船舶機(jī)械設(shè)備的常見故障及狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)研究

謝小偉 張濤松

摘 要：在我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之下，交通運(yùn)輸業(yè)也迎來了飛快的發(fā)展，作為重要交通航運(yùn)支柱型產(chǎn)業(yè)的船舶行業(yè)也進(jìn)步迅速。但在其實(shí)際的運(yùn)行中，機(jī)械設(shè)備故障問題更是層出不窮，在一定程度上嚴(yán)重制約著船舶運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)發(fā)展和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。船舶機(jī)械設(shè)備所引發(fā)的故障問題是多方面的，所以要想及時(shí)或提前就發(fā)現(xiàn)船舶機(jī)械設(shè)備所存在的隱患或故障，就當(dāng)引進(jìn)其先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，如此才能更好的做到提前預(yù)警，并予以解決，同時(shí)也為船舶運(yùn)輸?shù)陌踩涂煽窟\(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：船舶機(jī)械設(shè)備；常見故障；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；診斷方法

引言

船舶運(yùn)輸中機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障較為常見，因此其故障的檢修與異常狀態(tài)的檢測(cè)診斷技術(shù)就成為了該行業(yè)中的重要內(nèi)容。在實(shí)際行駛和運(yùn)輸當(dāng)中，精準(zhǔn)的指出或是提前發(fā)現(xiàn)出船舶機(jī)械設(shè)備的故障因素，就能夠更好的動(dòng)態(tài)掌控船舶運(yùn)轉(zhuǎn)情況，進(jìn)而提高船舶運(yùn)輸?shù)陌踩院透咝??；诖?，本論文主要就目前我?guó)船舶機(jī)械設(shè)備的常見故障及其狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究，希望能為船舶業(yè)的健康發(fā)展助力。

1分析船舶機(jī)械設(shè)備的常見故障

船舶機(jī)械設(shè)備內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)多元化，十分復(fù)雜，同時(shí)因?yàn)榇皺C(jī)械作業(yè)時(shí)要應(yīng)對(duì)自然氣候變化下的天然環(huán)境，因此對(duì)其內(nèi)部的機(jī)械構(gòu)造性能、元件質(zhì)量，以及整體作業(yè)效率等方面都有著極高的要求。為了滿足船舶運(yùn)輸?shù)囊?，首先需要確保船舶機(jī)械設(shè)施的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，而要達(dá)到機(jī)械的高效運(yùn)行，安全作業(yè)也要求機(jī)械維修員熟悉故障類別，究其故障出現(xiàn)的因素，從而找出適宜的故障應(yīng)對(duì)的辦法。

結(jié)合以往船舶機(jī)械設(shè)備異常和故障的主要問題分析，得出如下經(jīng)常發(fā)生故障的部件包括：船舶主機(jī)、輔機(jī)、柴油機(jī)等。而其中最常見的故障就是柴油機(jī)出現(xiàn)故障所致，柴油機(jī)故障可以說占了總體故障問題的85%。其次是活塞、缸套、氣閥等部件的故障比也比較多，而燃油噴射系統(tǒng)和軸系的故障問題偶有發(fā)生。而導(dǎo)致發(fā)生這些故障的主要原因是：損耗過度、風(fēng)蝕、機(jī)器變形、腐蝕、電路短路、油液滲透、部件鑲嵌錯(cuò)位、松弛、燃油質(zhì)量不過關(guān)等等。對(duì)此分析可知，船舶機(jī)械設(shè)施故障主因多數(shù)是由機(jī)械主機(jī)出現(xiàn)問題所致，主機(jī)系統(tǒng)的異常和故障比較常見，匯總以前的操作經(jīng)驗(yàn)可知二沖柴油機(jī)有三分之一的機(jī)會(huì)出現(xiàn)活塞損耗導(dǎo)致部件異常；而四沖柴油機(jī)則容易出現(xiàn)軸承因潤(rùn)滑油不足或潤(rùn)滑油耗費(fèi)時(shí)沒有及時(shí)加入等導(dǎo)致的損耗過度的問題。上述的諸多故障和誘因都要求船舶機(jī)械設(shè)備開展可行、合理的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷等的科學(xué)控制手段以引來確保船舶機(jī)械的安全和可靠運(yùn)行。

2船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)分析

船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的操作流程分為信號(hào)征集、信號(hào)處理以及監(jiān)測(cè)決策等三大組成部分。而現(xiàn)如今的船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)儼然從原本的理論階段向?qū)嵱没A段過渡，隨之研發(fā)了眾多船舶機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)儀器，比如在線監(jiān)測(cè)傳感器及其系統(tǒng)等。近些年來，國(guó)際性的科研機(jī)構(gòu)相繼研發(fā)了不少關(guān)于船舶機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)及其有關(guān)成果?，F(xiàn)在最常用的船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法包括：油液分析監(jiān)測(cè)、性能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及振動(dòng)監(jiān)測(cè)等。

在船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展之下，不少船舶的新故障問題也相應(yīng)得以解決，同時(shí)為新故障積累了不少診斷理論和解決辦法。國(guó)際上的航運(yùn)公司聯(lián)通權(quán)威性的科研部門共同達(dá)成科研合作，得出了基于貝葉斯決策判據(jù)，基于線性和非線性判別函數(shù)的模式識(shí)別方法、基于概率統(tǒng)計(jì)論的時(shí)序模型診斷方法、基于距離判據(jù)的故障診斷方法、模糊診斷原理、灰色系統(tǒng)診斷方法、小波分析法、模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)的數(shù)學(xué)計(jì)算化和智能化故障診斷形式。受到跨專業(yè)性和不同學(xué)科融合的約束下，通常不同的診斷辦法、監(jiān)測(cè)辦法都是獨(dú)立操作的，目前尚未形成一套各種監(jiān)測(cè)辦法有機(jī)整合的船舶動(dòng)力機(jī)械設(shè)備診斷體系。實(shí)際中工程船舶機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)較少使用到振動(dòng)監(jiān)測(cè)和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)。

