专利名称：舰船柴油机闭式冷却水系统风险预警方法
技术领域：
本发明属于故障设备诊断技术领域，涉及一种舰船设备风险预警方法。
技术背景舰船柴油机在运转过程中，燃烧放出热量的20%—30%需要经过气缸、气缸盖和活 塞等部件散向外界，因此需要冷却水循环系统来保证受热部件的正常稳定温度。目前常 用的冷却水系统为闭式冷却水系统，它通常用淡水直接冷却柴油机，然后用海水冷却淡 水和其它载热流体(滑油、增压空气等)。由于冷却水系统各组件长时间处于高温状态下运行，因此其腐蚀和结垢现象时有发生，这将影响柴油机乃至舰船的正常运行，甚至对舰船安全带来很大影响。因此，在加 强舰船轮机设备管理的同时，必须对舰船冷却水系统的综合技术状态进行监测，并确定 其风险预警流程。而目前国内船舶公司仍然只是依据舰船轮机日志，以及船员的技术经 验对冷却系统实施故障评估与诊断，具有较大的主观性。发明内容本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，建立一套针对舰船柴油机闭式冷却水系 统的风险预警方法，实现对舰船柴油机闭式冷却水系统的风险预警和状态评估。本发明 的方法投入使用后，能够为舰船柴油机闭式冷却水系统的日常维修、保养提供合理的依 据。本发明采用如下的技术方案一种舰船柴油机闭式冷却水系统风险预警方法，在发现舰船柴油机闭式冷却水系统出现异常时，按照下列步骤进行风险预警第一步对冷却水系统的淡水进机压力、淡水出机温度、海水进机压力、海水出机 温度参数进行采集，并对参数阈值进行标定，当上述的监测参数超出阈值范围，根据监 测参数的异常，确定故障模式为淡水压力低、淡水温度高、海水压力低、海水温度高、 淡水压力高、海水压力高故障模式中的哪一种；第二步针对发生的故障模式类型确定风险预警流程，若所确定的故障类型为淡水压力低故障模式，则按照下列步骤执行风险预警-(1) 检查淡水泵是否故障，若发生故障，先检查淡水泵内是否混入气体、密封装置 是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断淡水泵发生损坏；(2) 检查膨胀水箱水量是否偏低，若偏低，则判断发生膨胀水箱水量不足故障；(3) 从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是 否损坏几个方面检査各类阀门是否失效；(4) 检査淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管路 是否故障；(5) 检査压力监测设备是否失效，若失效，则判断压力监测设备发生故障，否则， 转到第(3)步重新检查；若所确定的故障类型为淡水温度高转故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(11) 首先检查淡水压力是否正常，海水压力是否异常，排气温度是否异常，若这 些参数异常，则首先排査引起这些参数异常的现象；(12) 检査温度调节器是否故障，若是，则判断温度调节器失灵；(13) 检査温度监控设备是否故障；(14) 检査膨胀水箱是否向外冒热气，若是，则判断淡水系统蒸汽无法排除(15) 检查膨胀水箱是否向外冒淡水，若是，则判断出现汽缸头垫子损坏或汽缸套 存在裂纹或沙眼；(16) 检查膨胀水箱水量是否偏低，若偏低，则判断发生膨胀水箱水量不足故障；(17) 检查淡水泵是否故障，若发生故障，先检查淡水泵内是否混入气体、密封装 置是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断淡水泵发生损坏；(18) 从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门 是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(19) 检査淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管 路是否故障；(20) 若以上各步骤的检查均未发现故障，则判断主机本体发生故障； 若所确定的故障类型为海水压力低故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1) 检查海水泵是否故障，若发生故障，先检查海水泵内是否混入气体、密封装置 是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断海水泵发生损坏；(2) 检査海底门是否打开；(3) 检査海水滤器是否故障，是否出现滤网堵塞或破裂；(4) 检査仪表是否故障；(5) 从阔门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是 否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(6) 检査海水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断海水管路 是否故障，若未发生故障，则转向第(5)步重新排査；若所确定的故障类型为淡水压力高故障模式，则按照下列步骤执行风险预警-(1) 检査监测设备是否故障；(2) 从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检査各类阀门是否失效；(3)检査淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管路 是否故障，若未发生故障，则转向第(2)步重新排查；若所确定的故障类型为海水温度高故障模式，则按照海水压力低的故障模式进行风 险预警；若所确定的故障类型为海水压力高故障模式，则按照下列步骤执行风险预警-(1) 检查监测设备是否故障；(2) 从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阔门开闭是否不良、阀门是 否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(3) 检査海水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断海水管路 是否故障，若未发生故障，则转向第(2)步重新排査。