測深儀換能器塢內工程質量管理剖析

林育生，吳永明，許大為

(902廠，上海 200083)

測深儀換能器塢內工程質量管理剖析

林育生，吳永明，許大為

(902廠，上海 200083)

測深儀換能器塢內工程是維修的關鍵過程，換能器一旦出現(xiàn)故障只能等艦船進塢方可修理或更換。通過對近幾年來艦船測深儀換能器塢內工程修理中出現(xiàn)的故障進行調研分析，歸納出常見故障的發(fā)生原因，并針對塢內工程維修和管理工作中容易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，提出了加強換能器塢內工程維修質量管理的措施和建議，對塢內工程修理工作具有一定的指導意義。

測深儀；換能器；塢內工程；維修；措施

測深儀是艦船上重要的水聲航海設備，其主要功能是測量、指示和記錄艦船所在海域的水深信息，對于保障艦船的正常航行起著不可替代的作用。測深儀換能器安裝在艦船殼體底部，一旦出現(xiàn)問題只能等艦船進塢方可修理或更換。艦船塢內修理期間，承擔修理任務的單位雖然也能認識到測深儀換能器塢內工程的重要性，但由于目前修理技術文件及產品技術文件中對于換能器的修理要求比較簡單，也未明確該修理過程為關鍵過程，因此普遍存在修理工藝文件簡單、質量管理不夠嚴格、管理措施不夠到位等現(xiàn)象，容易導致測深儀塢內工程期間或出塢后不久故障時有發(fā)生，有些甚至導致需重新進塢修理的嚴重后果。故加強換能器塢內工程的維修質量管理的迫切性和重要性是顯而易見的。

1 塢內工程項目內容

1.1 換能器簡介

換能器(transducer)是自一種類型的系統(tǒng)接收信號而向另一種類型的系統(tǒng)供應相應的信號，使輸入信號的某一所需特征出現(xiàn)于輸出的器件[1]。水聲換能器(underwater sound transducer)是指將其他形式的能量轉換為聲能向水中輻射，或將接收到的水聲信號轉換為其他能量形式信號的換能器[1]。測深儀換能器是一種水聲換能器，它是測深儀最主要的功率部件，其作用是將發(fā)射機輸出的電信號轉換為聲信號向海底發(fā)射并將海底反射回波轉換為電信號再輸出到接收機。目前艦船上服役的測深儀型號達十幾種，換能器外形大小、工作頻率各不相同，但其工作原理基本相同。換能器內部由振子組成，外部一般采用氯化丁基之類的聚合材料進行封裝，這些材料構成的覆蓋層可使聲波透過時無明顯發(fā)散、損耗或失真，還可保護水聲傳感器及電子設備免受物理損壞和海水侵蝕，但這些聚合材料本身硬度不高，易受硬物破壞。

換能器價格昂貴，安裝位置在船底，有的靠近船首，有的靠近船中[2]，具有難拆卸、難維修保養(yǎng)的特點。艦船航行時換能器沒在水中，若此時換能器出現(xiàn)故障需要更換，則艦船必須進塢上排，更換工程只能在船塢內進行。

