《船舶柴油机故障实例统计和FMECA分析》
该文是船舶类有关论文范例跟柴油机方面电大毕业论文范文.
摘 要：船舶柴油机故障数占船舶重大机损事故总量的比例非常大.本文以船舶柴油机故障实例统计为基础,进行FMECA分析,以期提高船舶柴油机的可靠性.
关键词：船舶柴油机;故障;FMECA
中图分类号：TD528.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）08-0052-03
Statistics and FMECA Analysis of Marine Diesel Engine Failures
JIA Guangfu
（Qingdao Ocean Shipping Mariners College,Qingdao Shandong 266071）
Abstract： The number of diesel engine failures in ships accounts for a large proportion of the total major accidents. Based on the statistics of failure examples of marine diesel engines, this paper performs FMECA analysis to improve the reliability of marine diesel engines.
Keywords： marine diesel engine;failure;FMECA
根據中国船舶工业行业协会的数据统计,船舶柴油机发生的故障数占船舶重大机损事故总量的比例超过40%.船舶柴油机是机舱的重要组成部分,一旦在海上发生故障,对航行安全就会产生非常大的影响.当前,人们要全面了解引发船舶柴油机故障的各种因素,把各种因素的组合罗列出来,通过定性与定量的分析,尽快查明已发生故障的成因,同时预测将来可能发生的故障,提前做好准备.
1 船舶柴油机故障特性
柴油机使用期间,一直承受负载和周围环境共同复杂的综合作用,设备的各个部件会遭受一定程度的损伤.随着时间的推移,损伤的程度不断加深,导致柴油机各部件的结构发生一定的变化,使得各部件不能维持正常工作的稳定性,造成柴油机运转时达不到正常的输出功率,同时各部件会出现不能正常工作的情况.柴油机故障的引发因素包含磨损、疲劳、老化以及腐蚀等[1-2],具有五大突出特性.
1.1 渐发性
柴油机的很多故障不是突发的,而是随着运转时间和里程的增加,由量变引起质变的.因此,各个零部件的性能会逐步恶化,这些变化都是可以通过各种检测设备进行检测的.柴油机故障发生的概率与设备行驶里程是正相关的,行驶的里程越多,故障发生的概率就越高.
1.2 耗损性
柴油机各部件的损坏程度是不可逆的,其损坏程度只能随着时间的增长而不断加剧,柴油机出现故障的概率越来越高.柴油机各部件的损坏一直存在,并且各部件的损坏程度差异很大,导致柴油机故障的分布随着时间的增长而变得更加复杂.
1.3 模糊性
柴油机各部件不是仅存在正常与故障两种工况,在现实的使用中,柴油机各部件受材料、制造工艺、使用工况以及环境因素等的综合作用,其所有极限值、损伤程度、输出功率以及故障判别的标准不是一成不变的,而是存在随机性和离散性.
1.4 多样性
柴油机部件复杂,材料各异,工作环境有着巨大的差异,导致零部件的故障机理千差万别,其表现形式也就不同.在解析柴油机故障时,人们应该采用不同的模型.
1.5 潜在性
柴油机在设计时就会保有相当的安全系数,保障足够的裕度.这样一来,当设备使用损害程度达到极限时,柴油机再也不会立即发生故障,而是存在一定的过渡阶段,即故障存在一定的潜在性.
2 船舶柴油机故障分布统计
利用故障树进行柴油机故障分析时,故障分布情况和各故障的发生率是分析的基础.要想获得准确的分析结果,人们需要进行大量的数据调研.笔者通过收集网络资料、研究专业期刊、整理某航运公司资料和对来青岛远洋船员职业学院培训的大管轮和轮机长进行调研,总结出船舶柴油机故障实例500例,这些事故实例数据为下面研究的数据基础.
2.1 按柴油机故障性质进行统计分析
按照故障性质,本文把船舶柴油机故障分为设计故障、疲劳故障、磨损故障、腐蚀故障以及人为故障五种.在分析具体事故案例时,可能牵扯不止一种故障分类,包含两种甚至多种,本文为了研究人为因素在预防故障方面的重要作用,按主要因素和综合故障因素,对具体故障性质进行分类,最后进行统计,结果如表1、表2所示.
通过表1和表2分析可知,在致使船舶柴油机故障的因素中,按性质划分,比例最高的为疲劳故障,其次为人为故障,再次为磨损故障,最后为设计和腐蚀故障.从综合故障性质来看,占比最大的为人为因素,高达84%,从数量来看,人为因素引发的故障也超过了一半,因为除了设计、制造工艺以及一些偶然因素外,其他故障基本都可以通过提前检修进行防范.这些人为因素包含检修不详细、维修保养不到位、轮机人员管理失责以及操作失误.
降低事故数量的有效方法就是减少人为因素导致的故障,当前,人们要积极研究船舶柴油机故障的引发因素.轮机员要不断学习,提高自身专业素质,同时根据设备说明书和公司体系文件的要求,结合实际情况,合理制定与实施维修保养计划,及时进行维修保养.故障树分析法是一种有效的故障定性定量分析方法,可以提升轮机员的故障诊断和解决能力,因此轮机员应该掌握这种方法.
