船舶機械狀態(tài)診斷監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用實踐探討

摘要：機械狀態(tài)監(jiān)測是一門新興學科，起源于航空、航天等高端工業(yè)，后來慢慢應(yīng)用于船自自機械設(shè)備的診斷、監(jiān)測、性能優(yōu)化和維修預(yù)測等過程，機械狀態(tài)診斷監(jiān)測技術(shù)為社會帶來了較大的經(jīng)濟效益。本文先簡單介紹船舶機械設(shè)備的特點，闡述了船舶機械狀態(tài)診斷f口監(jiān)測方法，最后探討了船舶機誡狀態(tài)診斷檢測技術(shù)應(yīng)用實踐。

隨著船舶自動化的發(fā)展，設(shè)備故障問題相應(yīng)增多，機械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)維修是現(xiàn)代化船舶機械的有力工具。傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)己無法準確診斷出船舶機械設(shè)備運行狀態(tài)，我們必須借助新的技術(shù)方法，適當?shù)貙Υ皺C械設(shè)備進行功能和運行狀態(tài)監(jiān)測，提前預(yù)測故障，才能更好掌握船舶機械狀態(tài)，保證船舶機械安全、經(jīng)濟的運行。有資料證明，世界上60%的船舶故障來自機艙，世界各國為保障船舶機械的安全運行，加大了對船舶機械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和技術(shù)診斷的研究。

1 船舶機械設(shè)備

船舶機械的工作環(huán)境大多數(shù)比較苛刻，并且它的動力機械構(gòu)造復雜，形式多樣，這些要求船舶動力機械設(shè)備應(yīng)該有較高的可靠性。船舶機械設(shè)備的監(jiān)測和維護已成為船舶營運技術(shù)管理的主要內(nèi)容。雖然船舶動力裝置有了較大的提高但還是會出現(xiàn)船舶機械故障。

生活實踐證明，船舶機械運行過程中主機，輔助機械都有可能發(fā)生故障，其中柴油機故障占首位，排在第二的是軸系。主機故障中，活塞、缸套、曲軸、氣閥故障較為多見；在輔助機械故障中，潤滑系統(tǒng)故障較多，還包含冷卻系統(tǒng)故障、燃油系統(tǒng)故障、壓縮空氣故障和進化系統(tǒng)故障。以上故障多為長期損耗、老化、損壞、疲勞、斷裂、鐵銹腐蝕、松脫、缺少潤滑、缺水、泄露、堵塞、燃油劣質(zhì)和蟲蝕等多種因素造成。據(jù)統(tǒng)計，在四沖程柴油機中，大多都是因為潤滑不合適造成曲柄銷軸承和主軸承的軸瓦磨損，在二沖程柴油機中，以活塞損傷為主。只要適當?shù)膶C械狀態(tài)監(jiān)測，出現(xiàn)問題后及時診斷，應(yīng)該能保證船舶機械的正常運行。

2.船舶機械狀態(tài)的診斷、監(jiān)測技術(shù)

對船舶機械狀態(tài)進行監(jiān)測有助于提前發(fā)現(xiàn)問題，這不僅為問題的解決爭取了時間，而且提早的維修可以降低維修經(jīng)費，進而提高設(shè)備的利用率。目前在船舶機械狀態(tài)的診斷和維修中常用以下幾種方法。

2.1 油液監(jiān)測

油液分析法是通過船舶機械設(shè)備潤滑油中的磨粒含量、磨粒大小和形狀變化、油質(zhì)變化、、鐵含量的變化來分析設(shè)備的損壞狀態(tài)?，F(xiàn)今，油液監(jiān)測方法包括光譜分析、鐵譜分析、污染度分析和理化分析，并且該分析法形成了離線、在線、離線與在線結(jié)合的分析模式。此外中國船級社編寫了相應(yīng)的書目，為油液分析法監(jiān)測螺旋槳軸、柴油機狀態(tài)提供了使用說明。

