shù)的視情維修。但由于柴油機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性，目前其故障診斷與預(yù)報(bào)技術(shù)和相應(yīng)裝置尚難盡如人意，需要作進(jìn)一步的研究與完善。

三、船舶柴油機(jī)的故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因

1.船舶柴油機(jī)故障現(xiàn)象

當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生故障時(shí)，一般會(huì)伴隨以下現(xiàn)象：①聲音異常：如活塞碰氣門時(shí)出現(xiàn)金屬敲擊聲；供油角過(guò)大時(shí)出現(xiàn)燃燒敲擊聲；氣缸漏氣時(shí)出現(xiàn)吹噓聲；旋轉(zhuǎn)件相碰時(shí)出現(xiàn)摩擦聲等。②溫度異常：如當(dāng)供油角過(guò)晚或負(fù)荷過(guò)大所出現(xiàn)的排溫過(guò)高；軸承燒損所出現(xiàn)的軸承過(guò)熱；冷卻系統(tǒng)故障所出現(xiàn)的水溫油溫過(guò)高等。③外觀異常：如因燒機(jī)油出現(xiàn)的冒藍(lán)煙；燃燒不良出現(xiàn)的冒黑煙。④動(dòng)作異常：如當(dāng)平衡失效或基礎(chǔ)不牢出現(xiàn)振動(dòng)過(guò)大；當(dāng)調(diào)速失靈出現(xiàn)的飛車或游車等。⑤壓力異常：如氣門、活塞環(huán)密封失效出現(xiàn)的氣缸壓力過(guò)低；增壓系統(tǒng)故障出現(xiàn)的氣壓過(guò)低過(guò)高等。⑥氣味異常：如當(dāng)電氣系統(tǒng)故障出現(xiàn)焦糊味；燒機(jī)油出現(xiàn)的油煙味等。

2.船舶柴油機(jī)故障產(chǎn)生的原因

（一）操作方面的原因。由于違章操作造成的船舶柴油機(jī)故障，在船舶柴油機(jī)故障中占有很大比例。這其中有思想上的疏忽，技術(shù)上的不熟悉，也有錯(cuò)誤的習(xí)慣做法。常見(jiàn)的違章操作有以下幾個(gè)方面：①啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。②冷車啟動(dòng)不經(jīng)過(guò)暖車便快速加大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。③磨合不充分便高負(fù)荷運(yùn)行。④帶負(fù)荷急停車。⑤油面不足開車。⑥水面不足開車。⑦超負(fù)荷或者超速運(yùn)轉(zhuǎn)。⑧水溫油溫不正常而繼續(xù)運(yùn)行。

（二）維護(hù)保養(yǎng)方面的原因。未按照規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)也容易造成故障。常見(jiàn)的故障原因有以下幾個(gè)方面：①添加或更換新機(jī)油不及時(shí)。②清洗機(jī)油濾清器不及時(shí)。③清洗柴油濾清器不及時(shí)。④清洗空氣濾清器不及時(shí)。⑤檢查調(diào)整氣門間隙不及時(shí)。⑥檢查調(diào)整供油提前角不及時(shí)。⑦檢查調(diào)整噴油器不及時(shí)。

（三）維修中拆裝方面的原因。拆裝錯(cuò)誤也是引起船舶柴油機(jī)故障的重要原因之一。其中有以下幾個(gè)方面：①噴油器墊片安裝不正確。②氣缸襯墊安裝不正確。③齒輪嚙合不正確。④有關(guān)配合間隙超值。⑤活塞環(huán)安裝位置不正確。

四、現(xiàn)代船舶柴油機(jī)故障診斷方法分析

1.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)

