摘 要

近几年来，在交通运输行业中，船舶运输仍然起着十分重要的作用。柴油机具有热效率高、方便进行维护管理和工作可靠等许多优点。正因为这些优点，船东广泛的采用柴油机作为船舶动力系统的推进装置和船用发电装置。由于柴油机工作的稳定性和可靠性，它可以充分的保障船舶在海上航行时货物的财产安全和船员的生命安全。

柴油机的故障诊断技术的发展对于柴油机故障的精确诊断起着至关重要的作用。首先，本文将会对各类的柴油机故障诊断技术进行详细的介绍。对国内外故障诊断技术的发展历史和现阶段国内外的采用的柴油机故障诊断技术进行了详细的分析。针对四种典型的故障形式进行了以下的研究内容：

1. 分析了船用柴油机中气缸套过度磨损所产生的原因并且提出了相对应的维护方法和解决措施；
2. 针对柴油机中曲轴断裂的故障，分析了曲轴产生裂纹到发生断裂的原因，提出了相应的维护和保养的方法；
3. 针对柴油机中气缸套穴蚀故障与电化学腐蚀进行了比较，并且提出了两种腐蚀产生的原因，分别阐述了维护和保养的方案；
4. 分析了柴油机活塞环发生断裂的原因，联系了气缸套过度磨损故障，提出了相对应的维护和保养的方法。

关键词：柴油机故障，故障诊断，维护方法

Abstract

In recent years, ship transport still plays a very important role in transportation business. Diesel engine has many advantages such as high thermal efficiency, easy to maintain and work reliable. Because of these advantages, diesel engines are widely used as the ships’ power propulsion device and generating sets. Reliable stability of the diesel engine is significant for safety of crews, ships and goods.

The development of diesel engine fault diagnosis technology plays an important role in diesel engine fault diagnosis. Firstly, this essay will introduce the fault diagnosis technology. And this essay analyzes the history of fault diagnosis technology at home and abroad development in detail. The following research are focus on four typical faults:

1. Analyze the reasons of excessive wear of cylinder liner in marine diesel engine and put forward the corresponding maintenance methods and solutions.
2. According to the fault of the crankshaft in the diesel engine, this essay analyzed the causes of the crack to the fracture, and put forward the corresponding maintenance methods.
3. Comparing the cave corrosion failure and electrochemical corrosion of the cylinder liner in the diesel engine, and put forward the causes of these two kinds of corrosion and the maintenance and methods and plans respectively.
4. The causes of the fracture of the diesel engine piston ring are analyzed, and the failure of the cylinder liner is over the wear and tear, and the corresponding maintenance methods are put forward.

Keyword: Diesel engine fault, Fault diagnosis, Maintenance methods

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究意义 2

1.4 研究内容 3

第2章 船舶柴油机故障 4

第3章 气缸套过度磨损及案例分析 6

3.1 故障诊断方法 6

3.2 气缸套过度磨损原因 6

3.3 气缸套过度磨损的特征 9

3.4 防止气缸套过度磨损的措施 9

3.4.1 磨粒磨损 9

3.4.2 黏着磨损 10

3.4.3 腐蚀磨损 10

3.4.4撞击磨损 10

3.4.5 静态磨损 10

3.4.6 防止气缸套磨损的对策 11

3.5 气缸套过度磨损实例分析 12

3.6 本章小结 13

第4章 曲轴断裂及案例分析 14

4.1 故障诊断方式 15

4.2 曲轴断裂原因 15

4.3 曲轴断裂的特征 16

4.4 防止曲轴断裂的措施 17

4.5 曲轴断裂案例分析 18

4.6 本章小结 19

第5章 气缸套穴蚀及故障分析 20

5.1 故障诊断方法 21

5.2 气缸套穴蚀原因 21

5.2.1 穴蚀的形成机理 21

5.2.2 影响气缸套穴蚀的因素 22

5.3 气缸套穴蚀的特征 23

5.4 防止气缸套穴蚀的措施 24

5.4.1 减少气缸套的振动 24

5.4.2 对冷却系统进行改善 24

5.4.3 生成保护层对缸套进行保护 25

5.4.4 对气缸套自身的材质进行改善 25

5.4.5 在对气缸套检查时的注意事项 25

5.5 气缸套穴蚀的案例分析 25

5.6 本章小结 26

第6章 活塞环断裂及案例分析 27

6.1 故障诊断方法 27

6.2 活塞环断裂原因 28

6.3防止活塞环断裂的措施 29

6.3.1 故障预防措施和对策 29

6.3.2 活塞环的日常管理和维护 30

6.4 本章小结 30

第7章 总结与展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 选题背景

船舶在航行的过程中，柴油机便是船舶的主要动力来源，并且在动力系统中起着至关重要的作用。应用于船舶上的柴油机主要用于推进和发电。可以说，柴油机工作的稳定性保障了船舶航行的稳定和船上人员的正常生活。为了保持柴油机的稳定工作和船舶的正常航行，通过故障诊断技术对柴油机的故障进行诊断和预测便显得十分重要了。

