油液分析技術(shù)在船舶設(shè)備管理中的應(yīng)用

王海洪

（廈門港務(wù)集團(tuán)有限公司，福建 廈門361012）

廈門港務(wù)集團(tuán)有限公司在推廣鐵譜分析等油液分析技術(shù)的進(jìn)程中，首先把重點放在應(yīng)用領(lǐng)域的拓展上，從管理人員到機艙操作人員都大面積普及油液管理和故障診斷知識，嘗試在各個不同的工作層面合理使用技術(shù)信息，多角度為解決問題提供技術(shù)支持。從幾年來的實踐看，這種方式較為符合港航企業(yè)的需要，有利于企業(yè)自有油液分析實驗室工作的開展和技術(shù)水平的提高，從而創(chuàng)造更高管理價值。

1 應(yīng)用實例

引進(jìn)油液監(jiān)測技術(shù)目的在于提升設(shè)備的技術(shù)管理質(zhì)量，因此，實現(xiàn)油液監(jiān)測技術(shù)的管理價值自然成為技術(shù)推廣應(yīng)用過程重要的目標(biāo)。要實現(xiàn)技術(shù)的管理價值，首先要最大程度地拓寬技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，不斷嘗試和總結(jié)，以期獲得相應(yīng)的應(yīng)用收益。通過一些在港口拖船管理上應(yīng)用的個案分析，介紹應(yīng)用情況。

1.1 船舶質(zhì)保期驗收鑒定

引進(jìn)油液監(jiān)測技術(shù)之前，拖船的質(zhì)保期驗收鑒定依據(jù)主要是由質(zhì)保期內(nèi)運行記錄、儀表信息和五感檢查等項目組成。對于封閉系統(tǒng)如動力機組、舵輪等重要部位的內(nèi)部信息無法鑒定。引進(jìn)油液分析實驗室后，通過與國外供應(yīng)商的協(xié)商談判，嘗試將油液分析信息納入質(zhì)保期驗收項目。

1998年6月，廈門港港拖x號船已經(jīng)投入運行1 800h，接近規(guī)定的2 000h質(zhì)保期，前期的驗收交接材料已經(jīng)開始準(zhǔn)備。此時，實驗室根據(jù)油液分析報告提出故障警告，原因如下。

1）在左舵槳裝置的油樣直讀鐵譜數(shù)據(jù)表明，磨粒濃度WPC較日常值急劇升高，且大磨粒濃度百分比PLP［1］也相應(yīng)大幅度升高（見圖1、2）。

2）進(jìn)一步作制作鐵譜片［2］，觀察分析發(fā)現(xiàn)樣品譜片全長均沉積大量大顆粒金屬磨粒，長軸尺寸最大的磨粒達(dá)到40μm以上，多處存在摩擦聚合物。330℃加熱后，再換用大倍數(shù)物鏡進(jìn)行觀察，如圖3、4可見黃色金屬顆粒分布離散，不受磁力線影響，判斷為銅合金；回火色為藍(lán)色或藍(lán)黃相間的顆粒沿磁力線方向由大到小規(guī)則沉積，應(yīng)該屬于合金鋼類材質(zhì)［3］；磨粒表面刮痕明顯，邊緣形態(tài)不規(guī)則，磨粒類型應(yīng)屬于嚴(yán)重滑動顆粒。

圖1 港拖x號船左舵槳裝置磨?？倽舛融厔萸€（WPC）

圖2 港拖x號船左舵槳裝置大磨粒濃度百分比（PLP）

由此判斷，系統(tǒng)正在發(fā)生異常磨損，摩擦幅材料可能為銅合金-合金鋼材質(zhì)量。結(jié)合該設(shè)備資料，初步診斷為離合器故障前兆。經(jīng)過多次多點采樣，反復(fù)實驗，結(jié)論一致。

由于技術(shù)證據(jù)充分可靠，外方確認(rèn)并接受了實驗方法和結(jié)論，主動以商務(wù)條款為依據(jù)，賠償一船兩副離合器總成，價值100余萬。并將本項目作為觀測項目，延后驗收。同年10月，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)主機與螺旋漿轉(zhuǎn)速匹配異常，拆檢總成，發(fā)現(xiàn)鼓式離合器主動鼓磨損變形嚴(yán)重，從動鼓開裂失效。故障性質(zhì)與監(jiān)測結(jié)論一致。由于外方提前供應(yīng)備件，該船在短期內(nèi)更換部件后便重新投入生產(chǎn)。

