船舶大功率柴油机故障诊断技术研究

2019-01-14盖业闯

魅力中国 2019年39期

盖业闯

（大连里瓦泵业有限公司，辽宁大连 116000）

一、引言

若想船舶柴油机能安全且稳定地运行，柴油机诊断故障技术必须要有效地发展，才能使其得以保证。因此，针对于当前船舶柴油机诊断故障技术的发展情况，应该从人工神经网络、专家神经网络、专家系统智能化、处理信号技术、灰色系统理论以及模糊推理与人工神经网结合等相关诊断故障方法进行研究。

二、现阶段船舶柴油机诊断故障技术

（一）神经网络诊断故障方法

神经网络诊断故障技术，就是运用学习和训练诊断故障经验和实例，将学习诊断故障的知识技术，利用网络内部分布连接权值表达，其匹配故障模式和联想记忆以及相似归纳的能力都具备，征兆与故障间的非线性的映射关系也因此而得以实现。船舶柴油机诊断故障应用神经网络主要有以下几种：其一，诊断故障直接用神经网络。输入层必须要选择主要的参数，故障参数作为输出层，获得的权值利用典型样本进行学习，来识别模式。其二，模糊精神经网络。无论是学习能力，还是准确的非线性拟合都具备。其三，神经网络信号的处理。神经网络重要的功能就是对信号进行处理，利智能化及比较好的算法对特点进行识别。其四，对适应性比较强的神经网格模式进行识别。针对于信息存储而言，有效运用神经网进行分布和处理，将识别模式中提取特征和建模的麻烦尽可能避开，致使提取特征不当和模式不符合等导致的影响消除，从而容易识别故障。其五，识别专家系统与神经网络结合。通过实践可以了解到，专家系统结合神经网络，能够扬长避短，无论是神经网络经验不足，还是没有推理性等其他的问题都能够有效地解决，从而使完善的组合得以实现。

（二）处理信号技术诊断故障的方法

将变换小波的诊断故障的方法有效进行运用，也就是处理信号术诊断故障的方法。小波变换应用数学的分支二十世纪80年代的后期开始发展起来，其的很多特性都非常优良。有效运用变换小波，能够随机对信号去噪，也就是将小波变换可以当作预处理信号的一种方法，进行信号去噪和提取故障特征信号。将小波的尺度适当地进行选取，将信号在这些尺度小波基础上重新构建，除掉工频和高频噪声频段内小波的尺度，致使重新构建信号内只有故障和系统运行的信息。小波变换诊断故障的方法，输入的信号比较低，计算量也很小，并且对象数学模型不需要，能够将实时检测故障有效地实现，此外，该方法灵敏度也比较高，具有很强的抗干扰能力，其余的几种故障诊断方法的弊端都能够克服，所以，该方法诊断故障非常有发展的潜力。

（三）模糊推理与人工神经网络方法的有机结合

无论在知识存储和诊断知识表示，还是推理速度等相关方面，模糊推理和神经网络方法都将重要的作用充分地发挥出来。模糊推理能够对脑逻辑思维进行模仿，结构性知识表达能力非常强；神经网络方法对于人脑神经元功能能够模仿，直接处理数据能力和自学系能力都具备，并且都非常强大。对二者优点和缺点进行比较以后，将模糊推理和神经网络方法结合起来，无论是诊断故障系统处理不确定，还是不精确等相关信息，都能够有效地解决，并且还能够调整和学习规则结构性的知识。模糊逻辑方法与神经网方法有机地结合方法，包括联结主义神经-模糊推理协作系统和传统神经网模糊化两种方式：其一，联结主义神经-模糊推理协作系统，直接根据模糊分类算法的构造和模糊规则的网络结构；其二，传统神经网络的模糊化，该方式将神经网结构保留了，神经元经过模糊化处理以后，模糊信息的能力就会变得更强。

三、船舶大功率柴油机诊断故障技术发展的趋势

（一）智能化电子控制技术

智能化就是将诊断型专家系统进行开发，自动完成数据分析和处理以及识别故障，既能免减轻诊断故障工作量，又能够提高正确率。将专家系统诊断故障构建，在分析和研究的基础上，形成故障的机理，还要具有系统知识库，解决好专家系统势不短板的问题。专家系统故障的振动中，有效地应用模糊神经网络的方法，使其更加智能化，既有自学习和自组织的功能，又具有联想的功能，致使诊断故障系统不但能够自我发展，也能够自我完善。

（二）提高平均有效压力和单机功率

不断提高平均有效压力和单机功率，减小比重量和体积是船用大功率柴油机长期以来一直追求的主要目标。目前船用大功率柴油机平均有效压力不断提高，但最高燃烧压力也随之增大，影响了柴油机的可靠性和寿命。因此，目前主要通过扩大缸径和增加缸数来提高单机功率。提高单机功率的另一选择是发展V形机，目前采用V形16缸或V形18缸的低速柴油机在技术上已不存在问题，可以满足单机功率达92000kW的要求。由于平均有效压力很高，虽按螺旋桨特性运行，低工况性能也难以保证，因此须采用各种措施对柴油机的全工况进行性能优化。

（三）全生命周期经济性和低排放技术

开展船舶柴油机性能及燃烧技术研究,重点突破高增压技术、高压共轨燃油喷射技术、高效燃烧技术等,以解决船舶柴油机低负荷性能和全工况乃至全生命周期经济性的问题。结合船舶柴油机的结构型式、工作要求、运行环境以及燃料种类等多种实际情况,开展大功率柴油机喷水燃烧、废气再循环(EGR)、NOx还原等排放控制技术研究,以满足世界环境保护提出的更进一步的严格要求。