淺談船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

王華　龐連杰　肖洋

摘要：隨著多樣化的機(jī)械設(shè)備在工程船舶中的應(yīng)用，給船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作提出了更高的挑戰(zhàn)。實(shí)施科學(xué)有效的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，對做好營運(yùn)船舶技術(shù)管理工作，提高船舶機(jī)械設(shè)備的利用率，保障船舶機(jī)械的安全運(yùn)行具有重要意義。本文分析了油樣分析技術(shù)、熱力參數(shù)、振動監(jiān)測技術(shù)和綜合分析法等技術(shù)在船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的具有應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：船舶；機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測；油液分析法

引言

機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是一門新興的學(xué)科，源于20世紀(jì)60年代的航空領(lǐng)域，至70年代開始應(yīng)用于船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、性能檢測和優(yōu)化、故障斬診斷及維修中。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測在船舶中的應(yīng)用越來越廣泛，目前比較成熟的檢測技術(shù)有油液分析法、熱力參數(shù)技術(shù)、振動監(jiān)測技術(shù)和綜合分析法。

1.船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)及方法應(yīng)用

1.1油樣分析法及其應(yīng)用

油樣分析法的主要監(jiān)測對象是船舶機(jī)械設(shè)備中潤滑油的取樣分析，通過監(jiān)測來確定油樣的性質(zhì)變化和各種微粒的含量情況來判別機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況[1]。對潤滑油中含磨損微粒的監(jiān)測可以采用鐵譜分析、關(guān)譜分析、濾紙監(jiān)測技術(shù)等方法進(jìn)行，目的是確定機(jī)械設(shè)備運(yùn)行和磨損的情況；對油樣自身物理化學(xué)特性的監(jiān)測分析可以采用傅立葉紅外監(jiān)測對油樣的水分和黏度進(jìn)行監(jiān)測分析，目的是為了獲得機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行和潤滑情況。通過上述手段，能及時準(zhǔn)確的掌握機(jī)械設(shè)備存在的或者潛在的故障信息，避免因故障帶來的不必要損失。如對柴油機(jī)潤滑油進(jìn)行鐵譜和光譜分析后，能掌握柴油機(jī)的磨損程度，以更好的采取失效監(jiān)控手段，提高柴油機(jī)的使用壽命，確保柴油機(jī)能正常運(yùn)行，降低經(jīng)濟(jì)損失。

1.2熱力參數(shù)法及其應(yīng)用

該技術(shù)是目前船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)，主要是采集和分析船舶機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中熱力參數(shù)的變化，以此來判斷機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的一樣情況。診斷方面包括了機(jī)械設(shè)備的排氣溫度、轉(zhuǎn)速、滑油溫度、冷卻水進(jìn)出口溫度等[2]。如采用柴油機(jī)便攜式熱工檢測儀進(jìn)行監(jiān)測時，通過對柴油機(jī)整機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和各缸缸內(nèi)過程進(jìn)行測量，調(diào)整各缸噴油定時的準(zhǔn)確性和噴油量的均勻性，促使柴油機(jī)的整機(jī)功能得到全面發(fā)揮，平衡柴油機(jī)的運(yùn)行。同時，因熱力參數(shù)分析技術(shù)能對柴油機(jī)進(jìn)行定期或不定期的熱力監(jiān)測，使用該技術(shù)能分析各個熱力參數(shù)的變化趨勢，以及時發(fā)現(xiàn)故障問題，并能及時的采取有效措施來保證柴油機(jī)的正常運(yùn)行。