基于網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)主要是利用對(duì)診斷經(jīng)驗(yàn)和故障實(shí)例的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，然后通過(guò)對(duì)分布在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的連接權(quán)值的利用將故障診斷知識(shí)技術(shù)表達(dá)出來(lái)，其具有相似歸納能力、模式匹配能力以及聯(lián)想記憶能力等。現(xiàn)在在船舶柴油機(jī)故障診斷中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用主要包括以下幾個(gè)方面：首先是在故障診斷中直接運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，要將其中關(guān)鍵參數(shù)挑選出來(lái)作為輸入層，將其中的故障參數(shù)挑選出來(lái)作為輸出層，通過(guò)對(duì)典型樣本學(xué)習(xí)所得權(quán)值的利用實(shí)施有效的模式識(shí)別；其次是自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別，其主要是通過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行處理和分布式信息存儲(chǔ)的利用將模式識(shí)別中提取特征和建模的麻煩避開，這樣還可以將不恰當(dāng)?shù)奶卣魈崛『湍Ｊ讲环纤鶎?dǎo)致的種種問(wèn)題消除掉，因此在識(shí)別故障的時(shí)候更加方便；再次是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理，在信號(hào)處理的過(guò)程中運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)其智能化識(shí)別和最優(yōu)化算法的特點(diǎn)進(jìn)行利用；第四是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性擬合和學(xué)習(xí)能力具有非常高的準(zhǔn)確性；最后是專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合識(shí)別，大量的研究表明，只要專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)完全的結(jié)合，做到取長(zhǎng)補(bǔ)短，就可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身存在的一系列問(wèn)題很好的克服掉，最終能夠?qū)崿F(xiàn)完美的結(jié)合。

2.基于專家系統(tǒng)的智能化船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)

基于專家系統(tǒng)的智能化故障診斷技術(shù)屬于一種非常常見(jiàn)的智能化船舶柴油機(jī)診斷技術(shù)，其主要是通過(guò)對(duì)研究領(lǐng)域中專家的專業(yè)知識(shí)的利用解決各種問(wèn)題的一種智能系統(tǒng)。作為專家系統(tǒng)的分支，故障診斷專家系統(tǒng)的核心主要包括解釋部分、推理機(jī)、知識(shí)獲取部分、知識(shí)庫(kù)等幾個(gè)部分。很多的診斷型專家系統(tǒng)在知識(shí)表達(dá)中都是通過(guò)產(chǎn)生式規(guī)則和框架來(lái)進(jìn)行的。從診斷推理方面來(lái)講，基于專家系統(tǒng)的智能化的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)對(duì)研究推理模型和推理邏輯更加注重。作為一種可以使系統(tǒng)復(fù)雜性得以降低的方法，模糊邏輯在近期被廣泛的應(yīng)用在了專家系統(tǒng)的邏輯推理中。最近有研究人員將一種基于模型的知識(shí)庫(kù)理論提了出來(lái)，從根本上改變了推理機(jī)制，比如可視覺(jué)模型、定性護(hù)理模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，因此極大的推動(dòng)了人工智能領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

3.基于混合系統(tǒng)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)

（一）結(jié)合專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的故障診斷技術(shù)：在開發(fā)研制傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)的過(guò)程中具有知識(shí)獲取難度較高、實(shí)時(shí)性較差、推理能力較弱以及知識(shí)維護(hù)較難等一系列的問(wèn)題，而通過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較好的自適應(yīng)、自組織、響應(yīng)快以及容錯(cuò)性等優(yōu)勢(shì)的利用就能夠?qū)⑦@些問(wèn)題很好的解決掉。比如通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)專家系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)造，也就是采用基于數(shù)值運(yùn)算的推理取代基于符號(hào)的推理，這樣就可以使專家系統(tǒng)的執(zhí)行效率得以顯著提升，同時(shí)還可以使專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)問(wèn)題得以有效解決。

（二）結(jié)合模糊推理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的故障診斷技術(shù)：在推理速度、知識(shí)存儲(chǔ)、診斷知識(shí)的表示等各個(gè)方面模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法具有十分重要的作用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)人腦神經(jīng)元功能進(jìn)行模仿，因此其直接處理數(shù)據(jù)的能力和自學(xué)系能力非常強(qiáng)大；而模糊推理可以對(duì)人腦的邏輯思維進(jìn)行模仿，其結(jié)構(gòu)性知識(shí)表達(dá)能力比較強(qiáng)。對(duì)兩者的優(yōu)勢(shì)和不足進(jìn)行比較，就能夠有效地結(jié)合模糊推理方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，從而確保故障診斷系統(tǒng)更好的處理不確定或者不精確的模糊信息，同時(shí)還可以調(diào)整基于規(guī)則的結(jié)構(gòu)性知識(shí)。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)船舶柴油機(jī)故障診斷方法的研究，對(duì)于其良好應(yīng)用效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的實(shí)踐中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其故障診斷方法的重視程度，并注重其實(shí)施方案的可行性與科學(xué)性。

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