试述柴油机故障诊断的国内研究进展

曲传威

（大连中车柴油机有限公司 辽宁 116000）

试述柴油机故障诊断的国内研究进展

曲传威

（大连中车柴油机有限公司 辽宁 116000）

柴油机作为一种动力机械广泛应用于船舶、工程建设、铁路修建以及石油开采等各个领域，这也致使柴油机越来越朝着精密化、自动化以及大型化的方向发展。柴油机广泛大规模地使用在提高生产率、减低成本的同时也在一定程度上存在着经济损失的隐患，对于柴油机出现的故障，轻则停止生产、造成一定的经济损失，重则致使设备损坏，甚至危及到人身安全。本文从柴油机故障诊断技术的概述、特征以及发展前景进行了简单介绍。

柴油机；故障诊断技术；特征；发展前景

前言

了解传统柴油机故障诊断技术及其特征、现代柴油机故障诊断技术及其特征以及柴油机故障诊断技术的发展前景，有利于人们加深对柴油机故障诊断技术的深入认识和理解，然而，对于柴油机故障诊断技术及其相关的诊断设备尚需相关人士做出进一步的研究。

1 柴油机故障诊断技术及其特征

在柴油机日常的使用中，一些常见故障，直接影响着其使用寿命和生产效率。柴油机常见的故障有：发动机功率下降或者冒黑烟，压气机端密封环漏油，涡轮端密封环漏油，异常响声和机油耗上升等。柴油机这些故障的存在对生产成本和生产效率都存在不同程度的影响，因此，下面对传统柴油机故障诊断技术以及现代柴油故障诊断技术进行了简单的概述：

1.1 传统柴油机故障诊断技术及其特征

传统柴油机故障诊断技术主要包括：从柴油机振动和发生的异常性进行故障部位检测的声振检测方法（该方法的理论成果有振动分析法和声发射监测两种）；对于柴油机的故障状态（更偏重于磨损状态）可通过润滑油进行分析，对铁的含量、光谱等等进行综合的分析，从而诊断出柴油机的零件磨损程度，这种方法叫做磨粒监测分析法；柴油机的参数与柴油机的故障关联性很大，这也就说明我们可以通过柴油机运作时的温度、转速等参数的变化情况诊断出柴油机的工作状态及其故障所在，这种方法就是柴油机故障诊断广泛使用的热力参数分析法。除了上面提到的这些柴油机故障诊断技术，故障树诊断法、瞬时转速波动诊断法等也属于传统的柴油机故障诊断技术。

1.2 现代柴油机故障诊断技术及其特征

随着现代科学技术的发展，柴油机故障诊断技术也经历了重大的变化：从最初的事后维修发展到定时检测，再到现代故障诊断技术的视情维修。技术的发展大幅度地提高了生产率。传统的柴油机故障诊断技术的不足和弊端也日益显露，各个行业和各个领域对于柴油机故障诊断的自动化要求越来越高，因此，现代化的柴油机故障诊断技术在这种潮流和趋势下应运而生。

非线性动力系统理论指导下的柴油机故障诊断法（为了避免线性故障分析法在非线性比较突出的船舶等行业造成的定量误差，非线性动力系统逐渐与柴油机故障诊断法相互融合，通过判断系统工作状态的正常性，从而判断出故障，这样大大提高了柴油机故障诊断的准确性和诊断结果的可靠性）信号处理技术指导下的柴油机故障诊断法（利用小波变换、谱分析、序列分析以及傅里叶变换等故障诊断方法获取柴油机故障信息，这种方法在柴油机故障诊断领域具有重要的意义和价值）、模糊系统理论指导下的柴油机故障诊断法、灰色系统理论指导下的柴油机故障诊断法（柴油机作为一个灰色系统，通过灰化到白化的过程实现由已知信息推出包含故障的未知特性信息）、模糊神经网络理论指导下的柴油机故障诊断法（包括神经网络故障诊断、模糊神经网络故障诊断和融合化神经网络故障诊断）以及专家系统智能化柴油机故障诊断法（依据实践经验和理论知识设计出的一种智能化程序，专门化的故障诊断专家系统）这些技术方法各具特色，在柴油机故障诊断方面发挥着重要的作用。

