水壓計程儀船首管路測速故障的陸上排查方法

徐 望，王云鵬，王亦平，方婧涵

(902廠，上海 200083)

水壓計程儀船首管路測速故障的陸上排查方法

徐 望，王云鵬，王亦平，方婧涵

(902廠，上海 200083)

水壓計程儀的水壓管路故障會導致計程儀無法測量速度，文章基于水壓計程儀的工作原理和水壓管路的系統組成，針對管路滲透、閥件損壞和管路擁堵3種可能故障原因，分別制定了相應的陸上排查方案，實際工程應用表明了該方案的有效性和可行性，最后給出了水壓計程儀的維修及使用建議，對該裝備的維修保障工作具有重要的借鑒意義。

水壓計程儀；管路；測速；故障排查

水壓計程儀的基本原理是測量海水相對于艦船流動而產生的動壓力，再根據動壓力與流速之間的航速關系來解算出艦艇的相對航速，其管路系統承擔著測量動、靜壓的任務。某型艦船水壓計程儀曾出現船首管路系統無法測速的故障，根據艦船水面和水下航行時計程儀的工作狀態，本文從理論上全面分析該故障的原因，分別制定了相應的陸上排查方法，在艦船上排后，按所制定的排故方案來執行修理，艦船下排后結合系泊、航行試驗對水壓計程儀進行整機調試，結果表明該排查方法能夠有效地解決故障。

1 故障現象

通過試航發現該型水壓計程儀具體故障如下。

1)使用推放裝置管路系統測速時，水面航行和水下航行都能正常測速。

2)使用船首管路系統測速時，水壓計程儀速度為0，無法測速。

3)碼頭調試時，2套管路系統的全壓(動壓和靜壓之和)和靜壓管路都能放出水，在對外吹氣時都能在舷外看到氣泡，說明管路對海通暢。

4)平衡閥打開時水壓計程儀通電調試零位正常；分別使用2套管路對儀器通電調試，在靜壓放水時，儀器解算都有速度。

得到初步結論為水壓計程儀電氣部分及推放裝置管路系統正常，船首管路系統不正常。由于水壓計程儀管路系統在水下部分，不具備檢修條件，因此必須在艦船上排時進行管路系統檢修。

2 故障原因分析

2.1水壓計程儀工作原理

水壓計程儀測速的依據為伯努利方程。水壓計程儀以測量海水相對于艦艇流動而產生的動壓力為基礎，再根據動壓力與流速之間的航速關系來解算出艦艇的相對航速V，如圖1所示。

圖1 水壓計程儀管路系統工作原理示意圖

當艦艇航行時A管由于迎著海水，它除了承受靜壓強P作用外，還受到因海水沖擊產生的壓力作用，管中所產生的壓力為靜壓和動壓之和，即全壓。B管伸出船底，感應的壓力是靜壓。

2.2故障原因分析

該型水壓計程儀測速水壓管路有2套，分別為推放裝置管路系統和船首管路系統，2套管路系統通過開關閥控制接入儀器內。儀器測速時只能采用其中一路管路系統，另一路管路系統關閉。圖2為該型計程儀管路系統工作原理圖。

艦船船首管路系統包括1路從艙底通向船首的管路，其進水口朝前(稱為全壓管路，管路規格為D25×2.5，銅質材料)，其管路穿越聲吶艙、燃油艙及多個壓載水艙；另外2路通向兩舷艇底，其進水口朝下，在艙底層合為1路，稱為靜壓管路。

根據艦船航行時水壓計程儀的工作狀態可以從理論上對故障可能性作如下分析。

1)船首全壓管路存在滲漏。低速航行時船首全壓管路內的壓力小，高速航行時船首全壓管路內的壓力大。在壓力大時全壓管路某處存在滲漏而使全壓管路內部與外部相通，此時全壓管路內的壓力與靜壓管路壓力相同，沒有壓差，所以水壓計程儀測不出速度。

理論評估：此故障原因發生的概率較高，應考

核船首管路系統的氣密性。

2)閥件損壞引起管路的壓力降低。當管路系統閥件損壞時，同樣可造成水壓計程儀船首管路測速故障。如圖2中“1-4號閥”存在損壞情況，使用推放裝置時仍能滿足計程儀正常工作要求；當使用船首管路測速時，由于“1-4號閥”不能有效截止，導致船首全壓管路與推放裝置全壓管路導通，水壓計程儀傳感器感知全壓管路壓力為零，測速不正常。

理論評估：此故障原因發生概率較高，應全面檢查管路閥件的技術狀態。

3)船首全壓管路部分存在擁堵。當全壓管路中存在部分擁堵時，擁堵點位置會造成壓力損失，水壓計程儀電氣部分感應壓力將降低，在低速航行時壓力損耗小，水壓計程儀可測速；滿載高速航行時，壓力損耗較大，無法測速。

