水壓計(jì)程儀船首管路測(cè)速故障的陸上排查方法

徐 望，王云鵬，王亦平，方婧涵

(902廠，上海 200083)

水壓計(jì)程儀船首管路測(cè)速故障的陸上排查方法

徐 望，王云鵬，王亦平，方婧涵

(902廠，上海 200083)

水壓計(jì)程儀的水壓管路故障會(huì)導(dǎo)致計(jì)程儀無(wú)法測(cè)量速度，文章基于水壓計(jì)程儀的工作原理和水壓管路的系統(tǒng)組成，針對(duì)管路滲透、閥件損壞和管路擁堵3種可能故障原因，分別制定了相應(yīng)的陸上排查方案，實(shí)際工程應(yīng)用表明了該方案的有效性和可行性，最后給出了水壓計(jì)程儀的維修及使用建議，對(duì)該裝備的維修保障工作具有重要的借鑒意義。

水壓計(jì)程儀；管路；測(cè)速；故障排查

水壓計(jì)程儀的基本原理是測(cè)量海水相對(duì)于艦船流動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)壓力，再根據(jù)動(dòng)壓力與流速之間的航速關(guān)系來(lái)解算出艦艇的相對(duì)航速，其管路系統(tǒng)承擔(dān)著測(cè)量動(dòng)、靜壓的任務(wù)。某型艦船水壓計(jì)程儀曾出現(xiàn)船首管路系統(tǒng)無(wú)法測(cè)速的故障，根據(jù)艦船水面和水下航行時(shí)計(jì)程儀的工作狀態(tài)，本文從理論上全面分析該故障的原因，分別制定了相應(yīng)的陸上排查方法，在艦船上排后，按所制定的排故方案來(lái)執(zhí)行修理，艦船下排后結(jié)合系泊、航行試驗(yàn)對(duì)水壓計(jì)程儀進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，結(jié)果表明該排查方法能夠有效地解決故障。

1 故障現(xiàn)象

通過(guò)試航發(fā)現(xiàn)該型水壓計(jì)程儀具體故障如下。

1)使用推放裝置管路系統(tǒng)測(cè)速時(shí)，水面航行和水下航行都能正常測(cè)速。

2)使用船首管路系統(tǒng)測(cè)速時(shí)，水壓計(jì)程儀速度為0，無(wú)法測(cè)速。

3)碼頭調(diào)試時(shí)，2套管路系統(tǒng)的全壓(動(dòng)壓和靜壓之和)和靜壓管路都能放出水，在對(duì)外吹氣時(shí)都能在舷外看到氣泡，說(shuō)明管路對(duì)海通暢。

4)平衡閥打開(kāi)時(shí)水壓計(jì)程儀通電調(diào)試零位正常；分別使用2套管路對(duì)儀器通電調(diào)試，在靜壓放水時(shí)，儀器解算都有速度。

得到初步結(jié)論為水壓計(jì)程儀電氣部分及推放裝置管路系統(tǒng)正常，船首管路系統(tǒng)不正常。由于水壓計(jì)程儀管路系統(tǒng)在水下部分，不具備檢修條件，因此必須在艦船上排時(shí)進(jìn)行管路系統(tǒng)檢修。

2 故障原因分析

2.1水壓計(jì)程儀工作原理

水壓計(jì)程儀測(cè)速的依據(jù)為伯努利方程。水壓計(jì)程儀以測(cè)量海水相對(duì)于艦艇流動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)壓力為基礎(chǔ)，再根據(jù)動(dòng)壓力與流速之間的航速關(guān)系來(lái)解算出艦艇的相對(duì)航速V，如圖1所示。

圖1 水壓計(jì)程儀管路系統(tǒng)工作原理示意圖

當(dāng)艦艇航行時(shí)A管由于迎著海水，它除了承受靜壓強(qiáng)P作用外，還受到因海水沖擊產(chǎn)生的壓力作用，管中所產(chǎn)生的壓力為靜壓和動(dòng)壓之和，即全壓。B管伸出船底，感應(yīng)的壓力是靜壓。

2.2故障原因分析

該型水壓計(jì)程儀測(cè)速水壓管路有2套，分別為推放裝置管路系統(tǒng)和船首管路系統(tǒng)，2套管路系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)閥控制接入儀器內(nèi)。儀器測(cè)速時(shí)只能采用其中一路管路系統(tǒng)，另一路管路系統(tǒng)關(guān)閉。圖2為該型計(jì)程儀管路系統(tǒng)工作原理圖。

