工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技巧分析

中交廣州航道局有限公司 劉卓桓

引言

工程船舶的種類(lèi)很多，基于不同水上水下工程的基本需求，需要運(yùn)用到的特殊機(jī)械裝置不同，很多水上水下工程都需要工程船舶來(lái)完成，在這個(gè)過(guò)程中，如果工程船舶動(dòng)力機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題，船舶無(wú)法正常運(yùn)作，除了會(huì)對(duì)工程本身的進(jìn)度與質(zhì)量造成影響外，還有可能會(huì)造成非常嚴(yán)重的安全隱患，因此，對(duì)于工程船舶的“心臟”——?jiǎng)恿C(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷就顯得尤為必要。

1.對(duì)于方法的基本概述

工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析存在很多方面，就目前而言，常見(jiàn)的方法有以下四種：瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)診斷、熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)診斷、振動(dòng)監(jiān)測(cè)振動(dòng)以及聲發(fā)射診斷，在不同作業(yè)條件下采用的診斷方式不同，對(duì)于診斷結(jié)果的影響也不相同。

1.1 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速

正常工程船舶作業(yè)中，柴油機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速是恒定保持在一定范圍內(nèi)并且成相對(duì)規(guī)律的波動(dòng)變化，這是在作業(yè)過(guò)程中對(duì)于工程船舶動(dòng)力機(jī)械是否存在故障問(wèn)題的基本判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的規(guī)律性被破壞時(shí)，基本可以斷定其動(dòng)力機(jī)械出現(xiàn)問(wèn)題，需要進(jìn)行進(jìn)一步具體因素的判斷和檢修。這種方面是極為便捷的且最為常用的一種監(jiān)測(cè)方法，為了保護(hù)工程船舶能夠在后續(xù)工程作業(yè)中繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一般情況下在出現(xiàn)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)大幅度波動(dòng)是停止作業(yè)開(kāi)始排查檢修工作。

1.2 熱力參數(shù)

利用熱力參數(shù)完成對(duì)于動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)的檢測(cè)也是一種常用的方法，其監(jiān)測(cè)方法主要就是通過(guò)對(duì)于柴油機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)其熱力參數(shù)的不正常變化來(lái)判斷是否存在故障的一種方法，一般情況所涉及的熱力參數(shù)主要有溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等等，為了保障對(duì)于故障監(jiān)測(cè)的科學(xué)性，熱力參數(shù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄，在工程船舶作業(yè)中，不斷將實(shí)時(shí)參與與基礎(chǔ)參數(shù)值比對(duì)，進(jìn)而能夠在最快速度內(nèi)對(duì)于動(dòng)力機(jī)械故障進(jìn)行核定并預(yù)警，避免造成不必要的損害。熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)是由多種數(shù)值核定得來(lái)的，實(shí)效性強(qiáng)，同時(shí)能夠?yàn)楹罄m(xù)的修建工作開(kāi)展帶來(lái)便利，以此也較為常用。

1.3 振動(dòng)

與熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)相同，振動(dòng)實(shí)際上也是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷，但是兩者的不同點(diǎn)在于熱力參數(shù)相對(duì)于振動(dòng)監(jiān)測(cè)而言，其技術(shù)難度較低，且具有基本參數(shù)作為核定標(biāo)準(zhǔn)，振動(dòng)參數(shù)是對(duì)柴油機(jī)正常工作的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行捕捉診斷分析，但是在工程船舶實(shí)際的工作過(guò)程中，不同運(yùn)動(dòng)件之間的振動(dòng)頻率不同，彼此之間會(huì)互相干擾，給信號(hào)識(shí)別工作造成了一定的困難，因此相比較前兩者而言，振動(dòng)監(jiān)測(cè)的運(yùn)用范圍不廣，通常是針對(duì)特定范圍下采用[1]。

1.4 聲發(fā)射

聲發(fā)射常用來(lái)整個(gè)工程船舶的機(jī)械進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一種常規(guī)方法，通過(guò)聲波反彈來(lái)確定故障位置和故障情況，對(duì)于無(wú)論是外部原因造成的故障，還是內(nèi)部原因造成的故障，都有非常明顯的監(jiān)測(cè)手段和定位分析。聲發(fā)射主要針對(duì)的是柴油機(jī)閥門(mén)問(wèn)題，通過(guò)聲波數(shù)據(jù)來(lái)判斷其是否存在閥門(mén)漏氣的問(wèn)題。

2.診斷技巧的分析

在診斷方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用一些診斷技巧，能夠進(jìn)一步確認(rèn)工程船舶存在的實(shí)際情況，并根據(jù)具體問(wèn)題采用不同的解決措施，柴油機(jī)作為動(dòng)力機(jī)械的根本你，其診斷技巧自然是圍繞著柴油機(jī)開(kāi)展[2]。常用的診斷技巧有兩種，一種是對(duì)于活塞、缸套的診斷，另一種則是對(duì)于氣閥的診斷。