可以設(shè)想，如果沒有應(yīng)用油液分析技術(shù)進(jìn)行質(zhì)保期監(jiān)測，根本無法在離合器打滑［4］前近300h診斷出潛在的故障，那么，質(zhì)保期之后，故障將造成企業(yè)百萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失；另一方面，該船將會因為等待配件而停止運行時間達(dá)數(shù)月之久，間接損失不可估量。

圖3 銅合金磨粒

圖4 嚴(yán)重滑動磨粒

1.2 科學(xué)制訂和調(diào)整船舶維修計劃

2002年10月14日，廈港拖10號船送樣，委托對其主機和舵槳裝置油樣進(jìn)行常規(guī)檢測。檢測中發(fā)現(xiàn)廈港拖10號船左舵槳裝置油樣水份嚴(yán)重超標(biāo)，水份含量達(dá)到1.5%，（報廢上限值為0.2%），樣品乳化，伴隨生成不溶性絮狀物。

利用鐵譜技術(shù)對該樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)油樣鐵譜片中存在較大數(shù)量的紅色氧化物和橡膠球粒。除此之外，金屬磨損顆粒正常，少量的銅合金疲勞顆粒說明銅合金材質(zhì)有即將發(fā)生異常磨損的征兆。讀取的信息表明系統(tǒng)受到嚴(yán)重的水污染，判斷原因可能來自水下部分的密封圈失效，尚未造成金屬零部件的破壞性磨損，但存在因油質(zhì)降低而引起故障蔓延的趨勢。實驗室在第一時間向技術(shù)管理部門提交了檢驗報告，并建議在盡可能短的時間內(nèi)上塢維修。

該設(shè)備原計劃在第二年上塢保養(yǎng)，提前上塢檢修中發(fā)現(xiàn)左舵槳裝置傳動軸被大量尼龍繩纏絞，密封圈變形失效。分解水下部分，經(jīng)過詳細(xì)測量后證明，所有傳動件和支承件尺寸和配合間隙正常，經(jīng)過清洗后完全可以滿足使用要求。其中，輸出端銅合金墊圈有明顯壓痕（軸向固定部分失效導(dǎo)致），輕微刮傷。整個維修過程耗時3天，更換了密封圈和銅合金墊圈以及潤滑油。

以上例可見，通過合理運用科學(xué)的診斷手段，在不解體的前提下提高評估設(shè)備運行可靠性的能力，及時調(diào)整船舶維修計劃，可以以微小的代價避免了可能發(fā)生的重大故障。

1.3 嘗試改進(jìn)船舶循環(huán)檢查模式

根據(jù)公司設(shè)備管理條例，船舶設(shè)備管理實行2～3年一次中間檢查，5年一次循環(huán)檢查的管理模式。

隨著監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的逐步成熟，嘗試在船舶循環(huán)檢查過程中，改變傳統(tǒng)的逐一吊缸檢查的做法，結(jié)合系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用抽缸檢查的方式，驗證監(jiān)測數(shù)據(jù)與抽缸測量數(shù)據(jù)的符合性。這一建議獲得當(dāng)?shù)卮瑱z部門的高度支持，于2003年開始試驗性實施。

2003年7月，廈港拖10號船進(jìn)廠進(jìn)行5年一周期的循環(huán)檢查。由于該輪在將近一年的監(jiān)測中數(shù)據(jù)穩(wěn)定，運行狀態(tài)良好，公司決定僅抽取2、6兩缸進(jìn)行吊缸檢查的，比對監(jiān)測和實際測量數(shù)據(jù)的一致性。

現(xiàn)以廈港拖10號船左主機為例。由圖5、6可見，在日常監(jiān)測中，磨?？倽舛龋╓PC）趨勢曲線平緩，大顆粒百分比（PLP）變化量微小，表明系統(tǒng)運行較為穩(wěn)定，磨損正常。拆檢測量數(shù)據(jù)見表1、2，可以看出缸套和活塞測量數(shù)據(jù)均在允許值范圍內(nèi)，無須維修或更換。

