船舶柴油机故障实例统计与分析

２０１０年第４期　青岛远洋船员学院学报　ＶＯＬ．３１　ＮＯ．４　文章编号：１６７１—７９９６（２０１０）０４—０００１—０３　船舶柴油机故障实例统计与分析　陈爱玲　张　猛　李永鹏２　（１．青岛远洋船员职业学院研究发展处，山东青岛２６６０７１；　２．青岛远洋船员职业学院机电系，山东青岛２６６０７１）　提要：依托“基于互联网的船舶轮机远程技术支持系统”研究项目，对全面收集到的２２０　多个各类船舶柴油机故障实例，分别从故障原因、故障系统、故障部件及机型等方面进行了统计　分析，以期为船舶设计、船舶修造、船舶轮机管理和船员教育培训等提供参考依据。　关键词：船舶柴油机故障实例　统计分析　中图分类号：Ｕ６６４　文献标识码：Ａ　１　引言　根据统计分析结果，针对船舶轮机运营管理与维　目前，对船舶柴油机故障的研究成果根据内　护、轮机员培训和业务提高等方面提出了建议。　容表现形式，可分为根据故障案例进行查询、诊断　２故障数据概况　的诊断系统和根据大量故障实例构建的数据查询　故障数据来源主要有公司调研、轮机员调研　系统。故障诊断系统通常是在研制过程中根据相　和各类技术资料等三大方面。项目组充分利用资　关的理论知识，对可能出现的故障现象进行推断，　源优势，广泛开展了国内航运企业的调研，从各公　建立相应的树形结构。相对而言，故障诊断系统　司安监或技术部门直接收集到近年来各类船机实　本身具有故障全面和特征突出等特点，但通常以　际发生故障２００余例。从各种技术资料如船舶柴　虚拟故障和理论推断为主，有些故障可能只在“理　油机厂商服务手册、《中国航海》、《航海技术》、　论上成立”。而根据大量故障实例建立的故障数　《船电技术》等航海类期刊杂志以及国内主要航运　据查询系统则主要侧重于实际。由于业内各大公　企业的技术通信、内刊上筛选出故障近２００例。　司出于各类国际法规、企业声誉、经营竞争等方面　通过与在岸上休假或培训的轮机长、大管轮等讨　的考虑，很少将其运营船舶的各类故障公布于众，　论座谈，掌握最详细的轮机故障信息，并对故障进　一般都是在被要求的最小范围内公开，因此，数据　行归纳、分类和补充，合并性质相同的故障，最终　查询系统的研制具有较大难度。也正是上述原　归纳出船舶柴油机方面的故障２２４例。所有故障　因，决定了船舶柴油机故障数据查询系统更具有　均是实际发生在国内各公司所运营船舶上的，来　不可替代的研究、研制意义。　源和数据真实可靠，为下一步的故障分析和结论　中远集团“基于互联网的船舶轮机远程技术　的准确性提供了可靠的保证。　支持系统”研究项目，就是通过全面收集各类船舶　考虑到各公司要求和船舶技术保密等方面的　柴油机故障实例，建立数据查询系统，并对故障特　需要，故障数据中涉及到的船公司和船舶名称进　征、规律、原因进行分析研究，为岸上、船上技术人　行统一处理，统称为某公司某轮。　员提供帮助和技术支持。其核心模块就是对故障　３故障统计与分析　实例的收集、整理、分解和建立查询数据库。本文　３．１故障分类　对收集到的各类故障实例，分别从故障原因、故障　在对船舶柴油机故障进行分类时，没有按照通　系统、故障附件及机型等方面进行了统计分析，并　常做法，根据柴油机结构和特征制定好分类法则后　收稿日期：２０１０一ｌ１—１９　第一作者简介：陈爱玲（１９７０一　）．女，硕士，副教授　基金项目：中远集团科技计划项目“基于互联网的船舶轮机远程技术支持系统”　２０１０年第４期　青岛远洋船员学院学报　ＶＯＬ．３１　ＮＯ．４　再对故障进行划分，而是针对每一条故障信息的具　体情况，提取出每条故障的关键词，同时从故障原　因、部位、特征、解决方法、防范措施等方面考虑，提　取出５一ｌ０个分类关键词。然后对所有故障的分类　关键词进行聚类分析，得出故障实例的四个分类：　故障原因、故障系统、故障部位、主机类型。确定分　类方法后，对每一条故障实例都按照四种分类方法　如此，仍有３４％的故障还是可以直接归因于人为　因素。在这些故障中，由于轮机管理人员疏忽、失　职、误操作等导致的故障都有发生。　在６６％的其他原因引起的故障中，有一大半　是因部件疲劳引起的，并占到总数的３６％，略超过　人为因素引起的故障数量。由磨损和腐蚀引起的　故障分别占到总数的２５％和５％，共占３０％。　进行分类，按任意一种分类方法都能检索到。　３．