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关于船舶主机常见故障诊断的探讨

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：罗荣胜

[导读] 摘要：随着科学的发展、技术的革新，船舶主机开始走向自动化与大型化的道路，以往的机械故障诊断方式已经过时，维修方式也已经无法达到船舶的实际要求。

        广东中远海运重工有限公司 523146
        摘要：随着科学的发展、技术的革新，船舶主机开始走向自动化与大型化的道路，以往的机械故障诊断方式已经过时，维修方式也已经无法达到船舶的实际要求。然而，船舶在实际的使用过程中依然存在着一些问题，给正常的船舶工作造成了很多麻烦。尤其是船舶主机，时常会发生故障。为了保证主机的工作能够正常运行，本文对船舶主机常见的故障做了简单的诊断分析，并提出了相应的维护措施。
        关键词：船舶；主机；常见故障；
        引言：船舶主机在长时间的工作过程中，因维修不当或者违章操作等缘由，经常会出现一些故障问题，针对这些常见故障进行原因分析并排除，尽快恢复主机装置正常运行，可有效提高船舶的工作效率。原有船舶主机维护采取的是定期计划维修的策略，这种策略具有计划性，能够有效预防船舶主机的突发故障，而这种策略也具有一定缺点，不仅没有考虑主机运转状态及管理水平，而且还会消耗大量人财物，造成不必要经济损失，也不是所有常见突发故障均能预防，现在船舶大多运用故障树法进行实时维修，也可有效预防突发故障。
        1、船舶主机故障诊断技术的现状
        1.1 故障诊断技术的发展
        船舶主机故障诊断技术的发展随着科学技术的不断加快而加快，纵观其发展历史至今可以分为三个阶段：（ 1 ）人工诊断。此阶段的船舶故障诊断还是依靠人工去完成的，像老中医看病一样，通过人自有的身体感觉器官对被诊断对象进行“望、闻、问、切”，在此基础上再凭借多年的经验与检查的仪器设备来达到对故障信息的收集与处理。（ 2 ）技术诊断。船舶诊断技术发展到了 20 世纪末后，由于机器设备具有了越来越复杂化、光电一体化等特点，传统的靠人工来进行故障诊断的方式显然已经行不通，无法满足船舶故障诊断的应用要求。传感器技术和信号诊断技术的诞生给船舶故障诊断带来了福音，在此领域得到了广泛的应用。（ 3 ）人工智能诊断。由于人工神经网络、信息融合技术的智能化，现在各行各业基本都已经实行了智能化的管理。船舶故障诊断方面实性了人工智能诊断后变得越来越高精度化，此诊断方法已经成为了船舶主机故障诊断发展的必然趋势 [1] 。
        1.2 故障诊断技术的难点
        船舶机舱的监控系统是保证船舶能够安全运行的必不可少的一部分、也是机舱实现自动化的重要组成部分。此系统的优点在于可以通过船舶设备数据的收集、获得很多的实时数据。但是，这些数据可能存在不完整、重复杂乱的问题，要是故障的诊断完全依靠这些数据，其诊断的效率必定会受到影响，还有可能导致诊断结果出现误差。由于船舶机舱的工作环境过于复杂，所以，船舶故障诊断存在一定的难度。（ 1 ）故障特征在识别上的困难。由于船舶机舱的主要结构非常的复杂，这直接导致了故障原因的多样性，还有故障特征和故障类型之间的关系、常呈现出的是多对多的映射关系，这些原因是构成船舶故障诊断难度大、效率低的主要因素。（ 2 ）故障诊断的实效性较差。要想达到在线的实时诊断目的，就必须要在很短的时间内做到对故障的准确预警，这就要求数据的收集、传输以及故障的定位都要在规定的时间内完成才有可能。可是目前对特征参量集的优化计算时间太长，此方法难以满足这一点。基于以上的原因分析，因此，在进行故障诊断之前，对收集的原始数据进行预处理就很有必要了，对目标不相关的属性进行判断，为故障诊断提供更准确，更有针对性的数据，从而达到减少故障诊断的数据处理量，提高故障诊断的效率。
        2、船舶主机的故障诊断系统
        2.1船舶主机故障树建立
        船舶主机在长时间工作当中，因违章操作、维修不合理或者其他偶然缘由，就会出现各类常见故障，对船舶主机各故障现象及时弄清，对其原因进行分析，并排除故障提供了客观依据及材料，准确判断船舶主机故障原因，是顺利排出故障关键所在。船舶主动力的装置结构是比较复杂的，影响主机正常运行原因也是较多的，在这里对主机中的各系统给予研究分析，并建立起相应故障树，可有效预防船舶主机系统所面临的各故障，在其工作原理分析前提下，依据船舶实际工作经验，可对船舶主机的故障诊断系统进行分析，以指导动力装置正常工作。
        2.2定性分析
        故障树定性分析任务为寻找致使顶事件产生所有可能原因，或者说找出故障树所有最小割集，而割集就代表了系统会发生故障概率，并且最小割集为底事件无法再减少割集，每个最小割集就能够代表引发故障树顶事件产生一种模式，当最小割集产生的时候，顶事件就会发生，这种最小割集有效指出了故障状态系统进行维护修理所必须基本故障，还有效诊断出了故障系统最薄弱的环节。通常最小割集方法有质数法、上行法及下行法，其中下行法为自顶事件开始，逐级下行，遇到与上级相关事件，就均匀排列成相同一行，一直往下，直到无法分解停止，以找出所有的最小割集，一般最小割集是最小数量但又是必须事件集合，如图 1 所示。其中{C1}{C2}{C3}……{C12}等就可看做主机系统故障树最小割集。