2 柴油机故障诊断技术的发展前景

为避免柴油机发生故障而影响整个工作系统的正常运行，甚至造成人员伤亡和经济损失的问题，对柴油机进行故障诊断并得到精确的诊断结果尤为重要。伴随着科学技术的进步和经济的发展，柴油机故障诊断技术逐渐的智能化、多元化、统计化、系统化以及仿真化。

2.1 智能化柴油机故障诊断技术

柴油机大型及其复杂的结构特征，使得柴油机故障发生的原因种类繁多，这也就在一定程度上影响了柴油机故障诊断的时间和故障排除的效率，因此，强逻辑性、高速运算以及人工网络等智能方法技术在柴油机故障诊断技术的应用，将会为柴油机故障诊断技术的发展开创出一种全新的路径，这也就在一定程度上催生了智能化柴油机故障诊断技术的产生。

2.2 多元化柴油机故障诊断技术

由于柴油机是集动力、热力、机械以及摩擦等许多学科为一体的综合化系统，因而，柴油机故障具有很高的复杂性和不确定性，这也就迫切要求“信息融合技术”在柴油机故障诊断中的应用。“信息融合技术”能够通过单个传感器、多个传感器等多元化方法实现柴油机故障特征信息的获取，“信息融合技术”与柴油机故障诊断技术两者的融合，一方面有利于提高信息的获取，另一方面有利于改善传统的信息处理方法，从整体上提高信息处理的能力，从而在一定程度上提高信息处理决策的正确性，促进柴油机故障诊断精确度的提高。

2.3 统计化柴油机故障诊断技术

在柴油机广泛应用的很多领域都和统计有着一定的联系，我们知道依据统计得到的平均数、方差、函数等指标对于柴油机故障诊断技术有着重要的作用。柴油机故障诊断样本的采集可以说是柴油机故障诊断技术应用中始终遇到的难题，我们可以结构风险最小理论等现代化的统计学理论成果应用于柴油机故障诊断过程当中，从而实现柴油机故障样本分类的最优化，提高柴油机故障诊断的效率，解决柴油机故障诊断样本采集的难题，这位柴油机故障诊断技术的发展提供了一个新方向，统计化柴油机故障诊断技术将会成为柴油机故障诊断技术未来发展的一个趋势。

2.4 系统化柴油机故障诊断技术

混沌理论、映射理论以及分形理论等非线性动力系统理论在柴油机故障诊断技术中已经开始应用，但是，在应用的过程中我们发现了不少尚需进一步解决的问题，为了丰富柴油机故障诊断技术的理论性和实践性，我们应该发挥非线性动力理论的灵活性和适用性，促进柴油机故障诊断技术朝着系统化的方向发展。

2.5 仿真化柴油机故障诊断技术

仿真技术在柴油机故障诊断技术中的应用，可以大大降低柴油机故障诊断的成本和诊断的时间，从而解决柴油机故障诊断样本获取中存在的高成本、难再现以及破坏性的问题，为柴油机故障诊断提供良好的检验和开发平台，因此，柴油机故障诊断技术的仿真化将会成为未来发展的一个趋势。

3 结束语

综上所述，柴油发动机作为动力源，运行状态好坏对生产效益及安全有着直接的影响。对柴油机进行故障诊断，能够有效地避免事故的发生，降低维修成本，从而带来巨大的经济效益。柴油机故障诊断技术的智能化、多元化、统计化、系统化以及仿真化将会成为柴油机故障诊断技术未来发展的一个趋势，柴油机故障诊断技术的经济性以及柴油机故障视情维修也将会得到进一步的实现。

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2016-3-12