本发明应用于舰船柴油机闭式冷却水系统的风险预警，通过对各个设备的实际运行 状况进行监测给出的报告故障模式，结合本发明提出的风险预警流程，对柴油机闭式冷 却水系统运行中的故障进行判断识别，能够使对舰船柴油机闭式冷却水系统的风险预警 摆脱主要依靠检修人员的技术经验的状况，能提高舰船的日常维护、管理水平，保证其 安全。同时，利用上述方法进行软件开发应用，可提高船舶管理的科学化、信息化水平。
图1海水冷却系统工作原理图； 图2淡水冷却系统工作原理图； 图3淡水压力低风险预警流程； 图4淡水温度高风险预警流程； 图5海水压力低风险预警流程； 图6淡水压力高风险预警流程； 图7海水压力高风险预警流程。
具体实施方式
通常来说，舰船柴油机闭式冷却系统(以中速机为例)包含如下组件机带淡水冷 却水泵、机带海水冷却水泵、淡水冷却水备用泵、海水冷却水备用泵、淡水管路、海水 管路、各类阀门、海水滤器、淡水冷却器、温度调节器、膨胀水箱。其工作原理如下，淡水在柴油机的冷却空间于管路之间形成封闭的循环。淡水受热 后是靠另一套海水循环系统对它进行冷却。即推进保障系统中也有了两个冷却水循环体 系，因此管路系统比较复杂，部件比较多。由于海水不与柴油机直接接触，冷却柴油机 直接用淡水，因而柴油机可以在冷却水温度比较高的状态下运转，提高了经济性。气缸冷却水在一封闭环路循环，并在淡水冷却器中得以冷却。根据发动机的要求，冷却水可由机带或独立的离心水泵，通过进水管输入气缸体的 水腔内。水腔几乎像一个环，围绕着各个气缸套上部。各水腔之间有连接管道。各个气缸中流出来的水，通过冷却水通道进入气缸头，中间壁和肋将水导向过热部 件，以确保良好的散热。冷却水通过气缸盖之间的短连接管从一个气缸盖流向另一个气 缸盖，依次流过全部气缸盖， 一直到发动机端部的冷却水出口。然后冷却水经过调温器、 冷却器，或通过旁通管路流回到离心水泵。冷却水环路有一根管子连接到膨胀水箱，安 装在冷却水出口。出口处的温度计可读出冷却水水温。在冷却系统的最低处，有一个排 放冷却水的旋塞。为排尽气缸体冷却水腔内的剩余冷却水，必须旋出螺塞。根据发动机 型号，可以安装各种自动监控冷却水压力和温度的附加仪器。常用的闭式冷却水系统工 作原理图如图1、 2所示。对冷却水系统的各个参数等进行采集，并对参数阈值进行标定，当上述的监测参数 超出阈值范围，根据监测参数的异常，确定故障模式。 冷却系统监测参数应至少包括> 淡水进机压力> 淡水出机温度> 海水进机压力> 海水出击温度根据冷却系统不同的故障表征现象，确定其相应的故障诊断流程1) 淡水压力降低如冷却系统淡水压力降低(此时淡水、海水温度均会相应升高)，可执行如图3的检 查步骤，以确定故障源。2) 淡水温度升高如冷却系统淡水温度升高)，可执行如图4所示的检査步骤，以确定故障源及其严重 程度。3) 海水压力降低如冷却系统海水压力降低(此时淡水、海水温度均会相应升高)，可执行如图5所示 的检査步骤，以确定故障源及其严重程度。4) 海水温度升高海水温度升高时，故障诊断流程与海水压力降低故障诊断流程相同。5) 淡水压力升高如冷却系统淡水压力升高(此时淡水、海水温度均会相应升高)，可执行如图6的检 査步骤，以确定故障源及其严重程度。6) 海水压力偏高如冷却系统海水压力升高(此时淡水、海水温度均会相应升高)，可执行如图7的检 查步骤，以确定故障源及其严重程度。下面结合图4和淡水温度偏高的故障实例对本发明做进一步详述。 如舰船冷却系统淡水温度偏高，则根据图4所示，应按如下顺序实施故障诊断(1) 淡水压力、海水压力以及排气温度检査当淡水出机温度升高时，首先应检查淡水、海水冷却水的压力，如循环压力异常， 则跳转至相应的故障诊断模块。此外，还应对排气温度进行监测，因为气缸燃烧异常也 会导致水温的升高。(2) 检査调温器是否失效 检查方式->发动机冷启动时观察水温表，如上升较快则正常，否则异常。>发动机冷启动时，如果发动机冷却水温度在升到70i2"C以前(观察水温表)，冷却 器是凉的，当发动机冷却水继续升高时散热器才慢慢变热，说明温度调节器正常；否则 若发动机冷却水温度在升到70±2°。以前，甚至发动机冷启动后调温器就与发动机温度一同升高，则温度调节器异常。故障建议措施更换或予以检修(3) 检査温度监测设备是否失效 故障建议措施更换或修理(4) 检査膨胀水箱是否向外冒热气 其特征是气缸头蒸汽孔堵塞，机器温度明显升高，水箱大量向外冒热水。 该故障建议措施排除淡水系统中的蒸汽，并保持气缸头蒸汽孔畅通(5) 检查膨胀水箱是否仍向外冒淡水排除淡水系统中蒸汽后，如膨胀水箱仍向外冒淡水，故障很可能是气缸头垫子损坏 或气缸套有裂纹、沙眼。故障建议措施更换缸头垫子或更换缸套。(6) 检查淡水泵是否故障(同前所述)(7) 检査各类阀门是否失效 故障建议措施> 如阀门开闭不正确，则做相应调整> 如阀门密封装置失效，则进行相应的更换> 如阀门破裂，则更换备件> 如阀门胀污造成开闭不良，则进行相应的保养维护(8) 检查淡水管路及接口处故障(同前所述)(9) 主机本体故障 '此故障需要专业人员对主机进行开机修理或检查方能解决。