2.2 按柴油机故障系统进行统计分析
柴油机主要系统组成如表3所示,人们可以按柴油机故障系统进行统计分析,其中,操纵系统的故障发生率最高.伴随船舶柴油机技术的持续发展,自动控制技术在船舶柴油机中的使用已经非常普遍,故障率也随之提高,因此轮机员培训应该更加注重自动化控制技术.燃油系统和换气系统的故障率也挺高,这也是船舶柴油机一直以来发生故障较多的系统,轮机员要多总结以前的故障经验,做好设备的维护保养.
2.3 按故障部件类型进行统计分析
设备零部件分为固定件、运动件、附属件以及精密仪器,人们可以按故障部件类型进行统计分析,统计数据如表4所示.
由表4可以看出,故障主要集中在精密器件和运动件上,由于精密器件构造比较复杂,精密度比较高,而机舱的工作环境差,震动大,温度高,因此故障发生率高.而运动件一直相互作用,所以其故障率比固定件和附属件高.轮机员在维修保养时要特别重视精密器件和运动件,同时不能忽视固定件与附属件的维修保养.
3 船舶柴油机故障模式、影响和危害性分析（FMECA）
3.1 FMECA含义
故障模式及影响分析（FMEA）是指通过解析设备中故障发生的位置和原因,确定不同故障模式对产品功能的影响程度,从而识别产品中最需要改良的部件并提出相应改进措施.它是一种由下向上的分析方法,属于产品故障的事前预防技术手段.通过对产品各阶段实施持续反复的FMEA分析,人们可以制定可行的预防性改进措施,有效提升产品可靠性,使产品逐步趋于最佳.
危害性分析（CA）是FMEA工作的扩张和深化,根据产品的结构及其可靠性参数的获取情况,CA可以是定量分析或定性分析.CA定量分析时用到的事故数据可以通过试验来取得,其可以采用系统的历史数据,定性分析则不需要具体的故障率数据.有计划、有目的地积累故障信息,是有效开展FMECA工作的基本保障.
3.2 故障等级划分
危害度是指产品故障后果的严重程度,危害度分析的目的是尽量消除危害程度高的故障模式,尽量减少它的发生率.人们要做好故障危害度分析,明确故障严重程度和故障发生率.故障危害度划分标准如表5所示,故障发生率等级划分如表6所示.
各底事件的故障发生率是影响后面故障树分析结果是否准确的基础,现在比较常用的方法有三种,即实验测定法、经验取值法以及数据库统计法.
实验测定法需要以可靠性原理为基础,通过各元件实验测试来分析故障间隔,所得到的实验数据具有一定的说服性.实际应用受到工作环境的影响,如温度、腐蚀以及震动等,因此实验数据需要进行修正.数据库统计法需要建立大型事故的数据库,以大量数据为基础来计算底事件的故障率,成本较高,适用于大企业或政府部门.经验取值法依据历史的研究数据,同时对使用单位进行调研,获得各底事件故障率的估计值,受人为因素影响较大[3-4].根据难易程度,故障检测分为5个等级,如表7所示.
4 船舶柴油機故障FMECA分析
本研究对计算结果精度要求稍低,因此采用经验取值法.经验数据的主要来源包含前人的研究成果、某航运公司内部的统计数据、设备说明书以及对船舶轮机员的访谈调研.根据这些数据,整理归纳出船舶柴油机的部分故障类型,然后采用FMECA法对船舶柴油机曲轴连杆机构进行故障分析,结果如表8所示.
曲轴连杆机构故障主要表现为连杆机构故障、曲轴故障和主轴承故障.其中,连杆机构故障主要表现为连杆断裂、连杆螺栓断裂、连杆大端轴承故障;曲轴故障主要表现为曲轴断裂、曲轴红套滑移、曲轴裂纹;主轴承故障主要表现为主轴承烧蚀、主轴承腐蚀、轴瓦划伤.
柴油机故障种类非常多,并且产生故障的原因非常复杂,故障原因通常不止一项,同时故障影响的系统又不止一个.通过对船舶柴油机的FMECA分析,人们能够对柴油机故障产生的原因、发生频率、检测难易程度有比较清楚的认识.但是,仅仅采用FMECA分析法无法精准对故障进行定量分析.所以,在进行FMECA分析的基础上,人们需要继续进行故障树分析,从而更好地制定维修保养计划,提高船舶柴油机的可靠性.
参考文献：
[1]郭卫勇.船舶柴油机故障诊断技术探究[J].内燃机与配件,2019（8）：146-147.
[2]张大勇,许振波.船舶柴油机主要机械故障诊断和解决方法探析[J].中国高新科技,2019（2）：39-41.
[3]宋佩茜,李文杰,刘赟.船舶柴油机故障诊断数据库系统设计[J].柴油机,2018（6）：15-18.
[4]刘兴俊.船舶柴油机机械磨损故障诊断方法研究[J].舰船科学技术,2018（18）：103-105.
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