船舶動力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷維修研究

吳玨斐

摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國船舶制造行業(yè)建設(shè)發(fā)展水平得到了質(zhì)的飛躍。船舶動力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行作為船舶安全航行過程的重中之重，是一項(xiàng)必不可缺的檢修維護(hù)管理工作內(nèi)容，直接關(guān)系到船舶長期安全穩(wěn)定的運(yùn)行使用。因此，有關(guān)部門必須加強(qiáng)對船舶動力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測工作，確保能夠及時全面掌握了解到船舶動力設(shè)備運(yùn)行具體情況，從而有針對性的采取故障診斷維修措施，避免船舶在運(yùn)行中發(fā)生安全事故，威脅到船上人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。本文將進(jìn)一步對船舶動力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷維修展開分析與探討。

Abstract： With the continuous growth of the national economy and the continuous innovation of science and technology， the construction and development level of my country's shipbuilding industry has made a qualitative leap. The stable operation of ship power equipment is the top priority of the ship's safe navigation process. It is an indispensable maintenance and management work content， which is directly related to the long-term safe and stable operation of the ship. Therefore， relevant departments must strengthen the real-time monitoring of the operation status of ship power equipment to ensure that they can fully grasp and understand the specific operation of ship power equipment in a timely manner， so as to take targeted fault diagnosis and maintenance measures to avoid safety accidents during ship operation. ， Threatening the life safety and property safety of the people on board. This article will further analyze and discuss the condition monitoring， fault diagnosis and maintenance of marine power equipment.

關(guān)鍵詞：船舶動力設(shè)備;狀態(tài)監(jiān)測;故障診斷維修

Key words： marine power equipment;condition monitoring;fault diagnosis and maintenance

中圖分類號：U672.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0105-02

0? 引言

現(xiàn)代船舶安全順利出行離不開先進(jìn)動力設(shè)備的支持，要想充分發(fā)揮船舶動力設(shè)備的作用，就必須在日常檢修維護(hù)管理過程中安排專業(yè)人員對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，適時開展故障診斷維修工作。船舶動力設(shè)備管理人員要及時轉(zhuǎn)變自身的工作理念，正確認(rèn)識到加強(qiáng)對船舶動力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作的重要性。通過實(shí)時了解到設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，能夠幫助設(shè)備維護(hù)人員采取有效的故障防范控制措施，解決船舶動力設(shè)備各類故障隱患問題，從而保證船舶在航時間。

1? 基于振動的船舶動力設(shè)備監(jiān)測診斷技術(shù)

基于振動的監(jiān)測診斷技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的船舶動力設(shè)備監(jiān)測診斷方式，通過將其實(shí)踐應(yīng)用在船舶動力設(shè)備監(jiān)測工作中，以設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)作為核評價(jià)標(biāo)依據(jù)，并在振動診斷技術(shù)應(yīng)用輔助下，將振動烈度、振動量級以及均方根值等內(nèi)容作為重要評價(jià)參數(shù)。此外，監(jiān)測人員結(jié)合船舶動力設(shè)備的實(shí)際類型，選擇相對應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)分析出船舶動力設(shè)備的運(yùn)行工作機(jī)理，全面提升船舶動力設(shè)備監(jiān)測診斷工作的及時性和準(zhǔn)確性。

針對船舶內(nèi)部結(jié)構(gòu)動力設(shè)備柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測工作，工作人員同樣可以采用振動檢測診斷技術(shù)?；谠擁?xiàng)技術(shù)應(yīng)用下，柴油機(jī)活塞與缸套之間的間隙會產(chǎn)生一定的變化，并會在缸套振動特征下呈現(xiàn)出來，在傳遞作用下能夠預(yù)測缸套與活塞間隙狀態(tài)變化，最終全面反映出其激勵力沖擊狀態(tài)，工作人員可以根據(jù)柴油機(jī)氣缸表面振動信號去準(zhǔn)確判斷出氣閥工作狀態(tài)，從而有針對性的采取維護(hù)修理措施，保障柴油機(jī)各部件安全穩(wěn)定的運(yùn)行。在柴油機(jī)的齒輪箱振動診斷方面，其通過以振動、溫度來展現(xiàn)出齒輪箱的具體運(yùn)行狀態(tài)[1]，并對振動信號時頻成分展開科學(xué)分析，最終明確出齒輪箱是否存在故障問題。針對設(shè)備故障頻率的計(jì)算，基本是以轉(zhuǎn)子、齒輪以及滾動軸承等作為主要診斷對象，基于動力設(shè)備振動機(jī)理的掌握，充分了解到該設(shè)備故障相關(guān)特征，實(shí)現(xiàn)對振動的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化診斷維修處理。

