基于油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的船舶設(shè)備故障診斷研究

謝海燕

摘 要：針對(duì)船舶設(shè)備日趨復(fù)雜、設(shè)備故障診斷難的問(wèn)題，提出了基于油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的兩種故障診斷方法：采用多種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同診斷和聯(lián)合其他監(jiān)測(cè)技術(shù)手段綜合診斷。實(shí)例證明，基于油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的故障診斷研究將是未來(lái)船舶設(shè)備故障診斷研究的一個(gè)重要方向。

關(guān)鍵詞：油液監(jiān)測(cè) 光譜分析 鐵譜分析 故障診斷

0前言

潤(rùn)滑油是機(jī)械設(shè)備的“血液”，在機(jī)械設(shè)備中起著潤(rùn)滑、冷卻、清洗、密封、防蝕等重要作用[1]。在船舶設(shè)備的磨損故障中，潤(rùn)滑不良是導(dǎo)致磨損失效的主要原因。油液監(jiān)測(cè)包括對(duì)油液本身的物理化學(xué)性能分析和對(duì)油液中磨粒分析兩大部分。油液的物理化學(xué)性能分析包括油品的衰化、添加劑的損耗和污染情況。油液中磨粒分析包括磨粒的化學(xué)成分、濃度含量、尺寸大小和幾何形貌等。采用有效的油液分析技術(shù)，能獲得機(jī)器磨損程度、磨損類(lèi)型和磨損部位等方面的信息。

1多種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同診斷

油液的物理化學(xué)性能可采用傅立葉紅外檢測(cè)、水分、閃點(diǎn)、粘度、酸堿值等檢測(cè)方法，磨損微?？刹捎霉庾V分析、鐵譜分析、顆粒計(jì)數(shù)器法、磁塞檢測(cè)、濾紙法檢測(cè)等[2]。光譜分析法優(yōu)勢(shì)在于監(jiān)測(cè)效率高、操作簡(jiǎn)單和靈敏度高等，但還存在失效快、無(wú)法應(yīng)用于大尺寸磨損顆粒等弊端。鐵譜分析技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果能直接反映出船舶設(shè)備磨損程度，幫助預(yù)判船舶設(shè)備磨損原因、磨損部位等。但由于該技術(shù)不能分析非磁性物質(zhì)種類(lèi)和含量，很可能造成監(jiān)測(cè)結(jié)果存在誤差，并且對(duì)檢測(cè)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)度高。理化性能分析法通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油的理化性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，來(lái)診斷船舶設(shè)備中潤(rùn)滑劑的物理化學(xué)性能，從而判斷設(shè)備損壞程度，避免由于設(shè)備潤(rùn)滑不良或過(guò)度磨損造成船舶設(shè)備故障等。顆粒計(jì)數(shù)法監(jiān)測(cè)對(duì)象主要是既定體積的油液中包含的磨粒濃度和分布情況等，由于這一技術(shù)只進(jìn)行磨粒含量的監(jiān)測(cè)，還無(wú)法為故障問(wèn)題的明確診斷提供有效信息，還需要結(jié)合其他技術(shù)來(lái)為設(shè)備維修決策提供準(zhǔn)確的故障監(jiān)測(cè)信息。多種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同故障診斷是對(duì)設(shè)備進(jìn)行油液取樣后，進(jìn)行水分、光譜、鐵譜、顆粒計(jì)數(shù)器等檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果綜合診斷故障部位、故障原因。

2 與其他監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同診斷

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)除了油液監(jiān)測(cè)技術(shù)，還有振動(dòng)監(jiān)測(cè)、紅外電氣監(jiān)測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、腐蝕監(jiān)測(cè)等技術(shù)，針對(duì)不同的設(shè)備可采用一種或多種類(lèi)別監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同識(shí)別故障[3]。以燃?xì)廨啓C(jī)為例，可采用多種狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方法來(lái)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行故障診斷[3]。可采用油液監(jiān)測(cè)方法檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)的潤(rùn)滑油，從而發(fā)現(xiàn)摩擦、腐蝕、疲勞、污染等類(lèi)故障；也可采用紅外監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)各部位的溫度狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常部位；也可采用無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行無(wú)損探傷發(fā)現(xiàn)裂紋、拉痕等故障；還可以通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用頻譜分析技術(shù)有效識(shí)別燃?xì)廨啓C(jī)的不平衡、不對(duì)中、部件摩擦、基礎(chǔ)松動(dòng)、油膜渦動(dòng)、結(jié)構(gòu)共振、葉片損傷等故障。