２按故障原因分类统计与分析　根据可能引发柴油机故障的因素不同，寻求　解决的途径存在较大的差别。为了寻求不同的解　决途径，项目组对所有故障按原因不同归纳为疲　劳类故障、磨损类故障、腐蚀类故障和人为因素四　种类型。在具体分类过程中，发现某些故障可能　是由磨损和腐蚀两种原因复合造成的，尤其是人　为因素往往附着在前面三种原因中。比如相同一　个拉缸故障，可能是因为过度磨损造成的，也可能　是由于润滑不良造成，还可能是由于磨合过程中　控制不当造成的，因此我们对每一个故障进行具　体分析，区分出发生故障的主要原因，把过度磨损　为主的归入磨损类故障，把人为操作或控制不当　占主要原因的列人人为因素类故障中。项目组根　据故障的实际信息，权衡故障原因的相关性大小，　对故障进行具体划分并进行了统计分析。结果如　表１和图１所示：　表１按故障原因分布　ｌ故障原因ｌ　疲劳　ｌ　磨损　１　腐蚀　１　人为　Ｉ　疲劳　３６％　ｆ口疲劳１　ｊ＿磨损Ｊ　口腐蚀『　口人为　５％　磨损　２５％　图１　不同原因故障分布图　统计结果表明，就发生故障的原因来看，疲劳　类、人为因素类、磨损类和腐蚀类原因故障分别占　３６％、３４％、２５％和５％。　由于轮机员在船的主要职责和任务就是负责　机舱设备的管理和维护，保证正常运转。因此理　论上说，部分因为疲劳、磨损和腐蚀等原因导致的　故障应该可以避免。如果发生这些故障，不排除　人为维护和检修不当的原因。也就是说，除了由　于设备设计、制造等方面存在不足引起的故障外，　绝大部分都可以从一定程度上归结为人为因素。　但出于分析和防范更具体的角度，我们将故障划　分至故障发生后表现出来的具体原因类型。即便　・２・　因此，人为因素是造成故障的一大原因。轮机管　理人员必须增强职责意识、提高管理和技术水平，努　力消除因为疏忽、失职和误操作甚至错误操作引发轮　机设备故障，保证船舶正常运行。在日常工作中，应　该特别关注可能发生疲劳或磨损的部件，在故障发生　前及时发现问题，更换老化、磨损严重的部件或补充　润滑油、剂，延长设备生命周期，减少故障发生。此　外，也要对可能遭受水、油、化学品等物质腐蚀的部件　加强清洁、保养，避免发生腐蚀性故障。　３．３按故障系统分类统计与分析　通过分析所有故障实例的具体情况，按照故　障发生的位置，主要集中在自动控制系统、气动系　统、燃油系统、操纵系统等主要系统。具体分布如　表２和图２所示：　表２按故障系统分布　故障　操纵　滑油　燃油　冷却　气动　系统　系统　系统　系统　系统　系统　故障数　２７　ｌ３　３０　６　４２　故障　系统　液压　系统　制系统　其他　自动控　故障数　１１　７５　２０　图２故障系统分布　由统计可见，自动控制系统最容易发生故障，　占到了故障总数的３３％。其次为气动系统，占　１９％，燃油系统占到１３％。冷却系统、液压系统和　滑油系统相对较少发生故障，分别只占５％左右。　另有９％的故障无法具体划分系统部位。　可以看出，随着船舶的大型化和自动化程度　的提高，自动控制系统越来越成为船舶轮机最容　易发生故障的系统。因此对轮机管理人员在船舶　电气和自动化方面的要求也越来越高。　３．４按故障部件类型分类统计与分析　根据发生故障的船舶柴油机零部件的性质，　２０１０年第４期　青岛远洋船员学院学报　ＶＯＬ．３１　ＮＯ．４　将所有故障分成固定件故障、运动件故障、附属件　虽然有少数故障源于轮机设计或制造问题，但绝　故障和精密器件故障四种类型，统计结果如表３　大多数故障还是因为在船舶运营时的管理和维护　和图３所示。　不到位而造成。预防和减少船舶轮机故障，应主　表３按故障部件类型分布　要通过提高轮机管理人员的管理水平和技术水平　ｌ故障部件Ｉ固定件ｌ运动件ｌ附属件｝精密器件Ｉ　来解决。　ｆ故障数ｆ　４８　ｆ　５１　ｆ　４５　ｆ　８０　ｌ　表４按故障机型分布　ｌ　故障主机类型　Ｉ　二冲程　Ｉ　四冲程　ｌ　精密器件　３６％　固定件　２１％　图３故障部件类型分布　图４按故障机型分布（二冲程和四冲程）　数据显示，按照发生故障的部件分类，精密器　件发生故障的情况较多，占到３６％。这与随着船　４结论　舶轮机自动化程度的提高，精密器件在轮机系统　在所有故障实例中，涉及到柴油机备车、启动、　中应用越来越广泛有关；也与精密器件本身性质　运行维护、机动操纵等各个方面。拉缸、敲缸、连杆　有关。其他三类部件的故障发生率大致相当，气　螺栓断裂、烟囱冒烟、冒火等故障也是较常发生。　