1.3振動監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用

振動監(jiān)測技術(shù)是利用船舶柴油機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動信號，通過測試、分析和處理數(shù)據(jù)后了解和掌握設(shè)備內(nèi)部零部件的狀態(tài)，對故障趨勢進(jìn)行分析和診斷，具有診速快、精確率高、完成在線診斷的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于船舶動力機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測工作中，具體表現(xiàn)如下。①柴油機(jī)主軸承磨損故障的振動監(jiān)測。這主要是對柴油機(jī)運(yùn)行中發(fā)出的診斷信號進(jìn)行功率譜分析和倒頻譜分析后，進(jìn)而判斷出柴油機(jī)主軸承的磨損情況。②活塞-缸套磨損的振動監(jiān)測。對該設(shè)備的磨損情況監(jiān)測是依據(jù)活塞-缸套會在不同磨損程度下發(fā)出不同機(jī)身振動響應(yīng)的原則進(jìn)行的，能采用功率譜峰值和總能量當(dāng)作活塞-缸套的磨損狀態(tài)特征參數(shù)。③氣閥漏氣故障的振動監(jiān)測。對該設(shè)備的監(jiān)測是依據(jù)汽缸蓋在振動時響應(yīng)的時域波形圖、氣閥定時規(guī)律和上止點(diǎn)信號進(jìn)行的，監(jiān)測人員能根據(jù)汽缸蓋表面的振動響應(yīng)中，對激勵源的振動響應(yīng)進(jìn)行識別，能從汽缸蓋表面振動響應(yīng)的功率譜來判斷氣閥是否有漏氣的故障。

1.4綜合分析法及其應(yīng)用

綜合分析法旨在將上述的油樣分析法、熱力參數(shù)法和振動檢查技術(shù)綜合應(yīng)用后，在積累了大量的診斷知識和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)，預(yù)測和判斷機(jī)械設(shè)備的故障，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。綜合分析法在船舶機(jī)械設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用還不夠廣泛，是目前各國科研機(jī)構(gòu)和相關(guān)企業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時，隨著各種船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，關(guān)于其的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)也有了較為完善的規(guī)范，已經(jīng)形成的有液壓油污染度控制標(biāo)準(zhǔn)、船舶維修保養(yǎng)系統(tǒng)檢驗(yàn)指南等，本文就液壓油污染度控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述。

2.液壓系統(tǒng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

液壓系統(tǒng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)是油樣分析法的發(fā)展推動下形成和發(fā)展的，該標(biāo)準(zhǔn)早期是應(yīng)用于重量污染度和重量ppm、體積ppm等的監(jiān)測和分析中，隨后逐步發(fā)展為反應(yīng)顆粒尺寸和顆粒污染度的方法。液壓系統(tǒng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、國家液壓行業(yè)組織和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)等組成的污染控制技術(shù)委員會制定的，主要標(biāo)準(zhǔn)是IS04406，該標(biāo)準(zhǔn)是目前世界各國普遍采用的液壓系統(tǒng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)，我國也不例外。我國現(xiàn)行的IS04406于1994年明確規(guī)定，顆粒計數(shù)儀要采用大于≥4um、≥6um、≥14um三個不同尺寸的顆粒濃度等級代碼，以此來表示油液的污染度[3]。同時，我國也設(shè)立的獨(dú)立的相應(yīng)組織和機(jī)構(gòu)，并加強(qiáng)了與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)委員會的聯(lián)系和交流，結(jié)合了我國各行業(yè)的發(fā)展需求，制定了有關(guān)液壓污染控制的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是在船舶行業(yè)還未制定相應(yīng)的污染度控制標(biāo)準(zhǔn)，僅僅在航空液壓系統(tǒng)油液固體顆粒污染度建立了GJB420和GJB420A兩個分級標(biāo)準(zhǔn)，且分別與NAsl638和AS4059標(biāo)準(zhǔn)等效。

3.結(jié)語

總之，對船舶機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測有利于及時診斷和維修技機(jī)械設(shè)備的故障，確保船舶機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行，并延長其運(yùn)行壽命和提高其運(yùn)行效率，進(jìn)而增強(qiáng)船舶行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國船舶行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了適應(yīng)船舶現(xiàn)代化、智能化的發(fā)展需求，必須大力研發(fā)和推廣科學(xué)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，制定規(guī)范的狀態(tài)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]熊玲，姚智剛.淺談運(yùn)用狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)建立艦艇裝備預(yù)知維修系統(tǒng)[J].中國設(shè)備工程，2011，30（12）：16-17.

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