淺談船舶機械設備狀態監測及標準應用

王華　龐連杰　肖洋

摘要：隨著多樣化的機械設備在工程船舶中的應用，給船舶機械設備狀態監測工作提出了更高的挑戰。實施科學有效的機械設備狀態監測技術，對做好營運船舶技術管理工作，提高船舶機械設備的利用率，保障船舶機械的安全運行具有重要意義。本文分析了油樣分析技術、熱力參數、振動監測技術和綜合分析法等技術在船舶機械設備狀態監測中的具有應用。

關鍵詞：船舶；機械設備狀態監測；油液分析法

引言

機械設備狀態監測是一門新興的學科，源于20世紀60年代的航空領域，至70年代開始應用于船舶機械設備的狀態監測、性能檢測和優化、故障斬診斷及維修中。隨著社會經濟的快速發展，機械設備狀態監測在船舶中的應用越來越廣泛，目前比較成熟的檢測技術有油液分析法、熱力參數技術、振動監測技術和綜合分析法。

1.船舶機械設備狀態監測技術及方法應用

1.1油樣分析法及其應用

油樣分析法的主要監測對象是船舶機械設備中潤滑油的取樣分析，通過監測來確定油樣的性質變化和各種微粒的含量情況來判別機械設備的運行情況[1]。對潤滑油中含磨損微粒的監測可以采用鐵譜分析、關譜分析、濾紙監測技術等方法進行，目的是確定機械設備運行和磨損的情況；對油樣自身物理化學特性的監測分析可以采用傅立葉紅外監測對油樣的水分和黏度進行監測分析，目的是為了獲得機械設備的運行和潤滑情況。通過上述手段，能及時準確的掌握機械設備存在的或者潛在的故障信息，避免因故障帶來的不必要損失。如對柴油機潤滑油進行鐵譜和光譜分析后，能掌握柴油機的磨損程度，以更好的采取失效監控手段，提高柴油機的使用壽命，確保柴油機能正常運行，降低經濟損失。

1.2熱力參數法及其應用

該技術是目前船舶機械設備狀態監測中應用最為廣泛的一種技術，主要是采集和分析船舶機械設備在運行中熱力參數的變化，以此來判斷機械設備的工作狀態，及時發現機械設備的一樣情況。診斷方面包括了機械設備的排氣溫度、轉速、滑油溫度、冷卻水進出口溫度等[2]。如采用柴油機便攜式熱工檢測儀進行監測時，通過對柴油機整機的運行參數和各缸缸內過程進行測量，調整各缸噴油定時的準確性和噴油量的均勻性，促使柴油機的整機功能得到全面發揮，平衡柴油機的運行。同時，因熱力參數分析技術能對柴油機進行定期或不定期的熱力監測，使用該技術能分析各個熱力參數的變化趨勢，以及時發現故障問題，并能及時的采取有效措施來保證柴油機的正常運行。

1.3振動監測技術及其應用

振動監測技術是利用船舶柴油機在正常運轉時產生的振動信號，通過測試、分析和處理數據后了解和掌握設備內部零部件的狀態，對故障趨勢進行分析和診斷，具有診速快、精確率高、完成在線診斷的優點，被廣泛應用于船舶動力機械設備的監測工作中，具體表現如下。①柴油機主軸承磨損故障的振動監測。這主要是對柴油機運行中發出的診斷信號進行功率譜分析和倒頻譜分析后，進而判斷出柴油機主軸承的磨損情況。②活塞-缸套磨損的振動監測。對該設備的磨損情況監測是依據活塞-缸套會在不同磨損程度下發出不同機身振動響應的原則進行的，能采用功率譜峰值和總能量當作活塞-缸套的磨損狀態特征參數。③氣閥漏氣故障的振動監測。對該設備的監測是依據汽缸蓋在振動時響應的時域波形圖、氣閥定時規律和上止點信號進行的，監測人員能根據汽缸蓋表面的振動響應中，對激勵源的振動響應進行識別，能從汽缸蓋表面振動響應的功率譜來判斷氣閥是否有漏氣的故障。

1.4綜合分析法及其應用

綜合分析法旨在將上述的油樣分析法、熱力參數法和振動檢查技術綜合應用后，在積累了大量的診斷知識和經驗基礎上，利用計算機系統進行分析，確定機械設備的狀態，預測和判斷機械設備的故障，提高監測的準確性。綜合分析法在船舶機械設備監測中的應用還不夠廣泛，是目前各國科研機構和相關企業研究的重點和難點。同時，隨著各種船舶機械設備狀態監測技術的快速發展和廣泛應用，關于其的監測標準也有了較為完善的規范，已經形成的有液壓油污染度控制標準、船舶維修保養系統檢驗指南等，本文就液壓油污染度控制標準進行闡述。

2.液壓系統污染控制標準應用

液壓系統污染控制標準是油樣分析法的發展推動下形成和發展的，該標準早期是應用于重量污染度和重量ppm、體積ppm等的監測和分析中，隨后逐步發展為反應顆粒尺寸和顆粒污染度的方法。液壓系統污染控制標準是由國際標準化組織、國家液壓行業組織和標準化機構等組成的污染控制技術委員會制定的，主要標準是IS04406，該標準是目前世界各國普遍采用的液壓系統污染控制標準，我國也不例外。我國現行的IS04406于1994年明確規定，顆粒計數儀要采用大于≥4um、≥6um、≥14um三個不同尺寸的顆粒濃度等級代碼，以此來表示油液的污染度[3]。同時，我國也設立的獨立的相應組織和機構，并加強了與國際標準化組織的技術委員會的聯系和交流，結合了我國各行業的發展需求，制定了有關液壓污染控制的行業標準，但是在船舶行業還未制定相應的污染度控制標準，僅僅在航空液壓系統油液固體顆粒污染度建立了GJB420和GJB420A兩個分級標準，且分別與NAsl638和AS4059標準等效。

3.結語

總之，對船舶機械設備進行狀態監測有利于及時診斷和維修技機械設備的故障，確保船舶機械設備的安全運行，并延長其運行壽命和提高其運行效率，進而增強船舶行業的經濟效益，促進我國船舶行業的可持續發展。為了適應船舶現代化、智能化的發展需求，必須大力研發和推廣科學的狀態監測技術，制定規范的狀態監測標準。

參考文獻：

[1]沈陽.試論油液監測技術在船舶機械維修決策中的作用[J].機電信息，2011，20（24）：12-13.

[2]熊玲，姚智剛.淺談運用狀態監測與故障診斷技術建立艦艇裝備預知維修系統[J].中國設備工程，2011，30（12）：16-17.

[3]周洪澍，岳奇賢，李南.油液監測技術在設備管理與維修中的應用[J].中國設備工程，2012，29（12）：14-15.