船舶主機常見故障的診斷技術分析

1、    船舶主機常見故障的診斷技術分析    胡巧偉摘要：為快速查明船舶主機故障問題，應當對相關的診斷技術進行合理運用。文章以撫仙湖中的某船舶作為研究對象，針對其常見故障問題，設計開發(fā)一款診斷系統(tǒng)，期望能夠為船舶主機故障的快速處理提供幫助。關鍵詞：船舶;主機;故障;診斷主機作為船舶的動力裝置，其重要性不言而喻，一旦出現(xiàn)故障，會對船舶的正常運行造成影響。為在最短的時間內找出故障原因，應當對診斷技術進行合理運用。借此，下面就船舶主機常見故障的診斷技術展開分析探討。1船舶主機故障診斷機理故障是一種現(xiàn)象，可將之簡單地理解為非正常狀態(tài)，如果將船舶主機視作為一個系統(tǒng)

2、，那么當這個系統(tǒng)的運行與正常狀態(tài)發(fā)生偏離時，便可判斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題。伴隨著故障的出現(xiàn)，船舶主機中的某個或是某些功能將會隨之失效。通常情況下，所有故障的發(fā)生都有特定的原因，找出這個誘發(fā)故障原因的過程，即故障診斷，是故障維修中不可或缺的關鍵技術之一。在船舶領域中，主機故障診斷是業(yè)內專家學者研究的重點內容，通過不斷研究，在診斷機理與方法等方面均取得顯著的成果，業(yè)內對于船舶主機的故障診斷過程也達成共識，具體如圖1所示。船舶主機由多個部件組合而成，從整體結構上看具有一定的復雜性，基于這一前提，想要對船舶主機運行狀態(tài)進行全面監(jiān)測難度非常大，正因如此，使得船舶主機故障診斷的研究主要集中在如下幾個方面：活塞

3、氣缸、配氣系統(tǒng)以及燃油噴射系統(tǒng)。2船舶主機常見故障的診斷技術在對船舶主機的一些常見故障問題診斷時，為在確保診斷結果準確的基礎上，提高診斷效率，可對相應的故障診斷系統(tǒng)進行應用。下面以撫仙湖中的某船舶作為研究對象，該船舶設計持水量為20.4t，服務航速為9.72kn，最大載客量為250人，1臺主機，型號為6135acab3柴油機。該船舶主機的柴油機系統(tǒng)故障率相對較高，約為45%左右。下面針對柴油機設計開發(fā)的一套狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。2.1系統(tǒng)的設計思路為對船舶主機的故障進行快速診斷，需要對主機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，基于這一前提對診斷系統(tǒng)進行設計開發(fā)。整個系統(tǒng)包括兩個部分，即硬件和軟件。系統(tǒng)硬件

4、的核心為傳感器，它能夠對主機的相關熱力參數(shù)進行采集，并將采集到的信號經(jīng)轉換后傳給工控機，以此來實現(xiàn)狀態(tài)顯示、超限報警等功能。系統(tǒng)軟件通過對特征參數(shù)的提取，依據(jù)相關的分析結果，對主機中的故障進行準確定位，借助bp神經(jīng)網(wǎng)絡技術，完成故障診斷。2.2系統(tǒng)硬件選型對于船舶主機而言，狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的重要前提，為對船舶主機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，需要借助如下硬件設備：傳感器、采集卡以及工控機等等。當船舶主機進入到正常的工作狀態(tài)后，會產生出大量的信號，如壓力、溫度等等，利用相應的傳感器可對這些信號進行采集。傳感器采集到的信號經(jīng)過a/d轉換后，能夠直接傳送給工控機，通過軟件控制，便可對船舶的主機狀態(tài)進行監(jiān)