圖5 廈港拖10號船左主機油樣磨?？倽舛融厔萸€（WPC）

圖6 廈港拖10號船左主機油樣大磨粒百分比（PLP）

表1 廈港拖10號船左主機活塞測量數(shù)據(jù)表

表2 廈港拖10號船左主機缸套測量數(shù)據(jù)表

2 應(yīng)用成功與知識普及

在推廣應(yīng)用油液監(jiān)測技術(shù)的過程，將重點放在油液分析知識的普及和監(jiān)測體系的建設(shè)上。從1998年開始，將油液分析和故障診斷技術(shù)納入技術(shù)管理人員和維修操作人員的日常培訓(xùn)課目，根據(jù)不同的工作層面，實行從《油品及應(yīng)用常識》、《常規(guī)油品分析技術(shù)》到《鐵譜分析及故障診斷技術(shù)》和《綜合診斷技術(shù)》等技術(shù)技能的訓(xùn)練，雖然不要求現(xiàn)場人員都能掌握實驗技能，但是要求所有的技術(shù)人員都要具備讀取分析報告的能力，掌握根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和信息（如譜片照片等）的進(jìn)行狀態(tài)診斷的技巧。

通過長期的推廣和培訓(xùn)，油液分析處理能力成為現(xiàn)場技術(shù)管理人員必備的技術(shù)之一。不同專業(yè)方向的技術(shù)人員很快將該技術(shù)消化吸收，并結(jié)合振動分析等其他的監(jiān)測技術(shù)，綜合應(yīng)用于操作實務(wù)中，大大提高了油液分析技術(shù)的故障檢出率。2002年之后，全港拖船主機和舵機故障檢出率均保持在86.5%以上。

3 提升管理水平

3.1 關(guān)于關(guān)鍵潤滑點P-F間隔期的探索

設(shè)備狀態(tài)信息的科學(xué)性直接決定了維修計劃的合理性。任何提前或滯后的維修，都將帶來經(jīng)濟(jì)效益上的損失，甚至對設(shè)備帶來無法彌補的損害。這就意味著在考慮設(shè)備運行可靠性的過程中必須知道故障的發(fā)生點，也就是故障變得可以探測的那一點到潛在故障發(fā)展成為功能故障的那一點之間所需的時間（P-F間隔［5］：潛在故障點與功能故障發(fā)生時間點之間的間隔時間）。

3.2 以可靠性為中心的維修、運行管理體系

油液監(jiān)測技術(shù)的成熟應(yīng)用，獲得了大量封閉系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，使得船舶運行狀態(tài)評估數(shù)據(jù)鏈更趨完整可靠。在企業(yè)原有的質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上，公司在設(shè)備維修管理、運行管理等方面均建立起完善的可靠性評估機制，以評估出來的可靠性數(shù)值來指導(dǎo)各項工作計劃的制定、實施和調(diào)整，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

以上應(yīng)用案例說明，只要運用得當(dāng)，油液分析及故障診斷技術(shù)可以在船舶技術(shù)管理工作中發(fā)揮較大的作用，創(chuàng)造可觀管理價值。反觀目前國內(nèi)許多企業(yè)的油液分析實驗室處境尷尬，發(fā)展空間狹小，主要原因在兩個方面：一是從業(yè)人員太專注于技術(shù)本身，忽視應(yīng)用范圍的拓展；二是技術(shù)普及面不夠廣，停留在實驗室內(nèi)，許多現(xiàn)場管理人員甚至技術(shù)主管并不是足夠了解該技術(shù)可能產(chǎn)生的巨大效益，當(dāng)然也談不上長期有力的支持了。

擺脫發(fā)展瓶頸，謀求油液監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的新飛躍，應(yīng)該說是所有從業(yè)人員的共同目標(biāo)，希望與同仁共謀油液分析技術(shù)提升和推廣應(yīng)用的好方法、好途徑。

［1］陳 丹，王海洪.以可靠性為中心的港口機械設(shè)備維修及狀態(tài)監(jiān)測.現(xiàn)代船機維修技術(shù) ［M］.大連：大連海事大學(xué)出版社，2003.

［2］蕭漢梁.鐵譜技術(shù)及其在機械監(jiān)測診斷中的應(yīng)用［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［3］D.P.安德森.磨粒圖譜［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1987.

［4］李品芳.船舶管理［M］.大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.

［5］J莫布雷.以可靠性為中心的維修［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.