1、研究目的及意义

由于柴油机的热效率高、比功率大和易起动等特点，己广泛应用于船舶的主动力推进装置。船舶柴油机是船舶动力装置的心脏，也是船舶机械系统中故障率较多的系统之一，其安全可靠的运行对整个船舶的安全是起到举足轻重的地位^[5]。据国际船舶保险公司Swedish Club对发生事故的船舶统计:在1988—1997年间，由于机械故障引起赔偿的次数占总赔偿次数比例的38%(赔偿费用比例为22%), 1998—2004年间该比例上升到45%(赔偿费用比例为32% )，船舶保险费用仅次于船员工资的支出费用，成为船东的第二大费用支出。2006 年中国工程院启动了“摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究”的咨询项目，从调研的结果看，船舶柴油机的主要问题集中在活塞－ 缸套磨损、拉缸烧瓦、气门间隙异常和气阀漏气、连杆大小端轴承和主轴承磨损等典型故障，且这些故障间存在耦合关系; 另外，推进系统中的齿轮箱故障、轴系故障，以及船舶运行的不同工况等都会与柴油机各种故障发生强耦合，造成柴油机的同一种故障在不同情况下往往有不同的表现，同一种症状常常是几种故障共同作用的结果。这样的耦合关系给船舶柴油机故障的精确检测、可靠诊断及合理预测维修带来了极大的困难。要提高故障诊断效率，必然要对多方面的信息进行综合评价，大力发展多学科交叉融合技术^[6]。

本文以船舶柴油机为研究对象，采用理论计算与试验分析相结合的方法，研究引起柴油机故障诊断的机理^[5]。因此国内外对船舶柴油机的状态监测和故障诊断技术非常重视，如何及时发现并排除故障，加强船舶柴油机工作的安全性和可靠性，降低维修费用，避免重大事故，减少经济损失具有重大的意义。具体表现在以下几个方面:

（1）预防事故发生，保证船舶安全运行。船舶大型机组一般都是在高速、重负载情况下工作，整个机组运行的能量大，一旦发生故障不能及时排除，可能会造成整套机组的严重损坏，甚至是整套机组报废。柴油机在故障发生前一般都会出现细微的异常现象，先进的故障诊断技术能够准确及时地对异常状况作出判断，定位故障点，给出故障原因和解决方案，提高设备的可靠性和安全性，同时能够避免事故的发生。

（2）实时掌握柴油机运行状况，以便维修人员及时发现设备的异常情况，查明故障原因，排除故障影响。按照工作状况实现有计划、有针对性的维修，从而提高设备的运行效率。

（3）减少维修时间、节约维修成本、提高维修质量。对设备进行实时监测，能保证维修人员有充足的时间做好维修前的准备事项，能够提高维修质量，同时避免了定期维修的弊端，即该修的不修，不该修的提前修了，降低了维修质量，容易发生事故，浪费不必要的人力物力资源。

1.2国内现状研究

我国从80年代初开始对往复式内燃机故障诊断作探索性研究，武汉交通科技大学、海军工程学院、浙江大学等高枕研究机构在利用声振技术诊断故障方面做了大量的研究工怅其中武汉交通科技大学80年代初就开始了大量基础性研究(国家自然科学基金资助)证实了：

（1）内部激励力与零部件振动特性的可识别性；（2）外表面信号对内部主要运动部件与故障程度的可诊断性；（3）综合故障存在时识别个别故障的可诊断分类性这为柴油机监测与诊断技术向实用化阶段发展提供了理论基石忠先后对柴油机主要运动件的故障(如活塞缸套磨损、气阀漏气、连杆大小端轴承和主轴承磨损等)进行了大量的研究工作，并研制出柴油机智能诊断仪DC1Vr II，可不解体诊断船舶柴油机活塞缸套磨损和气阀漏气等故隙。

在热力参数诊断方面，法国、德国、日本、美国和挪威等航运业先进的国家先后开发了船舶柴油机性能诊断系统，如挪威KYMA公司研制的“Marine Performance Monitoring”已先后在十余艘船舶主机上得到应用，取得了良好的监测与诊断效果我国的许多高校和研究单位，如天津大学、上海内燃机研究所等单位开展了利用柴油机示功图判断其性能状态的基础研究，但实用可靠的诊断设备尚不多见。