2? 船舶動力設(shè)備柴油機(jī)監(jiān)測診斷維修方法

2.1 瞬時轉(zhuǎn)速診斷方法

對于船舶柴油氣缸燃燒情況的分析判定工作，相關(guān)工作人員可以根據(jù)氣缸壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行，然而由于氣缸壓力傳感器的運(yùn)行使用具有一定局限性，會影響到最終的分析判定工作結(jié)果。針對于此，診斷技術(shù)人員需要運(yùn)用到柴油機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)方法，當(dāng)氣缸運(yùn)行情況穩(wěn)定狀態(tài)時，氣缸壓力與往復(fù)慣性力會對柴油機(jī)設(shè)備的瞬時轉(zhuǎn)速帶來影響，瞬時轉(zhuǎn)速波動會由于氣體壓力波動的變化而發(fā)生改變，診斷維修人員可以據(jù)此來科學(xué)有效分析出柴油機(jī)氣缸內(nèi)燃燒情況。柴油機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速的測量涵蓋了兩方面內(nèi)容，一方面是對原始信號的測量，一方面是對瞬時轉(zhuǎn)速信號的測量，工作人員可以通過采用測頻法完成對柴油機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速的測量工作。市場上柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的類型主要包括了光電式、磁電式以及霍爾式等。其中被廣泛應(yīng)用在船舶柴油機(jī)檢測系統(tǒng)中的是磁電法測量，該種測量方法最為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢是工作安全可靠、使用壽命周期長以及不受柴油機(jī)設(shè)備運(yùn)行作業(yè)影響。

2.2 熱力參數(shù)診斷方法

熱力參數(shù)診斷方法在船舶動力設(shè)備柴油機(jī)監(jiān)測與診斷工作中的應(yīng)用，是基于熱力參數(shù)發(fā)生的相關(guān)變化去科學(xué)判斷出柴油機(jī)工作狀態(tài)，監(jiān)測分析柴油機(jī)當(dāng)前性能，最終全面準(zhǔn)確反映出柴油機(jī)具體運(yùn)行狀況。熱力參數(shù)診斷方法最為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢特征是診斷范圍廣、可用性良好以及信息質(zhì)量高。監(jiān)測診斷維修工作人員通過合理運(yùn)用熱力參數(shù)診斷方法，能夠?yàn)樽陨肀O(jiān)測診斷柴油機(jī)設(shè)備運(yùn)行情況提供有利可靠的支持，促使自己能夠及時發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)設(shè)備的安全隱患問題，從而有針對性的采取維修解決措施，避免其發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，影響到船舶的正常出行。常見的柴油機(jī)熱力參數(shù)主要包括了燃油、滑油、空氣、海水等[2]，監(jiān)測診斷技術(shù)人員可以依據(jù)這些參數(shù)科學(xué)有效判斷出柴油機(jī)運(yùn)行工作情況。用于柴油機(jī)監(jiān)測診斷的熱量性能參數(shù)是多種多樣的，主要可以分為冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)以及增壓空氣系統(tǒng)等，不同類型下的系統(tǒng)有著多種熱力性能參數(shù)，監(jiān)測診斷技術(shù)需要充分掌握了解到不同熱力性能參數(shù)的特點(diǎn)，對其進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確分析，從而提高柴油機(jī)監(jiān)測與診斷工作的有效性和科學(xué)性。

2.3 振動信號監(jiān)測診斷法

在對船舶各個動力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)展開監(jiān)測與故障診斷維修工作中，由于不同的動力設(shè)備有著不同的性能，所以在振動法應(yīng)用過程中也會有所不同。船舶動力設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中會產(chǎn)生相對應(yīng)的振動信號，通過運(yùn)用振動信號監(jiān)測診斷方法，能夠完成對各項(xiàng)信號信息的分析處理，從而全面掌握了解到船舶動力設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，根據(jù)動力設(shè)備運(yùn)行狀況采取對應(yīng)的故障問題維修處理措施，充分保障該動力設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。在船舶動力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷維修中，常用的振動信息分析處理方式主要包括了兩種，一種是時域分析法，一種是頻域分析法。前者作為一種基本信號分析法，工作原理是通過在時間域內(nèi)定量描述信號，亦或者是定性分析信號，最終為相關(guān)工作人員提供有利可靠的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)對船舶動力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)有效監(jiān)測與故障診斷。時域分析法的應(yīng)用優(yōu)勢是直觀清晰、簡單方便，其主要是以船舶動力設(shè)備產(chǎn)生的振動信號作為核心研究對象，展開對時域波形的幅值分析作業(yè)，最終確保能夠獲取到完善的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)計(jì)算振動信號參數(shù)值，得到準(zhǔn)確的診斷結(jié)果;后者域頻分析法同樣能夠?yàn)榇皠恿υO(shè)備故障監(jiān)測與診斷提供有利可靠的技術(shù)支持。因?yàn)閯恿υO(shè)備在運(yùn)行過程中振動信號頻率結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變化是會受到故障發(fā)生的影響而變化，會表現(xiàn)出一種頻域特征[3]。針對于此，相關(guān)工作人員可以采取域頻分析法，利用頻譜科學(xué)分析出動力設(shè)備振動信號頻域的具體情況，準(zhǔn)確診斷出該動力設(shè)備是否存在故障問題，及時采取對應(yīng)的維修處理措施，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3? 船舶動力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)實(shí)踐設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 船舶動力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷需求功能設(shè)計(jì)