2.1 缸套磨損問(wèn)題

在工程船舶長(zhǎng)期使用過(guò)程中，缸套磨損是必然的，而不同的磨損程度都會(huì)對(duì)于活塞的撞擊力產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響這個(gè)動(dòng)力機(jī)械的基本數(shù)值，無(wú)法做出較為正確的判斷，如果在這個(gè)基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射或熱力參數(shù)、振動(dòng)的診斷，只能發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)出現(xiàn)故障，無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)判斷，因此，通過(guò)對(duì)于缸套磨損的診斷，能夠有效提高診斷故障的效率。具體的診斷技巧是根據(jù)其振動(dòng)數(shù)值的變化分析，對(duì)于相關(guān)的數(shù)值進(jìn)行診斷，進(jìn)而形成良好的判斷。

2.2 氣閥漏氣

氣閥漏氣的診斷技巧較為簡(jiǎn)單，一般情況下，缸蓋的工作狀態(tài)有著正常的數(shù)值表現(xiàn)，當(dāng)氣閥出現(xiàn)漏氣或其他情況時(shí)[3]，就會(huì)對(duì)于缸蓋產(chǎn)生影響，振動(dòng)頻率與基礎(chǔ)數(shù)值發(fā)生不同變化，進(jìn)而明顯判斷氣閥漏氣問(wèn)題。

3.綜合診斷系統(tǒng)

上述的技巧與方法共同形成了工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析的綜合診斷，實(shí)際上，對(duì)于工程船舶而言，不同性質(zhì)不同作業(yè)內(nèi)容的工程船舶所經(jīng)受的考驗(yàn)和自然影響因素不同，又因其水上作業(yè)的獨(dú)特性，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要運(yùn)用的手段也不相同，而不同的診斷方法共同構(gòu)成了工程船舶的綜合診斷系統(tǒng)。

綜合診斷系統(tǒng)中主要包含以下幾個(gè)模塊，其一是對(duì)于熱力參數(shù)的監(jiān)測(cè)模塊，在上文中已經(jīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，這里不做過(guò)多贅述，需要注意的是熱力參數(shù)監(jiān)測(cè)實(shí)際上是對(duì)于整個(gè)工程船舶動(dòng)力運(yùn)作系統(tǒng)的分析，對(duì)于工程船舶動(dòng)力機(jī)械正常運(yùn)作起到至關(guān)重要的作用；其二是瞬間轉(zhuǎn)速模塊的監(jiān)測(cè)，瞬間轉(zhuǎn)速是對(duì)其平衡性能的重要考量，因此是極為重要的一個(gè)模塊；其三是對(duì)于氣缸壓力功率譜的監(jiān)測(cè)模塊，主要針對(duì)的內(nèi)容是采油機(jī)的工作性能，以上三種形式都是在基于現(xiàn)有數(shù)值和已有數(shù)值的對(duì)比中，對(duì)于問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，形成良好的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其四是聲發(fā)射監(jiān)測(cè)，聲發(fā)射的主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容就是氣閥漏氣問(wèn)題，其五是軸系振動(dòng)，軸系振動(dòng)是基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速數(shù)值開(kāi)展，通過(guò)對(duì)于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)圖的分析，對(duì)于瞬時(shí)轉(zhuǎn)速形成良好的計(jì)算分析，進(jìn)而實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于柴油機(jī)的監(jiān)測(cè)；其六是軸功率監(jiān)測(cè)，與上述內(nèi)容相同，軸功率也是搭建在性能監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上開(kāi)展的，最后是對(duì)于動(dòng)力機(jī)械在燃油消耗量監(jiān)測(cè)[4]。

綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共同為工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)服務(wù)，為了讓工程船舶始終保持在較好的工程運(yùn)作狀態(tài)中，不會(huì)由于故障問(wèn)題的不及時(shí)處理造成不必要的損失。通過(guò)綜合監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)于船體動(dòng)力機(jī)械進(jìn)行分析，針對(duì)已有問(wèn)題給出最優(yōu)的解決方案，從而保證工程船舶動(dòng)力機(jī)械的正常運(yùn)作，工程船舶作業(yè)的有序進(jìn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)于工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障綜合診斷系統(tǒng)的簡(jiǎn)要分析，對(duì)于其診斷方法、診斷技巧和綜合診斷內(nèi)容進(jìn)行了闡述，實(shí)際上，工程船舶在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，其動(dòng)力機(jī)械可能遇到的問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于文中所述，文中僅對(duì)于常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，望廣大相關(guān)工作者能夠就此問(wèn)題繼續(xù)深入分析，提出更多具有創(chuàng)造性的建議與意見(jiàn)，共同為推動(dòng)工程船舶動(dòng)力機(jī)械發(fā)展提供綿薄之力。

[1]阮鵬,張永祥.基于ANSYS的軸系不平衡故障仿真研究[J].艦船電子工程,2011(08):122-124.

[2]嚴(yán)新平,張?jiān)吕?物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)展望[J].中國(guó)機(jī)械工程,2011(24):116-120.

[3]任浩翰,張良力,李杏柏.海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)對(duì)通航安全的影響分析及對(duì)策[J].交通信息與安全,2010(06):36-38+42.

[4]歐禮堅(jiān).船舶螺旋槳及推進(jìn)裝置故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].華南理工大學(xué),2010.