船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)常見故障與措施方法探討

楊強(qiáng) 閆城 陳峰

摘要：船舶主機(jī)運行階段通過氣動操縱系統(tǒng)可以在自動控制體系、人力控制過程發(fā)揮重要作用，由于該系統(tǒng)的復(fù)雜程度較高所以容易出現(xiàn)故障。基于對船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)運行原理的研究，本來指出了其在運行過程中常見的故障類型，并在此基礎(chǔ)上提出針對常見故障的解決措施，以提高其運行穩(wěn)定度。

關(guān)鍵詞：船舶主機(jī);氣動操縱系統(tǒng);傳動設(shè)備

0 ?引言

在船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的運行階段，需要通過空氣壓縮裝置的使用、氣動閥門的裝配等，將產(chǎn)生的空氣傳入到其他的活動構(gòu)件中，以落實各類設(shè)備的操作和運行狀態(tài)調(diào)整工作。在整個系統(tǒng)的運行階段，會通過對大量設(shè)備的使用建立優(yōu)質(zhì)的連接關(guān)系防止出現(xiàn)氣密性問題。

1 ?船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的運行原理

1.1 系統(tǒng)的運行原理

在系統(tǒng)的運行過程中，其運行原理是通過對于源頭性空氣壓縮裝置的使用在其中存儲大量的空氣，并且為后續(xù)各設(shè)備操作狀態(tài)和運行流程的管理工作奠定基礎(chǔ)，之后則需要將所有的閥門進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即通過傳遞空氣方式讓不同的從屬系統(tǒng)參與運行。比如在整個船舶系統(tǒng)的啟動過程，主機(jī)要能夠獲得一定的燃料、空氣的基礎(chǔ)上才可以按照操縱方式正確運行，通過對相關(guān)參數(shù)的合理確定讓空氣壓縮裝置的閥門適當(dāng)開啟，并且之后將該子系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)一步的分析和明確，讓建成的綜合性管理系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定運行。另外在后續(xù)的工作階段，需要建成專業(yè)化的工作手段，通過相關(guān)管線的使用，將產(chǎn)生的空氣傳遞給相關(guān)的活動部件中。

1.2 系統(tǒng)的工作流程

在該系統(tǒng)的運行過程，首先要求空氣壓縮裝置能夠和操作系統(tǒng)中的相關(guān)閥門和連桿建立連接關(guān)系，在具體的運行過程根據(jù)操作者發(fā)出的信號開啟一定程度的閥門，其次是根據(jù)操作流程對不同閥門的運行狀態(tài)進(jìn)行控制，包括相關(guān)活動構(gòu)件、與之連接閥門、運行體系的信號分析系統(tǒng)、信號接收器等，讓不同的設(shè)備根據(jù)接收的壓縮空氣量做出合適的動作[1]。最后是相關(guān)響應(yīng)動作的實現(xiàn)，要根據(jù)不同閥門的運行狀態(tài)以及當(dāng)前的信號形式合適控制當(dāng)前該系統(tǒng)的實際控制流程，并且可以對該系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)一步升級，以最大限度提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定度。

2 ?船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的常見故障

2.1 傳動設(shè)備故障

在船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的運行過程，必然需要通過大量的傳動設(shè)備作出相應(yīng)的響應(yīng)動作，并且讓運行狀態(tài)能夠完全按照操作指令正常運行，其中傳動設(shè)備包括各類連接曲軸、管道的控制閥門等，并且大量設(shè)備通常和該系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)連接，才讓其能夠做出正常的響應(yīng)動作。一方面各類閥門可能在長期的運行過程中損耗，導(dǎo)致其出現(xiàn)氣密性下降以及響應(yīng)效率降低，另一方面在具體的工作階段，相關(guān)的連接曲軸以及其他的活動構(gòu)件都會導(dǎo)致在運行階段出現(xiàn)應(yīng)力疲勞甚至斷裂問題。

2.2 氣動源頭故障

氣動源頭通常為氣動泵，同時對于不同的響應(yīng)閥門來說，上游的空氣管道屬于其氣動源頭，在該系統(tǒng)的實際運行階段，會由于一些問題的存在導(dǎo)致氣動源頭出現(xiàn)故障。故障原因一個是由于管道本身長期運行過程出現(xiàn)泄漏的問題，導(dǎo)致其密度明顯不足，會導(dǎo)致實際的響應(yīng)效率下降，不利于對于各類控制指令的響應(yīng)。另一個是氣動壓縮泵體的運行故障，該問題出現(xiàn)之后會導(dǎo)致整個氣動控制系統(tǒng)停擺，通常情況下前項故障的發(fā)生幾率較高，后個故障基本不會發(fā)生，但是也需要通過專業(yè)化的檢測手段研究當(dāng)前發(fā)生故障的實際區(qū)域，才可讓建成的綜合管理系統(tǒng)可發(fā)揮應(yīng)有作用。

