柴油机故障诊断技术现状及发展趋势 高毅飞张亮徐向玉 河南洛阳４７１０００） （一拖（洛阳）柴油机有限公司摘要：柴油机的工作原理十分复杂，为此，针对其进行技术诊断与故障分析也相对较困难，加强柴油机这方面的研究显得十分 必要。当前我国在柴油机故障问题的处理方面研究已经相对具备一定的规模，但是在实际操作当中仍然存在不少的问题。本文主要基 于对柴油机当中常见性故障问题进行分析，并基于振动信号时频分析方法等原理综合论述柴油机故障以及相关问题。 关键词：柴油机；故障诊断；现状 柴油机的应用十分广泛，通常情况下被应用在大型机械动力 领域当中，例如石油钻井以及工程机械领域当中。可以说柴油机 运行状况关系到整个机械系统的运转，为此，加强对柴油机组的 故障技术诊断研究，确保柴油机发动与运转良好至关重要。这对 于有效提升运行质量，改善柴油机效率具有重要意义。 柴油机故障分析影响因素 ． （一）故障磨损因素 通过技术分析可以发现，造成柴油机发生故障的主要因素是 机械磨损造成的破坏。柴油机运转的过程中会出现机械磨损，这 种磨损会在一定程度上对柴油机造成伤害，进而引发故障产生， 严重影响了柴油机运转的安全性。 柴油机发生磨损造成的故障主要包括几个方面：烧轴瓦、抱 轴以及漏泄与压缩压力降低等情况。除此之外，还包括由于高压 油泵等的磨损造成的高压燃油失稳情况。柴油机过度磨损造成故 障的主要因素包括几项内容： ． １．润滑油压因素 出现润滑油油压过低可能会令泵间隙过大，这就会造成泵内 油压不足，进而导致管路出现阻塞，严重影响柴油机的运转。 ２．磨料磨损 在润滑油当中含有一定量的磨粒，这其中尤其是硬质磨粒可 能造成对副机件等的磨损，磨损产生的主要来源在于磨粒与空 气。燃烧物不能够完全燃烧就会产生一定量的碳粒。 ３．润滑油变质 润滑油发生变质的情况下可能会造成磨损，甚至发生故障。润 滑油当中进入了水以及燃油等物质，可能会引起润滑油发生质变。 ４．环境 润滑油当中的温度较高可能造成柴油机出现粘度下降，造成 冷却水的使用停机。 （二）变形因素 运转的过程柴油变形主要是由于受力不均匀以及过度磨损 造成的。拆装工序不正确也是造成这种变形的又一动因。例如柴 油机当中的轴瓦产生磨损可能会导致出现曲轴发生变形，柴油机 的缸盖或因受力不均衡也发生变形。 一、发生异常时，动力的一致性会被破坏，进而产生转速波动不稳定 或者是变形，通过搜集这一数据参数，能够判断缸内运行情况是 否良好，但是这种分析方法也存在一定的缺陷，也就是不能够准 确的找到缸内的故障位置，精度较低 （三）铁谱以及光谱技术分析 当柴油机发生机械性故障之后，需要对柴油机润滑油当中的 铁含量进行测定，判断是否是由于铁含量过多造成的磨损。并对 柴油机状态进行数据参数的分析与对比，为此可以通过铁谱以及 光谱技术完成上述中工作。光谱技术能够对润滑油当中其他物质 产生的磨损情况灵敏检测，并判断是否产生了物质磨损。 （四）基于灰色系统理论的故障诊断方法 利用灰色系统可以实现故障的预测，其准确率高，计算量小、 易于微机实现。 三、柴油机在进行故障诊断中技术现状分析 目前国外主要采用的仍然是上个世纪兴起的声振诊断，这种 技术产生于船舶柴油机的应用。这项技术的重要功能包括柴油机 状态数据监测以及故障诊断等内容。随着现代科学技术的快速发 展，国外在这项技术的基础上更进一步的开展了通过对柴油机表 面进行信号数据收集完成故障性能的诊断技术。 我国在柴油机故障诊断的研究主要集中在往复式内燃机方 面。其中武汉交大以及海军工程学院等科研机构通过对声震技术 等的研究，完成了对柴油机方面的故障诊断。通过对相关数据信 息资料的分析发现，柴油机故障诊断相关技术发展正在不断随着 科技信息化与网络化同步发展。 检测与诊断技术中，我国主要研究方面侧重对柴油机故障专用 的集成化传感设备。尤其侧重针对使用寿命相对更长的预埋传感器。 并在对柴油机的主要运动状态进行激励分析，探析柴油机缸振动隋 况的最佳测点。并在此基础 通过应用多种信号分析方法，包括模 糊信号逻辑分析以及小波分析等方式，结合粗糙理论获得柴机整体 状态数据信号。完成对专家系统的故障诊断，并最终形成实时故障 分析数据结果。在进行诊断的过程中，也可以通过对状态信息情况 进行综合分析，包括机械振动以及机械声音、运转等情况的参数抽 样完成诊断，这也是未来一段时期故障技术诊断重点研究方向。 结语： 综上所述，本文针对柴油机故障诊断技术发展现状进行分 析，探究多种方法对故障诊断方面的优势与劣势，并在这个过程 （－－）穴蚀因素 穴蚀产生的主要愿意是由于在流体系统当中的液体发生空 泡，并对固体壁造成损坏的一种现象。柴油机当中经常会产生这 种穴蚀情况，尤其是在柴油机缸外侧以及机体水腔内侧当中。因 此，产生适当冷却水能够有效的改善这种情况。 二、柴油机故障诊断技术 （一）振动信号时频分析 柴油机属于一种复杂的往复式机械系统，缸盖振动信号可以作 为机械内部情况的重要参数，通过观察与搜集信号数据，就能够判 断出柴油机燃爆压力情况以及综合性能。与此同时，柴油机会受到 整体振动以及相关数据的影响，展现工作周期性主要特征。对振动 信号进行提取分析的过程中，获取依据为振源信息与状态参数。 进行柴油机故障诊断的主要方向是综合分析机械动力特征。 （二）瞬时转速波动分析 在进行柴油机的故障分析中，另一项十分重要的技术为瞬时 转速波动，通过这种方式能完成对机械的工作状态的分析。柴油 机在正常工作环境当中，缸动力性能稳定，柴油机运行相对平稳， 转速波动情况也会维持在一个相对稳定的范围当中。但是，当缸 中筛选有效故障诊断技术，形成系统性的诊断方案。并以此实现 柴油机的故障诊断技术效率提升 真正意义上促进企业的现代化 发展与管理技术效益的提升。 参考文献： ［１］刘守道，张来斌，王朝晖．柴油机故障诊断的现代方法及 展望［Ｊ］．石油矿场机械，２０１０，２９（１）：３２—３５． ２严永年．应用铁谱和光谱技术监测柴油机磨损状况…． 石油机械，２０１２，２０（ ４）：３７－４０． 【３】金萍，陈怡然，白烨．内燃机表面振动信号的性质…， 天津大学学报，２０１１，３３（１）：６３—６８． ［４】沈松，应怀樵，刘进明．小波变换在振动信号分析中的工 程解释与应用［Ａ］．第十）届全国振动与噪声技术会议论文集【Ｃ】． 北京：航空工业出版社，Ｉ９９８． 【５】刘世元，杜润生，杨叔子．利用转速波动信号诊断内燃机 失火故障的研究［Ｊ】．内燃机学报，２０００，１８（４）：３９５—３９８． 时代报告２０１５．３ ２９５