摘 要：本文對診斷船舶柴油機(jī)故障的意義進(jìn)行了論述，并且對現(xiàn)在世界上常見的一些監(jiān)測柴油機(jī)狀態(tài)和診斷柴油機(jī)故障的方法、特點(diǎn)和原理進(jìn)行了介紹，對各種新技術(shù)在診斷船舶柴油機(jī)故障中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?qū)Υ安裼蜋C(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：船舶；柴油機(jī)故障；診斷技術(shù)

在船舶動(dòng)力裝置中柴油機(jī)屬于一種最為重要的機(jī)械設(shè)備，然而因?yàn)椴裼蜋C(jī)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，再加上非常惡劣的工作條件，因此其很容易出現(xiàn)各種故障。如果船舶的柴油機(jī)出現(xiàn)故障，除了會(huì)使整個(gè)船舶動(dòng)力裝置的工作受到影響，導(dǎo)致發(fā)生重大的損失之外，還會(huì)對船舶的安全產(chǎn)生危害，最終使船舶各項(xiàng)性能的正常發(fā)揮受到極大影響。所以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷故障具有十分重要的作用，其能夠使柴油機(jī)工作時(shí)的可靠性和安全性得以全面提升，同時(shí)還能夠起到降低維修費(fèi)用、減少各種損失的作用，并且可以有效的預(yù)防各種突發(fā)事故。

一、傳統(tǒng)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)分析

在監(jiān)測和診斷船舶柴油機(jī)故障的時(shí)候具有多種多樣的方法，傳統(tǒng)的方法主要包括紅外測溫法、溫度分布法、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速法、壓力波分析法、油液分析法、熱力參數(shù)分析法、振動(dòng)法等。其中最為常見的就是振動(dòng)分析法、油液分析法和熱力參數(shù)分析法等。

（一）船舶柴油機(jī)故障振動(dòng)分析法。所謂的振動(dòng)分析法主要是利用工作過程中船舶柴油機(jī)形成的振動(dòng)信號，然后對其實(shí)施測試、分析和處理，從而診斷內(nèi)部零件的狀態(tài)。振動(dòng)分析法具有可以在線診斷、較高的準(zhǔn)確率以及較快的診斷速度等特點(diǎn)。目前我國很多實(shí)驗(yàn)室在振動(dòng)監(jiān)測診斷柴油機(jī)故障的研究方面獲得了非常突出的成果，比如將振動(dòng)傳感器安裝在氣缸頭，利用對振動(dòng)信號的分析對缸內(nèi)故障進(jìn)行診斷，同時(shí)還可以對柴油機(jī)主軸承故障進(jìn)行診斷，通過對管路內(nèi)壓力波信號的利用對柴油機(jī)軸承故障進(jìn)行診斷，通過機(jī)器表面信號對氣缸磨損和活塞進(jìn)行診斷等。

（二）船舶柴油機(jī)故障油液分析法。通過含鉛量檢查結(jié)果分析、油品化驗(yàn)等各種方式分析潤滑油中含鐵量的變化、油質(zhì)的變化、磨粒大小和形狀的變化、磨粒濃度等分析柴油機(jī)的整體磨損狀態(tài)，并且對柴油機(jī)的故障狀態(tài)和磨損狀態(tài)進(jìn)行判斷。一般來說油液分析主要?jiǎng)澐譃閮纱箢悾菏紫仁欠治鲇鸵罕旧砦锢砘瘜W(xué)性能；其次是分析油液中的不潔物質(zhì)，其主要包括顆粒計(jì)數(shù)法、光譜分析法以及鐵譜分析法等。采用油液分析的方法在對信息進(jìn)行提取的時(shí)候非常方便，其能夠有效的防止出現(xiàn)聲振技術(shù)存在的頻譜干擾等問題。然而光譜技術(shù)診斷的方式具有較為昂貴的價(jià)格，而鐵譜技術(shù)具有較多的手動(dòng)操作，同時(shí)其速度也比較慢，而且需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員參與到分析、判斷和識別的工作中來，因此在使用的時(shí)候存在著一定的限制，并且需要較長的標(biāo)準(zhǔn)圖譜積累時(shí)間。