2.3 固定構(gòu)件故障

在固定構(gòu)件的運行階段，設(shè)施包括活動閥門的連接法蘭、空氣傳輸管道、對于氣動信號的分析機(jī)構(gòu)等，所有固定構(gòu)件都可發(fā)揮對運行體系以及活動構(gòu)件的控制，只有固定構(gòu)件可以正常穩(wěn)定運行的情況之下，相關(guān)活動構(gòu)件以及信號的處理系統(tǒng)才可以正常穩(wěn)定運行。在固定構(gòu)件的運行階段，常見的故障是氣動傳輸管道的滲漏，導(dǎo)致前緣提供的空氣難以被后續(xù)的設(shè)備接收，會導(dǎo)致該系統(tǒng)的運行質(zhì)量下滑。此外對于連接法蘭來說，存在的問題主要包括長期運行階段中該設(shè)備的失效、連接強(qiáng)度下降、原有的信號分析裝置存在隱患等，問題出現(xiàn)之后都會大幅度降低船舶主機(jī)氣動系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

2.4 空氣分配器故障

在空氣分配器的運行過程，可以根據(jù)輸入的各類信號類型和運行方式，讓建成的空氣分配器可以發(fā)揮對于存儲空氣的合理傳輸作用，而其的主要缺陷表現(xiàn)為，一方面無法接收專業(yè)化的控制指令，只按照全面開啟或全關(guān)閉的方式控制氣體總量，另一方面空氣分配器無法和相關(guān)構(gòu)件連接，其本身無法處于活動狀態(tài)，會導(dǎo)致輪船主機(jī)完全停擺。另外空氣分配器作為一項精密度較高的系統(tǒng)，其必須能夠根據(jù)傳遞的各類信號完成自主運行狀態(tài)的調(diào)整工作，而其中存在的彈簧設(shè)備、連接設(shè)備等會由于一些因素的存在導(dǎo)致響應(yīng)相率下降[2]。

2.5 主氣動閥門故障

主氣動閥門的運行過程要求將壓縮空氣罐的空氣可以導(dǎo)入到正常運行的管道中，通過開閉幅度的控制調(diào)整各類信號的發(fā)生強(qiáng)度，并按照信號傳遞流程分析傳出的空氣總量是否能夠滿足后續(xù)的工作體系識別和管理需求。在主氣動閥門的運行過程，一方面其能夠完全根據(jù)已經(jīng)建立的響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和工作制度，自主化地控制當(dāng)前的控制水平，此外在具體的研究和分析階段，需要探討在該系統(tǒng)的實際運行過程中，是否可以按照設(shè)置的操作方案和控制流程，確定當(dāng)前整個工作系統(tǒng)的運行穩(wěn)定度。另一方面其中含有的各類彈簧設(shè)施也可能在運行過程中，無法將氣動閥門恢復(fù)原狀態(tài)，以防止高壓空氣壓縮罐中的氣體泄漏。常見的故障包括在長期運行過程中，彈簧裝置出現(xiàn)疲勞導(dǎo)致其胡克質(zhì)數(shù)下降，或者氣密性裝置磨損過大，導(dǎo)致在管理狀態(tài)下出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

3 ?船舶主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的常見故障解決措施

3.1 傳動故障消除

在傳動故障的消除過程，需要分析當(dāng)前的故障類型和故障的分區(qū)，采用的方法是通過對操縱系統(tǒng)的合理控制研究不同信號輸入情況下當(dāng)前主機(jī)的響應(yīng)程度。比如在主機(jī)氣動操縱系統(tǒng)的運行過程，其閥門連接狀態(tài)是將閥門1作為后續(xù)系統(tǒng)的主控閥門，閥門2、閥門3屬于并聯(lián)狀態(tài)，而當(dāng)閥門2和3同時運行時，才可以將發(fā)出的信號同時傳遞給某裝置中形成“與”門系統(tǒng)，而當(dāng)發(fā)現(xiàn)在操作過程閥門1不存在缺陷，但是該“與”門無法閉合，則可確定是閥門2或者閥門3出現(xiàn)問題，今后需要對其進(jìn)行具體的分析即可。而考慮到該問題可能由閥門本身導(dǎo)致或者連接管道導(dǎo)致，則需要分別研究閥門的本身運行狀態(tài)和相關(guān)管道的運行水平，該過程中通過專業(yè)化的檢測手段，可第一時間獲得專業(yè)化結(jié)果并落實維修工作。