3 故障診斷實(shí)例

3.1 高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)水故障診斷

某船裝備兩臺(tái)高壓空壓機(jī)，在某次航行中，隨行監(jiān)測(cè)保障人員對(duì)1號(hào)、2號(hào)高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)行了常規(guī)光譜分析和水分分析。光譜分析采用美國(guó)M/C型原子發(fā)射光譜儀，水分分析采用海軍工程大學(xué)研制的HGWTO型現(xiàn)場(chǎng)水分快速分析儀。經(jīng)光譜分析處理（表1），發(fā)現(xiàn)1號(hào)、2號(hào)高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油中各金屬元素含量正常。而經(jīng)快速水分分析（表2）后發(fā)現(xiàn)1號(hào)高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油水分含量正常，2號(hào)高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油中的水分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.2%（潤(rùn)滑油中水分含量大于0.2%時(shí)即視為超標(biāo)）。鑒于2號(hào)高壓空壓機(jī)Na、Mg元素含量正常，可排除進(jìn)海水，而高壓空壓機(jī)組室內(nèi)空氣流通不好，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量無(wú)法散出室外，斷定2號(hào)高壓空壓機(jī)潤(rùn)滑油中水分為冷凝水，建議室內(nèi)放置風(fēng)扇降溫，避免冷凝水形成。同時(shí)，結(jié)合機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，建議對(duì)2號(hào)高壓空壓機(jī)中潤(rùn)滑油進(jìn)行更換，防止進(jìn)水后的潤(rùn)滑油造成設(shè)備故障。換油后，對(duì)2號(hào)高壓空壓機(jī)中潤(rùn)滑油進(jìn)行水分檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)水分含量已正常，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也

正常。

3.2 齒輪箱潤(rùn)滑油中混入液壓油故障診斷

某艦航行時(shí)發(fā)現(xiàn)4#站齒輪箱中大量潤(rùn)滑油從滾筒離合器中溢出，并伴有刺鼻氣味。立即停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)滲出油液異樣，隨即對(duì)該裝置齒輪油進(jìn)行光譜分析和水分分析。由表3水分分析測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，水分含量達(dá)到15.08%，而潤(rùn)滑油中水分含量大于0.2%時(shí)即視為超標(biāo)，應(yīng)立即換油。由于該裝置沒(méi)有管路接觸海水和淡水，故而排除外部進(jìn)水可能。結(jié)合該裝置結(jié)構(gòu)，初步判斷齒輪箱內(nèi)部管路存在泄漏，導(dǎo)致液壓油混入齒輪油中，而兩種不同類(lèi)型的油混合后發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生刺鼻難聞的氣味。由表4潤(rùn)滑油光譜分析數(shù)據(jù)可以看出，Na元素含量嚴(yán)重超標(biāo)，而混入的液壓油為水性液壓油，且鈉含量較高，正好驗(yàn)證了上述判斷。為了避免齒輪箱內(nèi)部的齒輪產(chǎn)生腐蝕損傷，建議立即將齒輪箱內(nèi)的油立即放掉。

待齒輪箱內(nèi)油液放掉后，利用Olympus工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡對(duì)齒輪箱內(nèi)部進(jìn)行了全面的檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部液壓管接頭處破裂。液壓管接頭處破裂后導(dǎo)致液壓油滲入齒輪箱內(nèi)部，使得齒輪油與液壓油混合后反應(yīng)，出現(xiàn)了之前齒輪箱的滾筒離合器溢油的現(xiàn)象。對(duì)破裂處泄漏的過(guò)程進(jìn)行了視頻采集，最終定位了故障部位，為下一步故障維修提供了科學(xué)依據(jù)。原本類(lèi)似故障進(jìn)廠修理需半月時(shí)間，但此次僅四天時(shí)間就修復(fù)裝備，大大縮短了修理時(shí)間，改進(jìn)了修理工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

以油液技術(shù)為基礎(chǔ)，無(wú)論是多種油液監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同船舶設(shè)備故障診斷，還是油液監(jiān)測(cè)技術(shù)協(xié)同其他監(jiān)測(cè)技術(shù)，在船舶設(shè)備故障診斷中都能取得較好的效果。因此，有必要加大對(duì)船舶設(shè)備故障診斷中油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，發(fā)揮其在維護(hù)船舶設(shè)備正常運(yùn)行和故障診斷上的作用，是實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)備高效運(yùn)行的有效措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 胡一軍.油液監(jiān)測(cè)技術(shù)在設(shè)備管理與維修中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2014（06）：12-13.

[2] 石新發(fā)，劉東風(fēng)，孫云嶺.油液監(jiān)測(cè)多源信息融合模型構(gòu)建方法研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（04）：253-256.

[3] 李定國(guó)，陳聰.裝備監(jiān)測(cè)保障技術(shù)關(guān)聯(lián)度評(píng)估[J]，四川兵工學(xué)報(bào)，2012（07）：1-4.