超聲波技術(shù)在船舶管系故障檢測中的應(yīng)用分析

張宇 徐治利 許萬坤

摘 要：船舶管道時刻處于惡劣的工作環(huán)境中，包括主機和輔機管系等，都長期經(jīng)受高溫影響，并順勢衍生出嚴重的堵塞和泄露事件，直接限制今后設(shè)備運行和船舶航行的安全性。主動針對船舶管系進行故障檢測，能夠在減輕船員勞動壓力基礎(chǔ)上，令船舶運營實效得以大幅度提升，進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。筆者的任務(wù)，就是結(jié)合超聲波技術(shù)和豐富實踐經(jīng)驗，搭建起完善樣式的船舶管系故障綜合化校驗認證體系，希望透過船舶管系運行正常性和故障滋生狀況調(diào)研，分析和處理重要性實驗數(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；應(yīng)用細節(jié)

1 船舶管系故障檢測和定位的具體規(guī)范訴求

首先，泄露檢測的靈敏性。一旦說管道發(fā)生泄露故障，便要在第一時間內(nèi)鎖定當(dāng)中的微小泄露位置點，并針對內(nèi)部實際泄露量發(fā)送精準的報警指示。

其次，故障檢測的精準性。保障系統(tǒng)故障檢測的精準性，避免一切誤報跡象，確保整個檢測工作的可靠性。

再次，檢測系統(tǒng)安全維護的簡易性。主要就是在安裝檢測過程中，保證技術(shù)要求不高且耗費工時不多，即便是發(fā)生故障，也可實時性地進行簡易調(diào)試和便利性維護。

最后，監(jiān)測系統(tǒng)的高性價比。須知該類監(jiān)測系統(tǒng)安裝和服務(wù)工作中，需要耗費較高的運行維護費用，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行管理的簡單結(jié)果。

2 超聲波檢測技術(shù)的主要特征和分類

超聲波監(jiān)測技術(shù)綜合性強，自然地融合物理、電子、機械、材料學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科內(nèi)容，并且廣泛沿用在醫(yī)療器械和海洋探測領(lǐng)域之中。依照超聲波介質(zhì)質(zhì)點在彈性介質(zhì)中的振動和超聲波實際傳播方向的關(guān)聯(lián)，可以順勢將超聲波劃分為縱波和表面波等類型。首先，縱波強調(diào)超聲波質(zhì)點在彈性介質(zhì)中振動方向和波實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，因為該類超聲波不管發(fā)射或是接收工作都相對簡易一些，因此在其余波形應(yīng)用過程中，可以考慮進行縱波波形轉(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，并且會沿著界面進行持續(xù)傳播，其主要由縱向和橫向振動合成，其中質(zhì)點沿著橢圓軌跡振動，而橢圓的長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。在借助瑞利波進行船舶管系故障檢測環(huán)節(jié)中，經(jīng)過被檢測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波長，所以，長期被應(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到表層裂紋，所以說能夠被應(yīng)用到管道破損的檢測工作中。

3 超聲波技術(shù)在船舶系統(tǒng)故障檢測中的細致化應(yīng)用措施

3.1 超聲波發(fā)射模塊

首先，電源。船舶主體管道較長且存在較多分支，需要在監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置較多數(shù)量的檢測位置點，因為內(nèi)部環(huán)境過于繁瑣且能耗較高，為了確保發(fā)生故障報警和定位的精準性，需要進行充足的電力供應(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。

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

3.2 超聲波檢測手段

第一，接觸檢測方式，主要是在超聲波換能器和被測工件表層上的空隙里，進行耦合劑涂抹接觸并進行靈活化檢測，包括機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。其中直接接觸檢測方式操作便利，不過對于被檢測部件表層粗糙度要求嚴格，如若超出粗糙限值，就會限制超聲波監(jiān)測質(zhì)量和準確性。

第二，縱波脈沖反射方式。其可以細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行檢測，在針對特定部件傳播期間，部分超聲波會戳碰到障礙并順勢反射，余聲波則會持續(xù)傳播到部件底面并反射回來。透過發(fā)射、缺陷和底波在時間基線上的相對位置觀察，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事務(wù)中。

第三，表面波檢測模式，主要是將表面波沿著被檢測部件表層進行船舶，同時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，進行部件表面工作狀態(tài)精準化映射。應(yīng)用表面波檢測期間，有必要進行被檢測部件清潔控制。實驗中沿用多次脈沖反射，不單單可以提升系統(tǒng)定位的準確度，同時可以依照船舶實際工作狀況，進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行檢測控制。

4 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)容著實有限，希望相關(guān)工作人員在日后多元化實踐中予以不斷修繕補充。相信長此以往，必將為我國船舶航行事業(yè)經(jīng)濟安全性運行，提供較為可靠的保障條件。

參考文獻

[1]王杰.基于小波變換的船舶管系泄漏檢測定位系統(tǒng)研究[D].重慶交通大學(xué)，2012.

[2]劉躍沖.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶管道泄漏檢測方法研究[D].重慶交通大學(xué)，2013.