1.2 工程項目內容

測深儀塢內工程主要工作包括以下幾點。

1)換能器表面檢查保養(yǎng)。

2)清除換能器表面的海生物，保持換能器表面清潔。

3)定期監(jiān)測換能器參數(shù)。

4)更換不合格換能器。

5)質量管理部門對換能器檢驗驗收等。

塢期內若換能器技術指標達不到要求，外觀表面破損或者接近、達到使用壽命周期則必須更換換能器。塢內工程驗收如果不合格，艦船就不能出塢，直到故障排除。

2 常見故障分析

2.1 故障種類

通過對近年來艦船測深儀換能器塢內工程修理中出現(xiàn)的故障情況進行調研分析，歸納起來測深儀塢內工程主要故障現(xiàn)象包括以下幾點。

1)換能器絕緣指標不合格，通常表現(xiàn)為絕緣值低于技術指標要求。

2)換能器電容指標不合格，通常表現(xiàn)為電容值低于技術指標要求。

3)換能器表面受損傷，通常表現(xiàn)為換能器表面被劃傷、破損、裂縫和漏油現(xiàn)象。

4)換能器老化。

5)換能器振子損壞，通常比較少見，在船塢內也難以檢測判斷，一般在出塢后整機調試時才能判定，故障表現(xiàn)為無回波信號。

6)測深儀內部電路或板件損壞。

7)電纜損壞，表現(xiàn)為電纜表面的破損、斷裂等。

2.2 故障原因分析

測深儀換能器塢內工程修理出現(xiàn)故障的原因是多方面的，除偶發(fā)故障外，既有管理方面的原因，也有人為操作不當?shù)确矫娴脑?。通過對以往故障的分析，故障常見原因包括以下幾點。

1)塢內工程管理不嚴，承修方未把測深儀換能器塢內工程識別為關鍵過程，或雖識別，但未嚴格按照關鍵過程的要求加強修理過程控制。

2)未嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，測深儀塢內期間通電造成換能器損壞。

3)測量換能器絕緣參數(shù)時操作不當。測量之前未脫開換能器與接線盒的連接線，導致兆歐表高壓竄入測深儀儀器內部造成測深儀內部電路或板件損壞。

4)塢內期間換能器表面清潔保養(yǎng)方法不當，保養(yǎng)工具不符合要求，防護措施不到位。

5)換能器老化、漏油或接近使用壽命。

6)電纜防護不當導致破損。

7)測量工具不合適造成誤判，不能及時發(fā)現(xiàn)問題。

8)其他人員在船底施工中誤傷換能器。

9)維修技術人員未經過崗前技術培訓，不掌握相應維修技術等。

2.3 典型故障案例

以下是近年來塢內工程修理中出現(xiàn)的典型故障案例，供從事測深儀修理和維修管理等相關人員參考。

1)換能器表面受損。技術人員對正在廠修的某船進行塢內工程例行檢查，發(fā)現(xiàn)換能器絕緣檢測值與上次測量值相比嚴重下降，遠低于技術要求，進一步檢查時發(fā)現(xiàn)換能器表面有數(shù)道裂紋且表層有破損現(xiàn)象。調查了解到船廠工人之前曾在船底刮過砂，可能誤傷到換能器。經鑒定該換能器已損壞，必須更換。

2)測深儀線路板受損。某船進塢之前勘驗檢查測深儀通電正常工作，塢內工程結束下水后，通電調試時發(fā)現(xiàn)測深儀無回波信號，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)該測深儀接收通道初級的前置放大器線路板故障，更換該線路板后測深儀工作正常。進一步查找故障原因，發(fā)現(xiàn)前置放大器接收通道的電容擊穿造成短路，引起其外圍元器件損壞。經了解該船人員塢內檢查換能器絕緣性能時，兆歐表直接接入接收通道進行檢測，并未脫開換能器與接線盒的連接線?？梢耘袛喙收显蚴且驗檎讱W表高壓直接竄入接收通道，造成前置放大器線路板損壞。

3)換能器絕緣指標不合格。某船即將出塢下水，檢驗人員對塢內工程進行驗收，發(fā)現(xiàn)換能器絕緣參數(shù)實測值嚴重下降，已略低于技術要求，而據(jù)修理技術人員反映之前自檢時絕緣值均正常。檢查時發(fā)現(xiàn)該修理人員測試所用型號的兆歐表電壓標稱值未達到該型測深儀技術要求且未曾計量過，從而導致測量結果不能反映實際情況。進一步檢查發(fā)現(xiàn)該換能器已接近使用壽命，必須更換。由于問題發(fā)現(xiàn)及時，更換換能器后該船按時出塢，未造成質量事故。