（三）船舶柴油機(jī)故障熱力參數(shù)分析法。熱力參數(shù)分析法主要是通過對工作過程中柴油機(jī)的熱力參數(shù)的變化進(jìn)行分析，從而將其工作狀態(tài)判斷出來，這些參數(shù)主要包括排放、冷熱水進(jìn)出口溫度、滑油溫度、轉(zhuǎn)速、排氣溫度和氣缸壓力示功圖等。利用熱力參數(shù)分析法可以很好地判斷出柴油機(jī)性能的好壞，示功圖。在這些參數(shù)中具有最多的信息包含量，因此可以以示功圖為根據(jù)對壓縮壓力、壓力升高率和指示功等進(jìn)行計(jì)算，而且還可以對各缸功率是否平衡和燃燒質(zhì)量的好壞進(jìn)行判斷。

二、現(xiàn)代船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)分析

（一）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)?；诰W(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，然后通過對分布在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的連接權(quán)值的利用將故障診斷知識技術(shù)表達(dá)出來，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?，F(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)挑選出來作為輸入層，將其中的故障參數(shù)挑選出來作為輸出層，通過對典型樣本學(xué)習(xí)所得權(quán)值的利用實(shí)施有效的模式識別；其次是自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別，其主要是通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行處理和分布式信息存儲的利用將模式識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)致的種種問題消除掉，因此在識別故障的時(shí)候更加方便；再次是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號處理，在信號處理的過程中運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是對其智能化識別和最優(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，做到取長補(bǔ)短，就可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身存在的一系列問題很好的克服掉，最終能夠?qū)崿F(xiàn)完美的結(jié)合。

（二）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)屬于一種非常常見的智能化船舶柴油機(jī)診斷技術(shù)，其主要是通過對研究領(lǐng)域中專家的專業(yè)知識的利用解決各種問題的一種智能系統(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)、知識獲取部分、知識庫等幾個(gè)部分。很多的診斷型專家系統(tǒng)在知識表達(dá)中都是通過產(chǎn)生式規(guī)則和框架來進(jìn)行的。從診斷推理方面來講，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庫理論提了出來，從根本上改變了推理機(jī)制，比如可視覺模型、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。

（三）基于混合系統(tǒng)的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)。1.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)的過程中具有知識獲取難度較高、實(shí)時(shí)性較差、推理能力較弱以及知識維護(hù)較難等一系列的問題，而通過對神經(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)勢的利用就能夠?qū)⑦@些問題很好的解決掉。比如通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對專家系統(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)問題得以有效解決。2.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、知識存儲、診斷知識的表示等各個(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；而模糊推理可以對人腦的邏輯思維進(jìn)行模仿，其結(jié)構(gòu)性知識表達(dá)能力比較強(qiáng)。對兩者的優(yōu)勢和不足進(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。

三、結(jié)語

在自動(dòng)化程度不斷提升以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了較快的發(fā)展。不管是之前的事后維修，還是后來的定時(shí)檢測和視情維修，船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)都發(fā)揮了十分重要的作用?？傊谖磥淼陌l(fā)展中必須要對新的船舶柴油機(jī)故障診斷技術(shù)進(jìn)行不斷研究和開發(fā)，從而與新時(shí)期的要求相適應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭秀艷，柴艷有，滿新江. 基于PCA-KFCM的船舶柴油機(jī)故障診斷[J]. 控制工程. 2012（01）.

[2] 許麗君，陳紅衛(wèi). 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在船舶柴油機(jī)故障診斷中的應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制. 2013（06）.

[3] 郭建平，馬茂，劉增寶. 一般柴油機(jī)故障原因的分析與排查[J]. 鐵道機(jī)車車輛. 2011（S1）.