超聲波技術(shù)在船舶管系故障檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：船舶管道時(shí)刻處于惡劣的工作環(huán)境中，包括主機(jī)和輔機(jī)管系等，都長(zhǎng)期經(jīng)受高溫影響，并順勢(shì)衍生出嚴(yán)重的堵塞和泄露事件，直接限制今后設(shè)備運(yùn)行和船舶航行的安全性。主動(dòng)針對(duì)船舶管系進(jìn)行故障檢測(cè)，能夠在減輕船員勞動(dòng)壓力基礎(chǔ)上，令船舶運(yùn)營實(shí)效得以大幅度提升，進(jìn)一步摒棄一切不安因素，最終令水域環(huán)境得到空前可靠的保護(hù)。筆者的任務(wù)，就是結(jié)合超聲波技術(shù)和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，搭建起完善樣式的船舶管系故障綜合化校驗(yàn)認(rèn)證體系，希望透過船舶管系運(yùn)行正常性和故障滋生狀況調(diào)研，分析和處理重要性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，希望為今后船舶航行事業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提供保障。

關(guān)鍵詞：超聲波；船舶管系；故障檢測(cè)；應(yīng)用細(xì)節(jié)

一、船舶管系故障檢測(cè)和定位的具體規(guī)范訴求

（一）泄露檢測(cè)的靈敏性。一旦說管道發(fā)生泄露故障，便要在第一時(shí)間內(nèi)鎖定當(dāng)中的微小泄露位置點(diǎn)，并針對(duì)內(nèi)部實(shí)際泄露量發(fā)送精準(zhǔn)的報(bào)警指示。

（二）故障檢測(cè)的精準(zhǔn)性。保障系統(tǒng)故障檢測(cè)的精準(zhǔn)性，避免一切誤報(bào)跡象，確保整個(gè)檢測(cè)工作的可靠性。

（三）檢測(cè)系統(tǒng)安全維護(hù)的簡(jiǎn)易性。主要就是在安裝檢測(cè)過程中，保證技術(shù)要求不高且耗費(fèi)工時(shí)不多，即便是發(fā)生故障，也可實(shí)時(shí)性地進(jìn)行簡(jiǎn)易調(diào)試和便利性維護(hù)。

（四）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的高性價(jià)比。須知該類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝和服務(wù)工作中，需要耗費(fèi)較高的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，想要保證后期維修備件的通用易得結(jié)果，就必須想方設(shè)法保證系統(tǒng)安裝成本的低廉和運(yùn)行管理的簡(jiǎn)單結(jié)果。

二、超聲波檢測(cè)技術(shù)的主要特征和分類

超聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)綜合性強(qiáng)，自然地融合物理、電子、機(jī)械、材料學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科內(nèi)容，并且廣泛沿用在醫(yī)療器械和海洋探測(cè)領(lǐng)域之中。依照超聲波介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在彈性介質(zhì)中的振動(dòng)和超聲波實(shí)際傳播方向的關(guān)聯(lián)，可以順勢(shì)將超聲波劃分為縱波和表面波等類型。首先，縱波強(qiáng)調(diào)超聲波質(zhì)點(diǎn)在彈性介質(zhì)中振動(dòng)方向和波實(shí)際傳播方向的相同性，亦被稱作是壓縮波，是一類能夠在液體、氣體和固體三相介質(zhì)中傳播的一類超聲波波形，因?yàn)樵擃惓暡ú还馨l(fā)射或是接收工作都相對(duì)簡(jiǎn)易一些，因此在其余波形應(yīng)用過程中，可以考慮進(jìn)行縱波波形轉(zhuǎn)換。其次，表面波，能夠在半無限大固體介質(zhì)表層或是其余介質(zhì)截面，以及附近進(jìn)行船舶且不深入固體內(nèi)部的一類超聲波。而最為特殊的莫過于瑞利波，大多數(shù)狀況下在半無限大固體介質(zhì)和氣體、液體介質(zhì)交界面上滋生，并且會(huì)沿著界面進(jìn)行持續(xù)傳播，其主要由縱向和橫向振動(dòng)合成，其中質(zhì)點(diǎn)沿著橢圓軌跡振動(dòng)，而橢圓的長(zhǎng)軸將和波的傳播方向維持垂直關(guān)系，短軸和波的傳播方向則保持平行。在借助瑞利波進(jìn)行船舶管系故障檢測(cè)環(huán)節(jié)中，經(jīng)過被檢測(cè)材料上瑞利波的持續(xù)傳播影響，使得超聲波當(dāng)下穿透深度持續(xù)增加，能量則迅速下降，通常瑞利波傳播深度僅僅包含一個(gè)波長(zhǎng)，所以，長(zhǎng)期被應(yīng)用在材料表面和近表面缺陷的研究事務(wù)上。另外，瑞利波同樣能夠在固體介質(zhì)中傳播，尤其是在圓滑曲面外壁或是內(nèi)壁傳播過程中，不單單不存在反射，還能愈加靈敏地檢測(cè)到表層裂紋，所以說能夠被應(yīng)用到管道破損的檢測(cè)工作中。