        图 1 船舶主机故障树
        2.3．运用故障树的故障排除
        柴油机作为船舶装置主要动力来源，其占据地位是非常重要的，柴油机运行状态直接关系着船舶运行的安全，并且船舶柴油机结构较为复杂，运用单一传感器实施故障诊断通常只能获得一部分信息，也只能反映船舶柴油机运行状况某侧面，像现在柴油机状态的监测参数主要是以压力及温度为主的，有些参数在故障发生的时候，并不是很明显，通常是运用多传感器及故障树法来扩大监测范围，提高故障诊断可靠度，一般船舶柴油机的故障诊断可以分为 8 个模块，主要由汽缸压力、轴功率、燃油系统、润滑冷却、增压器、状态判别及故障诊断、瞬时转速及进气排气等模块所组成，像柴油机中的状态判别及故障诊断的模块，主要就是对柴油机综合监测及诊断进行负责，此模块内的知识库包含了报警极限值、参数判断与可能原因、燃油故障可能原因等，对其故障产生原因就是运用故障树法进行分析的，当柴油机存在异常或者故障的时候，船舶动力系统就会依据柴油机状态所监测的数据和知识库里的判据规则，对可能发生故障原因进行自动分析，以辅助有关人员实施故障排除。通过对船舶有关设备、仪器以及实际情况监测及分析，可以在较短的时间里找出故障原因所在，同时依据故障产生具体的原因，在维护修理后对故障进行排除，依据船舶实际情况进行故障树建立，从故障树干向故障树梢来确定故障原因所在，是一项较为有效方法，可有效提高故障查找准确率及效率，可以说，故障树为船舶主机系统设计、检测及维护提供了有效的图形解法，指示人们查找船舶主机存在故障原因，对系统进行改进及强化，并为其系统可靠性提供有效定性及定量分析评价，从而确保船舶可正常稳定运行。
        3、结语
        船舶在运行过程中，时常会出现各种故障，特别是主机，一旦主机发生故障是会给船舶的安全带来严重影响的。运用故障树法通过对船舶的相应设备及实际情况进行分析，以及存在的逻辑关系，可以在较短的时间内找到故障的原因，并由针对性地采取一定的措施对其进行维护，达到船舶主机个系统的运行正常的目的，从而提高船舶的工作效率。
        参考文献
        [1]叶作舟.有关船舶主机常见故障诊断系统分析[J].中国水运，2012（12）：106.
        [2]陈波，刘新建，苑仁民.故障树分析法在船舶主机系统故障诊断中的应用[J].船舶，2011，（03）.