5、測。關鍵硬件的選型如下：2.2.1傳感器壓力傳感器。該傳感器主要負責對船舶主機的氣缸壓力進行采集，通過多方面比較之后，最終決定選用國外某公司自主研發(fā)的一款壓力傳感器，型號為7613c。之所以選用這款傳感器，主要是因為它能夠在潮濕、油污等較為惡劣的環(huán)境中，對燃燒室進行長期測量。該傳感器的量程為0-250bar，靈敏度為20mv/bar。轉速傳感器。為對船舶主機的瞬時轉速信號進行準確測取，經(jīng)過比較后，最終選取國內某公司生產的磁電式轉速傳感器，型號為szmb-5。該傳感器的輸出波形為近似正弦波，50r/min，測量范圍可以達到50-5000hz，輸出信號幅值50mv。2.2.2采集卡由于本次開發(fā)的系

6、統(tǒng)主要是對船舶主機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果，對相關的故障進行診斷。所以，在數(shù)據(jù)采集卡的選擇上，并沒有過高的要求。只要保證性價比高，運行穩(wěn)定即可。經(jīng)過比較之后，最終決定選用國內某公司研制開發(fā)的isa系列數(shù)據(jù)采集卡，型號為ac1558和ac1810。其中ac1558是低價位卡中具備a/d輸入模擬功能的采集卡，a/d與pc機相互隔離，運行更加穩(wěn)定、可靠;ac1810具有12位isa總線，采樣率為100khz，支持同相位信號高速采集。2.2.3工控機船舶不可避免地會在振動的環(huán)境中作業(yè)，針對這一情況，為確保工控機能夠始終保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，必須保證診斷系統(tǒng)所選的工控機可以滿足船舶多振動的作業(yè)要求

7、。經(jīng)過比較后，最終選取國內某公司自主開發(fā)的工控機，型號為ipc-810a。這款工控機自帶防震壓條，能夠有效避免插卡振動問題的發(fā)生。2.3系統(tǒng)軟件設計在對系統(tǒng)軟件進行設計的過程中，采用當前較為流行的模塊化思路，主要包括以下模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、主機運行模塊以及故障診斷模塊等。2.3.1數(shù)據(jù)采集模塊該模塊可以為系統(tǒng)提供如下功能：配置采集卡、顯示數(shù)據(jù)波形、采集過程控制、采集數(shù)據(jù)存儲等。該模塊在采集頻率的選擇上，主要是以船舶主機的瞬時轉速、氣缸壓力信號的頻率作為依據(jù)。2.3.2信號處理模塊該模塊的作用是處理船舶主機瞬時轉速與氣缸壓力信號，具體包括信號提取、濾波以及平滑處理等。2.3.3主機

8、運行模塊該模塊能夠對船舶主機運行狀態(tài)的關鍵參數(shù)進行實時顯示，同時還能對熱力參數(shù)中的油溫、油壓、轉速等進行監(jiān)測與報警。2.3.4故障診斷模塊該模塊是整個系統(tǒng)的核心，通過它可以實現(xiàn)對船舶主機常見故障問題的快速診斷。在對該模塊進行設計的過程中，引入bp神經(jīng)網(wǎng)絡，對matlab語言進行調用，將labview（實驗室虛擬儀器工作平臺）作為activex自動化控制器，同時將matlab作為自動化服務器。利用工作平臺與lab語言的結合，使整個系統(tǒng)的診斷能力得到大幅度提升，可以對船舶主機活塞氣缸中的磨損、活塞環(huán)斷裂;配氣系統(tǒng)中的氣門漏氣、間隙異常;燃油噴射系統(tǒng)中的燃燒提前、霧化燃燒不良、失火等常見故障進行快速、準確地診斷。3結論綜上所述，船舶作為水上交通工具，其運行是否穩(wěn)定，與主機具有較為密切的關聯(lián)。若是主機頻繁發(fā)生故障，則會嚴重影響船舶的正常使用。鑒于此，應當針對船舶主機常見的故障問題，開發(fā)設計狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)對主機的運行狀態(tài)參數(shù)進行采集，通過數(shù)據(jù)分析，完成故障診斷。參考文獻1楊強，閆城，陳峰.船舶主機氣動操縱系統(tǒng)常見故障與措施方法探討j.內燃機與配件，2020（6）：151-152.2孫月發(fā)，張敬平，張旭東.振動信號分析技術在船舶主機故障診斷中的