在船舶動力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)實(shí)踐設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)技術(shù)人員要正確了解到不同船舶動力設(shè)備運(yùn)行工作原理本身是有著一定區(qū)別的，需要科學(xué)結(jié)合動力設(shè)備監(jiān)測診斷需求優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能，全面提升船舶動力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體水平。比如，以船舶核心動力設(shè)備柴油機(jī)為例，柴油機(jī)運(yùn)行的主要參數(shù)涵蓋了油、水、氣的溫度、壓力等，當(dāng)技術(shù)人員在設(shè)計(jì)柴油機(jī)部分監(jiān)測診斷系統(tǒng)功能時，要確保系統(tǒng)能夠?qū)嵤╋@示出柴油機(jī)運(yùn)行過程產(chǎn)生的相關(guān)熱力參數(shù)，并設(shè)置好參數(shù)越限報(bào)警機(jī)制，認(rèn)真做好柴油機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速信息號特征的計(jì)算與分析，促使能夠利用氣缸壓力診斷模塊功能，科學(xué)高效監(jiān)測診斷出柴油氣缸燃燒情況，充分保障柴油機(jī)氣缸運(yùn)行診斷結(jié)果的有效性[4]。而如果是針對齒輪箱的運(yùn)行狀況監(jiān)測診斷，則需要根據(jù)測區(qū)振動信號去判斷分析出齒輪箱齒輪嚙合的具體情況，并對該部件產(chǎn)生故障問題展開維修處理。而在泵旋轉(zhuǎn)和增壓器的監(jiān)測診斷工作中，則需要利用測區(qū)振動信號完成對轉(zhuǎn)子情況的監(jiān)測診斷，根據(jù)實(shí)際情況利用對應(yīng)的維修處理措施。

3.2 系統(tǒng)框架優(yōu)化設(shè)計(jì)

船舶動力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要包括了兩方面內(nèi)容，一方面是硬件設(shè)備需要采購引進(jìn)應(yīng)用高質(zhì)量的傳感器、采集卡以及調(diào)理盒等硬件設(shè)備，另一方面是軟件設(shè)計(jì)方面要完成對動力設(shè)備運(yùn)行信號的采集、分析處理等內(nèi)容。針對船舶動力設(shè)備監(jiān)測與診斷系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)工作，不同設(shè)備有著不同運(yùn)行特點(diǎn)和性能。就比如，以船舶的柴油機(jī)監(jiān)測診斷工作為例，其是通過機(jī)載傳感器去及時有效獲取到運(yùn)行熱力參數(shù)，并基于串口通信輔助下，完成對柴油機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)信息的采集工作，并對這些信號數(shù)據(jù)分析處理操作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要在監(jiān)測診斷系統(tǒng)中有效設(shè)置好柴油機(jī)熱力參數(shù)功能模塊，促使在其運(yùn)行下能夠完成對熱力參數(shù)的監(jiān)測，當(dāng)熱力參數(shù)數(shù)值超過限制后系統(tǒng)就會自動報(bào)警，這樣診斷維修人員就能夠根據(jù)相關(guān)參數(shù)展開故障的維修處理工作[5]。除此之外，還可以通過利用振動法對柴油機(jī)缸套-活塞及氣閥等故障問題展開初步診斷作業(yè)，針對一些特殊情況則可以按照示功圖測量及故障示功圖特征進(jìn)行深入分析，診斷維修技術(shù)人員只需要根據(jù)動力設(shè)備運(yùn)行過程的振動特征及相關(guān)熱力參數(shù)去準(zhǔn)確判斷出故障問題，并結(jié)合實(shí)際原因采取對應(yīng)的維修處理措施。

4? 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代船舶安全出行離不開動力設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為了保障動力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，須加強(qiáng)對船舶動力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷維修工作。船舶是以柴油機(jī)作為核心動力設(shè)備，其他輔助動力設(shè)備包括了空壓機(jī)、分油機(jī)、冷卻器等，工作人員要結(jié)合不同動力設(shè)備的性能特點(diǎn)，合理采用對應(yīng)的監(jiān)測與故障診斷方法，確保能夠?qū)崟r掌握了解到船舶動力設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的安全故障隱患問題，采取有效的維修處理措施。

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