柴油机作为最常用的动力机械设备,由于其热效率高、比功率大和易起动等特点,广泛应用于船舶、汽车、发电机组、机车及工程机械等领域。随着柴油机性能和自动化程度的不断提高,其安全运行是保证各种设备安全的关键。采用监测诊断技术能及时发现柴油机潜在的故障信息,对其采取必要措施进行处理,以避免恶性事故的发生。本文以MAN B&W 8L21/31型中速柴油机为研究对象,进行了基于瞬时转速、扭振和示功图的船舶柴油机监测诊断技术研究,主要包括以下研究内容:(1)柴油机热力参数监测方法研究。MAN B&W 8L21/31中速柴油机自带一套常规热力参数的(机旁箱)监测系统,在监测系统的设计中,利用MODBUS协议将(机旁箱)监测系统实时采集的数据直接传输至计算机,以实现常规热力参数的实时监测。试验证明,利用MODBUS协议对常规热力参数进行监测具有实时性好、侦错能力强、数据传输量大和简单易用等特点。(2)柴油机瞬时转速及扭振监测方法研究。瞬时转速的监测方法主要包括软件法和高频时钟计数法,作者采用高频时钟计数法进行瞬时转速的监测分析,并对瞬时转速测量误差进行分析,误差分析结果表明,采用高频时钟计数法监测柴油机瞬时转速具有误差小、精度高和计算方便等特点。根据柴油机转速的波动量可求出经过每个齿轮分度的扭转角度,通过积分即可计算轴系角振动。(3)新型中速柴油机监测诊断系统的研制。该系统主要包括数据采集、热力参数、瞬时转速、扭振测量、示功图和数据库六大子模块,对柴油机的各种主要运行参数进行了监测、分析与处理,通过在MAN B&W 8L21/31型中速柴油机上试验验证了监测诊断系统的精度满足实际测量分析的要求。(4)柴油机故障诊断技术研究。在MAN B&W 8L21/31型柴油机进行故障模拟试验,测量分析柴油机正常态和故障态的柴油机热力参数、瞬时转速、扭振和示功图,并利用瞬时转速、扭振和示功图三种诊断方法实现了对柴油机的故障诊断。