三、超聲波技術(shù)在船舶系統(tǒng)故障檢測(cè)中的細(xì)致化應(yīng)用措施

（一）超聲波發(fā)射模塊

1.電源。船舶主體管道較長(zhǎng)且存在較多分支，需要在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置較多數(shù)量的檢測(cè)位置點(diǎn)，因?yàn)閮?nèi)部環(huán)境過于繁瑣且能耗較高，為了確保發(fā)生故障報(bào)警和定位的精準(zhǔn)性，需要進(jìn)行充足的電力供應(yīng)。如為了降低DSP芯片功耗，可以采取低電壓供電方式，尤其是在長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上，為了保證安全性，需要應(yīng)用內(nèi)核處理器和輸入輸出電壓分開供電模式，至此令芯片工作和數(shù)據(jù)傳輸可靠性得以保障。

2.超聲波發(fā)射電路。為了全面降低傳播視察測(cè)量中的誤差，提升超聲波流量計(jì)的精度和泄露定位的準(zhǔn)確度，可以考慮進(jìn)行可調(diào)高壓電源、電阻、能量?jī)?chǔ)存電容、絕緣柵型雙極晶體管、快速恢復(fù)型二極管和探頭，進(jìn)行綜合規(guī)劃布置。

（二）超聲波檢測(cè)手段

1.接觸檢測(cè)方式，主要是在超聲波換能器和被測(cè)工件表層上的空隙里，進(jìn)行耦合劑涂抹接觸并進(jìn)行靈活化檢測(cè)，包括機(jī)油和水玻璃等常見耦合劑，本身保留可觀的阻抗降低、衰減克制，以及超聲波能量傳遞性能。其中直接接觸檢測(cè)方式操作便利，不過對(duì)于被檢測(cè)部件表層粗糙度要求嚴(yán)格，如若超出粗糙限值，就會(huì)限制超聲波監(jiān)測(cè)質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

2.縱波脈沖反射方式。其可以細(xì)化出一次和多次脈沖反射模式，其中前者主張利用一次底波進(jìn)行檢測(cè)，在針對(duì)特定部件傳播期間，部分超聲波會(huì)戳碰到障礙并順勢(shì)反射，余聲波則會(huì)持續(xù)傳播到部件底面并反射回來。透過發(fā)射、缺陷和底波在時(shí)間基線上的相對(duì)位置觀察，就能夠清晰化地鎖定缺陷的主要位置。相比之下，多次脈沖反射模式，主張利用多次底波進(jìn)行缺陷位置定位，大多數(shù)狀況下應(yīng)用在較為疏松的部件檢測(cè)事務(wù)中。

3.表面波檢測(cè)模式，主要是將表面波沿著被檢測(cè)部件表層進(jìn)行船舶，同時(shí)依照表面波只得在固定傳播的特性和裂紋發(fā)射發(fā)射規(guī)則，進(jìn)行部件表面工作狀態(tài)精準(zhǔn)化映射。應(yīng)用表面波檢測(cè)期間，有必要進(jìn)行被檢測(cè)部件清潔控制。實(shí)驗(yàn)中沿用多次脈沖反射，不單單可以提升系統(tǒng)定位的準(zhǔn)確度，同時(shí)可以依照船舶實(shí)際工作狀況，進(jìn)行超聲波換能器便利性檢修，必要情況下可以考慮直接沿用接觸法進(jìn)行檢測(cè)控制。

四、結(jié)語

綜上所述，將超聲波技術(shù)貫穿沿用至船舶管系故障檢測(cè)事務(wù)之中，需要經(jīng)歷較為繁瑣的工序流程，筆者在此提供的建議內(nèi)容著實(shí)有限，希望相關(guān)工作人員在日后多元化實(shí)踐中予以不斷修繕補(bǔ)充。相信長(zhǎng)此以往，必將為我國船舶航行事業(yè)經(jīng)濟(jì)安全性運(yùn)行，提供較為可靠的保障條件。

參考文獻(xiàn)：

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