内燃机是一个集多个运动零件于一体的复杂系统, 其故障型式多种多样, 维修工艺复杂, 其可靠性从各种角度讲都显得十分重要。因而提高内燃机故障诊断有着极其重要的现实意义。内燃机故障诊断技术的主要目的是在内燃机运行的过程中不干扰其工作不对其进行拆卸的情况下, 通过对采集到的信号进行分析来判断内燃机当前的以及未来的技术情况, 以达到查明内燃机机械状况是否处于良好以及未来能够正常使用寿命的目的。
1 内燃机故障形式
内燃机的故障主要是系统故障, 是由于机器内部的零部损伤造成了, 导致损伤的主要有两种情况:一种是由于体积超负荷引起的机械引力所造成的零件断裂、形变、裂纹等损伤。
另外一种是由于收到化学作用或者物理原因所导致的磨损、腐蚀的情况。在许多情况下, 内燃机零件可能会同时出现几种不同形式的损伤, 或者由于一种损伤引起其他零部件损伤。所以各种的损伤时相互关联的。内燃机制的损伤首先与内燃机的负荷特点有关, 其许多主要零部件因为其中许多的零件除了要受到交变的机械负荷外还要收到机械热负荷的作用, 因而产生故障有着很大的随机性。而在负荷的角度来看, 由于内燃机的曲轴连杆机身都受到机械负荷和热负荷的作用, 这些负荷的频率与强度与内燃机的循环形式、转速、缸数有关。
内燃机的零件所受到的机械负荷主要是油气体爆炸以及惯性所导致的, 并可能在活塞拉或者压的情况下出现。负荷的大小与内燃机大小以及转速有关, 并且在内燃机特性曲线运行特点图上也是不尽相同的。因为在一般情况下, 内燃机幅值在满负荷状态下最大, 其频率等于内燃机的转速或者倍数。总之机械负荷和热负荷是内燃机零部件的主要符合。内燃机的故障和损伤的有很多种。
首先磨损, 磨损是影响内燃机以及内燃机零件使用寿命的一个重要因素, 从另一个角度来说内燃机的寿命主要取决于缸套、活塞、曲轴等机件的磨损程度, 因为这部分零部件工作时发生的磨损占整个内燃机磨损的95%以上。另外因为摩擦而导致的擦伤、拉缸等情况还会造成重大的事故并酿成严重后果。
通常内燃机摩擦损伤有以下几个特点。
(1) 磨损故障决定内燃机的使用寿命因为润滑不良、材料配比不佳或者交变负荷的作用, 容易导致磨粒磨损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损和粘着磨损等失效现象发生, 这就成为影响内燃机零部件可靠性的主要原因。
(2) 内燃机的磨损形式复杂多样。总体来说磨损主要有四种形式:磨粒磨损、附着磨损、腐蚀磨损、表面磨损。这些磨损形式在内燃机的主要零部件工作过程中都有出现。磨损形式的多样性和复杂性必然提高了解决磨损工作的难度。
(3) 影响内燃机零部件的磨损特征的因素多且复杂。不仅仅是不同型号的内燃机的同类零件磨损值不同, 在同型号同类型零件的磨损值也差别很大。
其次疲劳断裂也是内燃机的主要故障形式。由于内燃机内零部件所接受的机械负荷与热负荷作用来源极其复杂, 因此其结构强度就存在着不确定性。内燃机的机构强度方面引起的损害, 也是影响内燃机可靠性以及持久性的主要因素。
内燃机零部件除了磨损、断裂带原因导致的损坏外, 还存在着穴蚀、烧蚀等损伤。穴蚀是许多冷水式内燃机在使用过程中气缸套易发生的损伤。一般气缸穴蚀是在其与冷却水相接触的一面产生局部聚集的深孔群。这些聚集的孔洞主要出现在连杆摆平面内的气缸套外壁上, 其次在进出水及水流转变处可能发生。气缸穴蚀破坏的主要原因是气缸套的振动。
2 内燃机故障诊断技术
内燃机故障诊断的技术随着内燃机的逐步应用得到了发展和完善, 现在常见的诊断方法通过直接检查、温度检测、油液检测、振动检测和性能参数检测等方式。
2.1 直接检查
这种方法是通过查看内燃机以及零部件的外观颜色以及机表状态来对故障进行分析和判断, 这种检查方法的优点是简单实用, 但是对检查人员的经验要求比较高, 只有具有较丰富的经验才能够做出正确的判断。
2.2 温度检测
温度检测的主要方法是有两种一种是采用非接触式测温法, 另外一种是接触式测温法, 例如利用热敏电阻、热成像仪、红外探测仪、温度计等设备。
2.3 性能参数监测法
性能参数是内燃机最常用的监测方法之一。这种监测是从与内燃机性能直接相关的参数的变化中, 找出内燃机的潜在故障。最简单的性能监测方法是定期抄录燃。
2.4 振动检测
因为磨损、腐蚀的原因, 内燃机中运动部件的间隙会随着使用时间增加而不断增大, 固定件的铆合状体也会随之发生变化, 这就导致内燃机动力性能发生改变, 从而导致了内燃机的振动幅度发生变化。通过在内燃机适当位置上安装传感器就可以捕捉到这种振动, 将采集到的数据传输到测振仪或者频谱分析仪中进行处理, 就可以依据内燃机以及内部零部件的振动特性来建立的标准谱图对照, 可以很方便的对内燃机的故障进行诊断。这种方法就是利用内燃机的振动信号, 通过信号的分析来找到与内燃机故障相关的零部件, 从而达到快速检测分析出内燃机故障。此方法的缺点是由于内燃机的机构往往很复杂, 从而导致振动检测时, 频率范围很宽。同时因为运转部件多并且形状不同, 也造成了力传递的时候与机体振动所发出的振动信号不相同。
2.5 油液检测
油液检测法是内燃机故障诊断最常用的方法, 这不仅因为内燃机的故障以磨损为主, 而且是因为油液监测技术自身的特点所决定。油液检测法主要是现场采集内燃机润滑油, 通过理化分析出其中的礼花性能以及油液中浊浮的磨损微粒, 从而判定出磨损的故障来源。在实际工作中, 内燃机油液检测的结果显示出油液中的微粒最常见的有三大类:金属磨粒、非金属磨粒、污染物磨粒。
上述各种监测方法按照各自工作原理以不同角度获得了内燃机故障不同形式的信息。一种技术不可能获得全部故障信息, 必须与具体实际相结合, 应用系统工作的观点, 选取和设计合理的监测方案。
摘要：在渔业生产过程中渔船起到了至关重要的作用, 而渔业船舶的主要热动力机械装置内燃机则是整个系统的核心。伴随着生产需求的不断进步和发展, 对渔船功能的要求越来越高, 因而渔船中内燃机的可靠性就日渐受到人们的关注。
关键词：内燃机,渔船,故障
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