权利要求
1.一种舰船柴油机闭式冷却水系统风险预警方法，其特征在于，在发现舰船柴油机闭式冷却水系统出现异常时，按照下列步骤进行风险预警第一步对冷却水系统的淡水进机压力、淡水出机温度、海水进机压力、海水出机温度参数进行采集，并对参数阈值进行标定，当上述的监测参数超出阈值范围，根据监测参数的异常，确定故障模式为淡水压力低、淡水温度高、海水压力低、海水温度高、淡水压力高、海水压力高故障模式中的哪一种；第二步针对发生的故障模式类型确定风险预警流程，若所确定的故障类型为淡水压力低故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1)检查淡水泵是否故障，若发生故障，先检查淡水泵内是否混入气体、密封装置是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断淡水泵发生损坏；(2)检查膨胀水箱水量是否偏低，若偏低，则判断发生膨胀水箱水量不足故障；(3)从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(4)检查淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管路是否故障；(5)检查压力监测设备是否失效，若失效，则判断压力监测设备发生故障，否则，转到第(3)步重新检查；若所确定的故障类型为淡水温度高转故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1)首先检查淡水压力是否正常，海水压力是否异常，排气温度是否异常，若这些参数异常，则首先排查引起这些参数异常的现象；(2)检查温度调节器是否故障，若是，则判断温度调节器失灵；(3)检查温度监控设备是否故障；(4)检查膨胀水箱是否向外冒热气，若是，则判断淡水系统蒸汽无法排除(5)检查膨胀水箱是否向外冒淡水，若是，则判断出现汽缸头垫子损坏或汽缸套存在裂纹或沙眼；(6)检查膨胀水箱水量是否偏低，若偏低，则判断发生膨胀水箱水量不足故障；(7)检查淡水泵是否故障，若发生故障，先检查淡水泵内是否混入气体、密封装置是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断淡水泵发生损坏；(8)从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(9)检查淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管路是否故障；(10)若以上各步骤的检查均未发现故障，则判断主机本体发生故障；若所确定的故障类型为海水压力低故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1)检查海水泵是否故障，若发生故障，先检查海水泵内是否混入气体、密封装置是否破裂导致泄漏，若无上述现象，则判断海水泵发生损坏；(2)检查海底门是否打开；(3)检查海水滤器是否故障，是否出现滤网堵塞或破裂；(4)检查仪表是否故障；(5)从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(6)检查海水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断海水管路是否故障，若未发生故障，则转向第(5)步重新排查；若所确定的故障类型为海水温度高故障模式，则按照海水压力低的故障模式进行风险预警；若所确定的故障类型为淡水压力高故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1)检查监测设备是否故障；(2)从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(3)检查淡水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断淡水管路是否故障，若未发生故障，则转向第(2)步重新排查；若所确定的故障类型为海水压力高故障模式，则按照下列步骤执行风险预警(1)检查监测设备是否故障；(2)从阀门是否开闭不正确、阀门密封装置是否失效、阀门开闭是否不良、阀门是否损坏几个方面检查各类阀门是否失效；(3)检查海水管路的密封装置是否破裂失效，管路焊缝处是否破裂，判断海水管路是否故障，若未发生故障，则转向第(2)步重新排查。
全文摘要
本发明涉及一种舰船柴油机闭式冷却水系统风险预警方法，在发现舰船柴油机闭式冷却水系统出现异常时，按照下列步骤进行风险预警第一步根据在舰船柴油机闭式冷却水系统的各测点处安装的传感器实时采集到的各个设备信息以及根据人工排查所获取的设备运转和故障信息，确定故障模式为淡水压力低、淡水温度高、海水压力低、海水温度高、淡水压力高、海水压力高故障模式中的哪一种；第二步针对发生的故障模式类型确定风险预警流程，而后根据相应的诊断流程，执行风险预警。本发明的方法投入使用后，能够为舰船柴油机闭式冷却水系统的日常维修、保养提供合理的依据。
文档编号F01P11/14GK101333957SQ20081005406
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月5日 优先权日2008年8月5日
发明者余建星, 冯加果, 杜尊峰, 佳 田, 许遵武 申请人:天津大学