船用柴油机具有一系列的优点，广泛的应用于大大小小的船舶中。目前，柴油机的制造和加工水平已经有了很大的提高，这对保证其正常工作提供了较大的保障。但是目前在柴油机的维护和保养方面，仍然需要通过ISM和工人的经验进行判断和处理。因此柴油机进行大修检查的质量主要还是需要依靠工作人员的经验和技术。如何提高故障诊断的技术和对于故障进行维护和管理的技术成了当今研究的热点。

1.2 国内外研究现状

（1）性能参数法。性能参数分析法^[1]通过对被检测对象的输出量进行测量，当所测得的输出量超过了规定的正常范围，那么通常认为被检测的对象发生了某种故障。例如测量气缸压力示功图、排气温度、转速、滑油温度等热力参数；进行润滑油油样分析，利用油品化验、铁谱分析、光谱分析、含铁量检查来判断柴油机的零件是否发生异常磨损；通过声发射监测和振动分析法分析接收到的信号来确定发生故障的部位。

（2）基于数学模型的方法。基于数学模型^[1]的方法主要可以分为状态估计法和过程参数估计法。通过精确的数学模型对船舶柴油机的动力装置的状态进行评估和诊断。这种方法在船舶动力装置结构模型已知或者动态可建模的情况下具有较大的优势，并且能够深入反映船舶动力装置的动态特性。

（3）故障树分析法。作为传统的故障诊断方法之一。故障树分析法是针对较大的顶级故障事件，建立与之相对应的故障树，并且逐级分析查找故障的位置，最后经过重重排除确定故障产生的原因^[2]。该方法体现了故障传播的层次性，通常主要应用在船舶主机的遥控系统和机舱的监测系统中。

（4）专家诊断法。专家诊断系统是提取了有多年故障诊断经验的专家的知识，通过计算机以计算机语言的形式将这些经验储存到数据库当中。专家系统的核心包括：知识数据库、知识的获取、推理和解释部分。专家系统按照知识表达的方式又可以分为基于规则和基于框架两类^[2]。而工作人员可以根据发生故障的现象从数据库中选择合适的故障诊断规则。专家诊断法是船舶故障诊断的重要方法之一。

（5）神经网络诊断法。近几年来，国内外对神经网络故障诊断法的发展十分的快速。由于神经网络的输入/输出非线性映射性、自我适应、自我学习能力的不断加强，它越来越适用于对各种复杂的柴油机故障进行诊断。其中神经网络诊断法又可以分为神经网络直接用于故障诊断，自适应神经网络模式识别，模糊神经网络和神经网络与专家系统相结合这集中方式^[3]。目前，该方法在船舶主机故障诊断、船舶舵桨装置故障的诊断取得了很好的应用。

（6）多种方法融合。对于上述所提到的障诊断方法都有其相应的特点和使用的范围,而他们的这些特点和使用的范围恰恰决定了应用的局限性。例如,专家系统相比较与其他的系统优势在于知识的表达和对推理进行解释,但是它不具备自主学习的能力。当柴油机发生了新型的故障,由于数据库中缺少相应的诊断方法,系统无法对该故障进行自主的处理;但是由于神经网络拥有自主学习的能力,能够根据新故障样本实现自动学习和训练、更新故障诊断知识,并形成新的故障诊断规则^[1]。

通过对多种故障诊断技术融合，将上面提到几种故障诊断方法结合起来，组建成一个新的故障诊断系统，这样可以充分的利用他们各自的优势，从而提高对故障进行诊断的精确程度。

（7）发展趋势。虽然柴油机的故障诊断技术发展到现在已经取得了很大的成就，并且也有许多的技术实现了现实生产的应用，但是仍然存在着许多问题。而我国的在故障诊断、维修及优化等方面起步较晚，所设计的技术与实际应用不尽相符，难以实际应用。将来的故障诊断技术将会朝着智能化的方向进行发展。研究新型的智能化故障诊断系统，不仅仅能够降低建造和维修的成本、减少事故发生的可能性，还能提高保证船舶的效益。

国外在70年代后期采用了声振诊断技术来研究柴油机的故障诊断,并且在这方面的进展远超国内技术,世界上一些航运业较发达的国家例如美国、日本、挪威和丹麦都已经将这项技术逐步的应用在了船舶柴油机上。