3 加強質量管理的措施

測深儀塢內工程非常重要，容不得半點馬虎。在執(zhí)行現(xiàn)有管理規(guī)章制度的基礎上，必須進一步加強塢內工程的管理，防止出現(xiàn)質量事故。以下從完善制度、維修管理、換能器清潔保養(yǎng)、換能器更換和預防性修理5個方面提出相應管理措施。

3.1 完善測深儀塢內工程工作制度

承修方、艦船方、監(jiān)修方都要高度重視這項工作，不斷完善相應工作制度和管理規(guī)定。

1)艦船方要加強對維修工作的監(jiān)督，建立裝備日常巡視制度，及時掌握裝備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時報告。

2)承修方要把測深儀換能器塢內工程列為關鍵過程，制定關鍵過程控制程序，編制測深儀塢內工程作業(yè)技術文件，落實塢內工程定期檢查制度和專檢制度，按照關鍵過程的要求加強修理過程控制。技術人員必須經過崗前培訓，經考核掌握相關技術要求后方可從事塢內工程修理工作。

3)監(jiān)修方代表要加強塢內工程的管理，指導承修方按照修理技術標準開展工作，建立并嚴格落實三方檢驗驗收制度，嚴把質量關，不允許測深儀塢內工程驗收不合格的艦船出塢，防止出現(xiàn)質量事故。

3.2 加強測深儀塢內期間維修工作管控

測深儀塢內工程除按規(guī)定開展外，還必須注意做好細節(jié)工作。

1)測深儀塢內期間嚴禁通電，以免造成測深儀換能器損壞，可以采取一些預防措施如取下電源保險絲、貼上警示標識等，防止無關人員誤通電、誤操作。

2)換能器參數(shù)測量應嚴格按照操作規(guī)程進行，測量時在接線盒處進行，并先脫開換能器與接線盒的連接線，避免兆歐表測量絕緣時高壓竄入測深儀儀器內部造成測深儀內部電路或板件損壞。

3)應加強換能器絕緣和電容參數(shù)監(jiān)測工作，參數(shù)測量應定期進行，一般間隔10～15天測量1次,一旦測量結果不符合指標要求應立即報告并處置。

4)用兆歐表測量絕緣電阻，兆歐表的電壓根據(jù)設備工作電壓的高低進行選擇，兆歐表的電壓不應高于被測電路中的元件所規(guī)定的耐壓[3]。由于換能器耐壓各不相同，必須根據(jù)換能器耐壓值選擇相應級別的兆歐表。測量儀表內的電池需保證電量充足以免測量不準造成誤判。

5)測量換能器電容參數(shù)推薦使用電容表，如使用具有測量電容功能的萬用表來測量，則應使用高精度(4位半)的萬用表，否則測量結果不準，容易導致誤判。

6)使用的監(jiān)視和測量設備如電容表、兆歐表、阻抗分析儀必須經過計量且在有效期內，驗收使用的計量設備應專用。

7)測深儀換能器塢內工程驗收應在艦船出塢前更換換能器所需的一個時間周期前進行，以免發(fā)現(xiàn)問題來不及處理從而影響艦船正常出塢，通常情況下水面艦船驗收應提前2～3天進行，潛艇驗收應提前15天進行，因潛艇更換傳感器需考慮到電纜穿艙水密等因素。

3.3 換能器表面清潔保養(yǎng)工作

根據(jù)換能器的結構特點，在進行換能器表面保養(yǎng)時通常采用質地較軟的木鏟、抹布和溫熱的淡水肥皂溶液進行換能器表面清潔保養(yǎng)，直至換能器表面干凈整潔，觀察換能器表面應無裂縫、破損和漏油現(xiàn)象，一旦有異常情況要及時上報，并由維修管理部門組織專家進行鑒定是否更換。換能器表面保養(yǎng)后要采用保護罩蓋住，以避免表面涂漆及船底刮砂時破壞換能器表面，在艦艇出塢前及時取下保護罩。換能器表面清潔保養(yǎng)時嚴禁以下行為發(fā)生。