艦船船首管路系統(tǒng)包括1路從艙底通向船首的管路，其進(jìn)水口朝前(稱為全壓管路，管路規(guī)格為D25×2.5，銅質(zhì)材料)，其管路穿越聲吶艙、燃油艙及多個(gè)壓載水艙；另外2路通向兩舷艇底，其進(jìn)水口朝下，在艙底層合為1路，稱為靜壓管路。

根據(jù)艦船航行時(shí)水壓計(jì)程儀的工作狀態(tài)可以從理論上對(duì)故障可能性作如下分析。

1)船首全壓管路存在滲漏。低速航行時(shí)船首全壓管路內(nèi)的壓力小，高速航行時(shí)船首全壓管路內(nèi)的壓力大。在壓力大時(shí)全壓管路某處存在滲漏而使全壓管路內(nèi)部與外部相通，此時(shí)全壓管路內(nèi)的壓力與靜壓管路壓力相同，沒(méi)有壓差，所以水壓計(jì)程儀測(cè)不出速度。

理論評(píng)估：此故障原因發(fā)生的概率較高，應(yīng)考

核船首管路系統(tǒng)的氣密性。

2)閥件損壞引起管路的壓力降低。當(dāng)管路系統(tǒng)閥件損壞時(shí)，同樣可造成水壓計(jì)程儀船首管路測(cè)速故障。如圖2中“1-4號(hào)閥”存在損壞情況，使用推放裝置時(shí)仍能滿足計(jì)程儀正常工作要求；當(dāng)使用船首管路測(cè)速時(shí)，由于“1-4號(hào)閥”不能有效截止，導(dǎo)致船首全壓管路與推放裝置全壓管路導(dǎo)通，水壓計(jì)程儀傳感器感知全壓管路壓力為零，測(cè)速不正常。

理論評(píng)估：此故障原因發(fā)生概率較高，應(yīng)全面檢查管路閥件的技術(shù)狀態(tài)。

3)船首全壓管路部分存在擁堵。當(dāng)全壓管路中存在部分擁堵時(shí)，擁堵點(diǎn)位置會(huì)造成壓力損失，水壓計(jì)程儀電氣部分感應(yīng)壓力將降低，在低速航行時(shí)壓力損耗小，水壓計(jì)程儀可測(cè)速；滿載高速航行時(shí)，壓力損耗較大，無(wú)法測(cè)速。

理論評(píng)估：此故障原因發(fā)生的概率較低，應(yīng)考核船首管路系統(tǒng)的暢通性。

4)以上故障原因均存在。

3 故障排除技術(shù)方案

艦船上排后按如下故障排查技術(shù)方案來(lái)執(zhí)行修理排除故障。

3.1準(zhǔn)備和條件

1)220 V、50 Hz不斷電。

2)高壓吹除、泵壓設(shè)施設(shè)備備便。

3)水壓計(jì)程儀圖紙資料齊全。

4)其它安全性措施。

3.2管路部分檢修

船廠制定船首管路檢修實(shí)施方案，并進(jìn)行檢修。針對(duì)以上分析可能存在的管路系統(tǒng)故障點(diǎn)，進(jìn)行如下檢修。

圖2 水壓計(jì)程儀管路工作原理圖

1)船首全壓管路氣密性檢查(故障可能性1)，進(jìn)行全壓管路氣密性檢查。通過(guò)封堵船首全壓管路進(jìn)口，打開(kāi)圖2所示“1-1號(hào)閥”和“1-3號(hào)閥”，在“3-1號(hào)閥”中壓空氣管路處對(duì)船首全壓管路進(jìn)行泵壓作業(yè)，試驗(yàn)壓力0.6 MPa。泵壓完畢后，肥皂液檢查聲吶艙、燃油艙、壓載水艙內(nèi)全壓管路、管接頭、通艙管件連接部位，應(yīng)無(wú)滲漏，且經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，船首全壓管路壓力是否有明顯下降。如存在壓力明顯下降的情況，視情更換損壞的管路。

2)管路及閥件技術(shù)狀態(tài)檢修(故障可能性2.2中2)。

(1)目視檢查聲吶艙、燃油艙、壓載水艙內(nèi)全壓管路、管接頭、通艙管件的狀況。拆卸有故障的管路，修理或更新。原地檢修有缺陷的通艙管件。

(2)結(jié)合泵壓作業(yè)，檢修重點(diǎn)閥件。船廠應(yīng)結(jié)合泵壓作業(yè)對(duì)閥件技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行初步的檢查，重點(diǎn)觀察“1-4號(hào)閥”的技術(shù)狀態(tài)。其次應(yīng)將故障相關(guān)重點(diǎn)閥件拆卸進(jìn)廠檢修，更換性能下降的閥件、組件，確保閥件和組件技術(shù)狀態(tài)良好后進(jìn)行回裝?；匮b后對(duì)閥件和組件應(yīng)再次進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)的驗(yàn)證。