2.2 震動監(jiān)測

振動監(jiān)測分析法是指通過對工作中的船舶柴油機產(chǎn)生的振動信號進行測定、分析和處理來獲知機械內(nèi)部零部件的狀態(tài)并進行診斷。主要有活塞缸套損壞震動監(jiān)測、氣閥漏氣故障振動監(jiān)測和柴油機主軸承的、損壞故障的振動監(jiān)測這三種。該方法診斷速度快、準確率較高、能夠在線診斷，主要應(yīng)用在船舶動力機械以下的設(shè)備診斷檢測中。

2.3熱力參數(shù)監(jiān)測

熱力參數(shù)監(jiān)測分析法通過對運行中的船舶機械的柴油機的氣缸壓力、排氣溫度、轉(zhuǎn)動速度、潤滑油溫度、冷卻水進出口溫度和排放等這些熱力參數(shù)的變化進行監(jiān)測，分析出船舶機械工作狀態(tài)和故障。

2.4綜合監(jiān)測

綜合監(jiān)測是指將油液監(jiān)測、振動監(jiān)測和熱力參數(shù)監(jiān)測的多種診斷監(jiān)測方法綜合利用。以掌握大量的診斷知識為前提，采用融合的理念，通過計算機系統(tǒng)來確定船舶機械設(shè)備的工作狀態(tài)和未來故障。

3.船舶機械診斷監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用實踐分析

下面通過船舶機械狀態(tài)診斷檢測技術(shù)在我國航道運營企業(yè)和水路運輸支持系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，來進一步說明該技術(shù)的重要性。

（1）湖北航運企業(yè)和原武漢水運工程學院在1986年左右，開展了一項對220千瓦拖輪上的某柴油機和船舶齒輪箱進行追蹤檢測項目。在監(jiān)測過程中，拖輪的左邊主機發(fā)現(xiàn)了嚴重磨損磨粒，經(jīng)鐵譜分析后，由磨粒的顏色推斷出磨粒分別是鐵和鋁，掃面電鏡進一步證實了柴油機的缸套活塞組被嚴重損壞的真實性。在隨后的維修中又發(fā)現(xiàn)第3、5缸活塞側(cè)面發(fā)生損傷，這些與鐵譜監(jiān)測的結(jié)果是完全符合的。

（2）隨后，原武漢水運工程學院又和當?shù)氐囊粋€輪船企業(yè)將鐵譜監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到具體的柴油機的工作狀態(tài)監(jiān)測和診斷中，在鐵譜的監(jiān)測中，發(fā)現(xiàn)柴油機的前端齒輪箱工作異常，因為左主機的磨粒含量增多明顯，鐵譜中磨粒較大，藍色磨粒較多，這表明磨粒成分是低合金鋼。據(jù)相關(guān)的操作人員反應(yīng)，左邊主機前端齒輪有異常噪音，結(jié)合鐵譜分析推斷出前端齒輪發(fā)生故障，及時拆解檢查發(fā)現(xiàn)是過橋齒輪發(fā)生磨損，對其進行更換后，船舶仍正常工作。通過對20艘不同類別船舶的不同工作階段的特定型號柴油機進行潤滑油采樣，分析不同性質(zhì)船舶主機的磨粒變化和基線值，繪制了具有代表性的磨損形式的磨粒圖譜，人們可依照該圖譜判斷船舶機械主機的磨損情況。

4.結(jié)束語

總體來說，船舶機械狀態(tài)診斷監(jiān)測技術(shù)正朝著儀器和系統(tǒng)，簡單和精密，定性分析和定量監(jiān)測，離線監(jiān)測和在線診斷等多種手段相融合的方向發(fā)展，進而實現(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)智能化。船舶機械狀態(tài)診斷檢測技術(shù)不但能夠縮短我國在系統(tǒng)性船舶維修管理中與發(fā)達國家的差距，而且有利于提高船舶機械設(shè)備的無故障率，延長船舶機械的使用壽命，大大降低了維修費用。為追趕上船舶智能化發(fā)展的腳步，我們應(yīng)要加大診斷監(jiān)測技術(shù)在船舶機械管理中的應(yīng)用。

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作者簡介

朱炳文（1987年3月一），男，廣東廣州人，本科，助理工程師，機械狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)方向，