缸、连杆、轴承等运动件故障占２３％，机座、机架等　通过本文分析可见，自动控制系统、精密器件　固定部件故障占２１％，附属件的故障占２０％。相　最容易发生故障，而疲劳和人为因素是最主要的　对比例都比较大，因此要求轮机管理人员除对精　两种原因。通过对故障实例的统计分析，可较好　密器件要特别关注外，对固定件、运动间和附属件　地为今后船舶设计、修造指出应注意和改进的方　的维护和保养都不能忽视。　向，同时也为船舶轮机管理和船员教育和培训提　需要说明的是，在这种分类过程中，精密器件　供有力的参考。　故障与固定件、运动件、附属件三种器件故障有所　交叉，具体划分的主要原则是器件的功能和大小。　参考文献：　３．５按故障主机类型分类统计与分析　［１］孙培廷．船舶柴油机［Ｍ］．大连：大连海事大　在统计的故障中，二冲程和四冲程柴油机发　学出版社，２０ｏ２　生故障的概率大致相当，都在５０％左右。ＭＡＮ—　［２］满一新．船机维修技术［Ｍ］．大连：大连海事　Ｂ＆Ｗ，Ｗ￣ｒｔｓｉｌ　，Ｓｕ￣ｅｒ，三菱重工等主要生产厂家　大学出版社，１９９８　设计生产的产品均有故障发生，由于部分故障统　［３］黄少竹．现代船舶柴油机故障分析［Ｍ］．大　计信息不全，本项目中没有按生产厂家进行统计。　连：大连海事大学出版社，２００５　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆａｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｓ　ＣＨＥＮ　Ａｉ—Ｈｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｍｅｎｇ　ＬＩ　Ｙｏｎｇ—ｐｅｎｇ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｒ＆Ｄ；　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｏｃｅａｎ　Ｓｈｉｐｐｉｎｇ　Ｍａｒｉｎｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｑｉｇｎｄａｏ　２６６０７１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｍｇａｍ　ｏｆ‘Ｒｅｍｏｔｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＣＯＳＣＯ　ｍａｒｉｎｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ’，ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　２２０　ｒｅａｌ　ｆａｕｌｔ　ｃａｓｅｓ　ａｒｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｅｓ　０ｎ　ｔｈｅｓｅ　ｆａｕｌｔ　ｃａｓｅｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｕｓｅｓ，ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ　ｔｙｐｅｓ．Ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｆｏｒ　ｓｈｉｐ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｍａｒｉｎｅ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ　ｒｏｕｔｉｎｅ　ｍａｉｎ—　ｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｉｎｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｒｉｎｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｒｅａｌ　ｆａｕｌｔｓ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｅｓ　・　・