1)嚴禁用鋒銳物、硬布、砂紙、研磨膏和其他研磨材料清除換能器表面附著物，以免刮傷輻射面表面保護層。

2)嚴禁用酒精、汽油等溶劑進行表面清洗以免浸溶破壞表面的聚合材料。

3)嚴禁用物體碰撞、沖擊換能器表面，以免損傷換能器內部振子。

4)嚴禁在換能器表面涂漆。

3.4 慎重穩(wěn)妥做好換能器更換工作

1)更換安裝換能器工程一般由修船廠實施，安裝過程中航海裝備承修方技術人員必須到場，密切協(xié)同配合修船廠技術人員完成更換工作。

2)準備安裝的新?lián)Q能器必須有產品合格證和檢驗證明，承修方質檢部門在更換前要按關鍵件要求進行驗收。

3)從倉庫領取的換能器如果放置時間較長,在更換之前必須進行耐壓試驗，確保水密性能完好，防止因換能器老化嚴重而不能使用。

4)換能器電纜穿艙時要注意保護好電纜屏蔽層，不得用力牽拉換能器連接電纜。

5)換能器安裝時其輻射面要正對海底，與水平面夾角<1°，輻射面與艇底平齊。

6)換能器邊緣不能有明顯突變，周圍30°內不應有固定物，以免影響其指向性。

7)對于塢期較長的艦船,更換換能器的時機應安排靠近出塢的有效時間內進行，避免因離出塢時間較長保養(yǎng)不當出現(xiàn)新的故障。

8)換能器安裝后的驗收由監(jiān)修方、艦艇方、承修方三方按照測深儀塢內工程檢驗驗收制度進行驗收和確認。

3.5 做好預防性修理工作

1)承修方要建立每條艦艇測深儀換能器修理檔案，詳細記錄換能器的使用情況和歷次修理的信息。

2)每次塢內工程修理、參數(shù)測量、檢查記錄要齊全完整，保持可追溯性。

3)塢排期間修理技術人員定期檢測換能器絕緣和電容參數(shù)，如果連續(xù)兩次測量結果值相比變化較大，或者參數(shù)指標下降趨勢明顯，應引起重視，即使指標合格，也必須查明原因。

4)從預防性維修角度出發(fā)，對達到使用壽命或使用壽命未能延續(xù)到下一進塢周期的換能器，即使當前技術指標符合要求也必須更換，以保證出塢后測深儀在航期間能正常工作。

4 結束語

測深儀換能器塢內工程是航海裝備維修的關鍵過程，也是重難點工程，稍有不慎，很容易出現(xiàn)問題，從而影響整艘艦船的修理進度，造成不可挽回的損失，必須引起維修技術人員、生產管理部門、質量管理部門、業(yè)務機關和用戶的高度重視，要認真吸取以往塢內工程故障的教訓，不斷探索塢內工程有效的管理措施，完善修理技術文件和管理制度，確實加強換能器塢內工程的過程控制，提高修理質量，防止塢內工程修理出現(xiàn)不應該發(fā)生的問題。

[1] GB/T 3947-1996，聲學名詞術語[S].

[2] 陳宇里.《航海儀器》教材中船用回聲測深儀換能器安裝位置的探討[J].航海教育研究,2012,(2):57-59.

[3] GB/T 8016-2009，船用回聲測深設備[S].

The repair project of transducer of echo sounder in dry dock is a critical process.Once the transducer is failure,it can' t be repaired until the ship comes into a shipyard.Through analysis of the case of transducer's failure during docking repair before,we can find out the reason of common fault of transducer.Some measures and advices to enhance the quality management are given for repair project of transducer in dry dock,which is instructional to the work for transducer's project of docking repair.

echo sounder;transducer;projcet of docking repair;repair;measure

U673

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.02.013

林育生(1969-)，男，福建華安人，高級工程師，學士，主要從事船舶導航技術保障工作。

2013-10-10