理論評估：此故障原因發生的概率較低，應考核船首管路系統的暢通性。

4)以上故障原因均存在。

3 故障排除技術方案

艦船上排后按如下故障排查技術方案來執行修理排除故障。

3.1準備和條件

1)220 V、50 Hz不斷電。

2)高壓吹除、泵壓設施設備備便。

3)水壓計程儀圖紙資料齊全。

4)其它安全性措施。

3.2管路部分檢修

船廠制定船首管路檢修實施方案，并進行檢修。針對以上分析可能存在的管路系統故障點，進行如下檢修。

圖2 水壓計程儀管路工作原理圖

1)船首全壓管路氣密性檢查(故障可能性1)，進行全壓管路氣密性檢查。通過封堵船首全壓管路進口，打開圖2所示“1-1號閥”和“1-3號閥”，在“3-1號閥”中壓空氣管路處對船首全壓管路進行泵壓作業，試驗壓力0.6 MPa。泵壓完畢后，肥皂液檢查聲吶艙、燃油艙、壓載水艙內全壓管路、管接頭、通艙管件連接部位，應無滲漏，且經過一定時間后，船首全壓管路壓力是否有明顯下降。如存在壓力明顯下降的情況，視情更換損壞的管路。

2)管路及閥件技術狀態檢修(故障可能性2.2中2)。

(1)目視檢查聲吶艙、燃油艙、壓載水艙內全壓管路、管接頭、通艙管件的狀況。拆卸有故障的管路，修理或更新。原地檢修有缺陷的通艙管件。

(2)結合泵壓作業，檢修重點閥件。船廠應結合泵壓作業對閥件技術狀態進行初步的檢查，重點觀察“1-4號閥”的技術狀態。其次應將故障相關重點閥件拆卸進廠檢修，更換性能下降的閥件、組件，確保閥件和組件技術狀態良好后進行回裝?；匮b后對閥件和組件應再次進行技術狀態的驗證。

3)船首全壓管路暢通性檢查(故障可能性2.2中3)。船廠應進行管路吹除作業，確保管路暢通，打開圖2所示“1-1號閥”和“1-3號閥”，通過“3-1號閥”中壓空氣管路對船首全壓管路進行吹除作業。觀察船首全壓管路的暢通性。

在高壓吹除作業中，觀察船首管路的暢通性。由于理論分析船首全壓管路存在部分堵塞的可能性，應加強船首全壓管路暢通性判別，必要時實施分段檢查。通過疏通或多次吹除作業的方法，排除管路堵塞的故障。

4)通過以上3種檢查或檢修作業應能排除綜合故障，即故障原因2.2中4)。

3.3電氣部分檢修

工廠依據維修控制程序和水壓計程儀修理技術要求對電氣部分進行檢修，排除電氣部分故障。

由于水壓計程儀禁止排上通電作業，不具備整機調試的條件。整機功能驗證工作，必須在艦船下排后進行。在艦船下排前，船廠應確保管路系統的暢通性和氣密性以及閥件技術狀態良好。

3.4系泊、航行試驗

艦船下排后，結合系泊、航行試驗對計程儀進行整機調試，排除故障。

4 應用

應用結果表明實際情況包含了故障原因2.2中1)和2)，船首及全壓管路存在泄漏現象，通過上文提出的排查方法，結合實際工程檢修，該艇水壓計程儀船首管路系統能夠正常測速，恢復了正常的技術性能。

5 結束語

由于水壓計程儀修理工程涵蓋部分水下工程，對整個艦船修理質量影響較大，為此提出以下幾點建議。

1)綜合多種監控手段，及時發現管路故障。艦船在航期間可以通過建立輪機轉速與計程儀航速比對表，慣導速度與水壓計程儀航速比對表以及水面航行狀態衛星設備速度與水壓計程儀航速比對表。通過航速比對表規律性的變化，可以及時發現管路及系統出現故障的苗頭，采取針對性的預先維修措施，防控故障發生的概率。

2)結合排上修理，系統檢修管路及相應閥件。艦船每次排上修理期間，均應建立相應的管路檢查工程明細單，系統性地對相關管路系統及管路閥件進行全面的檢修，消除故障發生的隱患。

3)研制專用工裝，提高排上單裝聯調能力。艦船排上的水壓計程儀檢修，由于不具備實際水流速度條件，嚴禁排上開機，因此不能實現水壓計程儀排上單裝聯調。這對于檢修后的管路系統是個極大挑戰，由于不能獲得有效驗證，建議研制專用工裝，建立陸基計程儀檢測調試平臺，提高排上檢修水平。

Water-pressure speed log can' t measure velocity because of water-pressure pipeline faults including pipeline infiltration,valve damage and pipeline blockage.Based on the principle and the structure of the water-pressure speed log and its pipeline,the onshore fault elimination methods are presented separately.The applications show that the proposed meathods are feasible and practical.At the last,the valuable,reference is provided for maintaining support of water-pressure speed log.

water-pressure speed log;pipeline;velocity measurement;fault elimination

U666.152

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.06.010

徐望(1974-)，男，江西南昌人，高級工程師，工學博士，主要從事導航裝備的維修保障與科研工作。

2014-06-13