3.2 源頭故障消除

在源頭故障的消除階段，一方面要考慮整個氣動壓縮罐的運行狀態(tài)，另一方面要研究整個驅(qū)動系統(tǒng)運行過程中相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)，通過對這兩個參數(shù)的全面研究，可以找到當(dāng)前系統(tǒng)中的源頭性故障。對于前項工作，要求派遣專業(yè)化的工作人員和管理人員，研究該空氣罐和管道的連接法蘭強(qiáng)度、空氣罐本身是否出現(xiàn)滲漏等，并且將該結(jié)果上報。而對于從屬系統(tǒng)中的源頭性故障，則可按照上文中提及的操作方法，通過具體的分析了解實際的故障發(fā)生區(qū)域，并且對該區(qū)域中的相關(guān)閥門管道以及信號的傳遞電纜進(jìn)行全面分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某硬件設(shè)施或者軟件設(shè)施無法正常穩(wěn)定運行時，則可確定當(dāng)前該故障正是由源頭性的缺陷導(dǎo)致。

3.3 構(gòu)件故障消除

在構(gòu)件的故障消除階段，首先要研究其故障的發(fā)生類型，其次要研究針對該故障的合適處理方法，最后是在后續(xù)一段時間的運行過程中了解其是否存在安全缺陷，基于此才可讓實際的構(gòu)件管理模式具有可行性[3]。在具體的故障消除過程，要研究該故障的發(fā)生區(qū)域，之后研究由固定構(gòu)件還是活動構(gòu)件而導(dǎo)致的該項問題，從而提出針對該問題的具體解決方法，比如在實際的工作過程中，發(fā)現(xiàn)和活動構(gòu)件連接的固定構(gòu)件出現(xiàn)偏移問題，其表現(xiàn)為在長期的運行過程，固定構(gòu)件在應(yīng)力的變化下出現(xiàn)一定的變形，導(dǎo)致固定構(gòu)件和活動構(gòu)件的契合度下降，無法在經(jīng)過操作之后恢復(fù)原位，導(dǎo)致該系統(tǒng)運行過程中無法正常運行，則后續(xù)要對其進(jìn)行進(jìn)一步的處理來解決缺陷。

3.4 分配器故障消除

在分配器的故障消除過程，首先要研究所有的控制系統(tǒng)是否能夠保持優(yōu)質(zhì)運行狀態(tài)，包括對于操作信號的響應(yīng)速度、信號分析質(zhì)量等，其次要明確該分配器的具體運行狀態(tài)，包括當(dāng)前的彈簧運行水平、各個閥門的氣密性等，最后為研究與之關(guān)聯(lián)信號處理裝置的實際作用量。比如在實際的操作階段發(fā)現(xiàn)在船舶主機(jī)的啟動過程無法第一時間響應(yīng)輸入信號，在故障查中發(fā)現(xiàn)正是由于分配器對于相關(guān)信號的響應(yīng)速度過低，才導(dǎo)致其無法正常穩(wěn)定運行，則在后續(xù)的故障消除階段，要分析該分配器和管道的連接強(qiáng)度、分配器的本身動作響應(yīng)速度、分配器的氣密性保證效果等，確定是否需要替換維修或者相關(guān)輔助系統(tǒng)的建設(shè)。

3.5 氣動閥門故障消除

在氣動閥門的故障消除過程，要研究該氣動閥門當(dāng)前的運行狀態(tài)，尤其是對于從屬系統(tǒng)中的各類氣動閥門，在研究了其故障表現(xiàn)類型的基礎(chǔ)上，需要通過閥門的替換、相關(guān)電纜的更替、相關(guān)區(qū)域的進(jìn)一步優(yōu)化等，實現(xiàn)對于故障的全面消除，同時在后續(xù)的運行階段需要經(jīng)過試驗和長期運行監(jiān)管兩個步驟，研究該維修方法是否可發(fā)揮作用，只有發(fā)現(xiàn)可以維持長期的穩(wěn)定運行狀態(tài)時，才可確保當(dāng)前該故障被全面消除。

4 ?結(jié)論

綜上所述，船舶主機(jī)氣動推進(jìn)系統(tǒng)的運行過程中，常見的故障類型包括傳動設(shè)備故障、分配器故障、源頭設(shè)備故障等，解決方法包括通過對當(dāng)前故障區(qū)域的定位和故障類型的合理確定，通過專業(yè)化的手段替換或修補(bǔ)該零件設(shè)備，并且通過試運行和長期運行過程研究其是否可以保持穩(wěn)定運行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許永成.船舶主機(jī)推進(jìn)控制系統(tǒng)的故障分析[J].珠江水運，2019（24）：96-97.

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[3]劉光明，尹奇志.考慮通航環(huán)境因素的內(nèi)河雙燃料船舶主機(jī)能效仿真模型[J].內(nèi)燃機(jī)，2019（05）：28-32，37.

作者簡介：楊強(qiáng)（1974-），男，江西黎川人，工程師，碩士，主要從事船舶輪機(jī)設(shè)備調(diào)試。