3)船首全壓管路暢通性檢查(故障可能性2.2中3)。船廠應(yīng)進(jìn)行管路吹除作業(yè)，確保管路暢通，打開(kāi)圖2所示“1-1號(hào)閥”和“1-3號(hào)閥”，通過(guò)“3-1號(hào)閥”中壓空氣管路對(duì)船首全壓管路進(jìn)行吹除作業(yè)。觀察船首全壓管路的暢通性。

在高壓吹除作業(yè)中，觀察船首管路的暢通性。由于理論分析船首全壓管路存在部分堵塞的可能性，應(yīng)加強(qiáng)船首全壓管路暢通性判別，必要時(shí)實(shí)施分段檢查。通過(guò)疏通或多次吹除作業(yè)的方法，排除管路堵塞的故障。

4)通過(guò)以上3種檢查或檢修作業(yè)應(yīng)能排除綜合故障，即故障原因2.2中4)。

3.3電氣部分檢修

工廠依據(jù)維修控制程序和水壓計(jì)程儀修理技術(shù)要求對(duì)電氣部分進(jìn)行檢修，排除電氣部分故障。

由于水壓計(jì)程儀禁止排上通電作業(yè)，不具備整機(jī)調(diào)試的條件。整機(jī)功能驗(yàn)證工作，必須在艦船下排后進(jìn)行。在艦船下排前，船廠應(yīng)確保管路系統(tǒng)的暢通性和氣密性以及閥件技術(shù)狀態(tài)良好。

3.4系泊、航行試驗(yàn)

艦船下排后，結(jié)合系泊、航行試驗(yàn)對(duì)計(jì)程儀進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，排除故障。

4 應(yīng)用

應(yīng)用結(jié)果表明實(shí)際情況包含了故障原因2.2中1)和2)，船首及全壓管路存在泄漏現(xiàn)象，通過(guò)上文提出的排查方法，結(jié)合實(shí)際工程檢修，該艇水壓計(jì)程儀船首管路系統(tǒng)能夠正常測(cè)速，恢復(fù)了正常的技術(shù)性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于水壓計(jì)程儀修理工程涵蓋部分水下工程，對(duì)整個(gè)艦船修理質(zhì)量影響較大，為此提出以下幾點(diǎn)建議。

1)綜合多種監(jiān)控手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管路故障。艦船在航期間可以通過(guò)建立輪機(jī)轉(zhuǎn)速與計(jì)程儀航速比對(duì)表，慣導(dǎo)速度與水壓計(jì)程儀航速比對(duì)表以及水面航行狀態(tài)衛(wèi)星設(shè)備速度與水壓計(jì)程儀航速比對(duì)表。通過(guò)航速比對(duì)表規(guī)律性的變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)管路及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的苗頭，采取針對(duì)性的預(yù)先維修措施，防控故障發(fā)生的概率。

2)結(jié)合排上修理，系統(tǒng)檢修管路及相應(yīng)閥件。艦船每次排上修理期間，均應(yīng)建立相應(yīng)的管路檢查工程明細(xì)單，系統(tǒng)性地對(duì)相關(guān)管路系統(tǒng)及管路閥件進(jìn)行全面的檢修，消除故障發(fā)生的隱患。

3)研制專用工裝，提高排上單裝聯(lián)調(diào)能力。艦船排上的水壓計(jì)程儀檢修，由于不具備實(shí)際水流速度條件，嚴(yán)禁排上開(kāi)機(jī)，因此不能實(shí)現(xiàn)水壓計(jì)程儀排上單裝聯(lián)調(diào)。這對(duì)于檢修后的管路系統(tǒng)是個(gè)極大挑戰(zhàn)，由于不能獲得有效驗(yàn)證，建議研制專用工裝，建立陸基計(jì)程儀檢測(cè)調(diào)試平臺(tái)，提高排上檢修水平。

Water-pressure speed log can' t measure velocity because of water-pressure pipeline faults including pipeline infiltration,valve damage and pipeline blockage.Based on the principle and the structure of the water-pressure speed log and its pipeline,the onshore fault elimination methods are presented separately.The applications show that the proposed meathods are feasible and practical.At the last,the valuable,reference is provided for maintaining support of water-pressure speed log.

water-pressure speed log;pipeline;velocity measurement;fault elimination

U666.152

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.010

徐望(1974-)，男，江西南昌人，高級(jí)工程師，工學(xué)博士，主要從事導(dǎo)航裝備的維修保障與科研工作。

2014-06-13