3船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷方法

3.1振動(dòng)分析法

振動(dòng)監(jiān)測(cè)法主要適用于監(jiān)測(cè)存在于船舶柴油機(jī)作業(yè)時(shí)的振動(dòng)情況。振動(dòng)監(jiān)測(cè)法優(yōu)點(diǎn)在于易操作簡(jiǎn)易、精準(zhǔn)性較高、效率高等。因此被廣泛應(yīng)用于船舶機(jī)械設(shè)備的診斷活動(dòng)中。具體如下：①監(jiān)測(cè)氣閥漏氣的振動(dòng)觀察氣缸振動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)間差線狀圖和氣閥規(guī)律信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，判斷其激勵(lì)源的振動(dòng)響應(yīng)的功率譜線圖是否出現(xiàn)漏氣的故障問題。②監(jiān)測(cè)柴油機(jī)主軸承，判斷其磨損問題利用倒頻譜和功率譜的兩種綜合性分析法分析是否柴油機(jī)的軸承出現(xiàn)損耗過度的故障問題。③監(jiān)督活塞、缸套振動(dòng)，分析其磨損問題活塞缸套磨損時(shí)，主機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)頻率和幅度不相符的現(xiàn)象，此時(shí)分析功率譜最高值和總能量的參數(shù)對(duì)比可以判斷活塞缸套是否出現(xiàn)磨損。

3.2油液分析法

基于整體監(jiān)測(cè)船舶機(jī)械設(shè)備磨損問題的考慮，首先從油液診斷著手，是指對(duì)機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑油管理情況予以監(jiān)測(cè)，具體是指潤(rùn)滑油的油質(zhì)種類、磨粒含量、體積、含鐵量等。目前，常見的油液分析法包括污染度指標(biāo)分析，光譜走勢(shì)分析，鐵譜分析以及在線、離線相融合的共用法。

3.3熱力參數(shù)分析法

該船舶機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)法借助柴油機(jī)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)汽缸的排氣溫度差，壓力示功幅度圖等判定機(jī)械設(shè)備作業(yè)情況。該監(jiān)測(cè)手段的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，被廣泛普及和應(yīng)用。示功圖的觀察由于內(nèi)含多個(gè)數(shù)據(jù)可以求出具體的汽缸功率和壓縮壓力等參數(shù)，所以得知其內(nèi)部燃燒情況。

3.4綜合分析法

該辦法主旨是整合各個(gè)故障分析法，包括前面提到的三種監(jiān)測(cè)法進(jìn)行匯總和整合，從而依據(jù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，有機(jī)融合的準(zhǔn)則開展信息計(jì)算的數(shù)據(jù)提取，分析和預(yù)判，從而得到診斷性的船舶機(jī)械設(shè)備故障，促進(jìn)船舶機(jī)械設(shè)備的安全、高效的運(yùn)行。這一方法具有擇優(yōu)處理、彌補(bǔ)缺漏等優(yōu)點(diǎn)，有利于船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性。

4油液污染控制標(biāo)準(zhǔn)

目前，油液分析技術(shù)是船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中最具效益且高速率的一種技術(shù)。主因是油液分析做到對(duì)機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，能夠確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)出的污染物體受到嚴(yán)格把控，為此也成為了維護(hù)船舶液壓設(shè)備安全、可靠作業(yè)，延長(zhǎng)使用時(shí)間的好途徑。伴隨著液壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟和普及應(yīng)用，該油液污染控制技術(shù)相應(yīng)的也日趨成熟，油液污染問題已經(jīng)得到了良好的控制，這可以從運(yùn)輸?shù)拇八诘暮Ｓ蚍秶鷥?nèi)抽樣監(jiān)測(cè)，從而得到直觀的污染指數(shù)、顆粒物大小等的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段，國(guó)際上已經(jīng)成立了液壓污染控制技術(shù)組織，主要職責(zé)是負(fù)責(zé)全球的地域工程機(jī)械液壓污染控制技術(shù)的推廣、應(yīng)用和普及，同時(shí)編制出一套標(biāo)準(zhǔn)化的液壓污染控制技術(shù)的內(nèi)容規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)嚴(yán)格按照國(guó)際污染度指標(biāo)的ISO04406進(jìn)行油液污染程度的衡量。除外為了能夠迎合本國(guó)各類工業(yè)部門的發(fā)展需要，我國(guó)也已經(jīng)自主建立了一套尚未健全的液壓污染控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于監(jiān)測(cè)航空液壓系統(tǒng)的油液污染程度。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在實(shí)際工作中，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)船舶機(jī)械設(shè)備故障的類別和特征進(jìn)行區(qū)分，才能更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的正常動(dòng)作，因此更應(yīng)當(dāng)大力推廣船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的運(yùn)用，由此才能更好的促進(jìn)船舶機(jī)械設(shè)備安全和可靠運(yùn)行，推動(dòng)我國(guó)船舶業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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（1.身份證號(hào)：321321198609126878；

2.身份證號(hào)：320682198205016152）