船舶機(jī)械設(shè)備的常見(jiàn)故障及狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)研究

謝小偉 張濤松

摘 要：在我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展之下，交通運(yùn)輸業(yè)也迎來(lái)了飛快的發(fā)展，作為重要交通航運(yùn)支柱型產(chǎn)業(yè)的船舶行業(yè)也進(jìn)步迅速。但在其實(shí)際的運(yùn)行中，機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題更是層出不窮，在一定程度上嚴(yán)重制約著船舶運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)發(fā)展和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。船舶機(jī)械設(shè)備所引發(fā)的故障問(wèn)題是多方面的，所以要想及時(shí)或提前就發(fā)現(xiàn)船舶機(jī)械設(shè)備所存在的隱患或故障，就當(dāng)引進(jìn)其先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，如此才能更好的做到提前預(yù)警，并予以解決，同時(shí)也為船舶運(yùn)輸?shù)陌踩涂煽窟\(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：船舶機(jī)械設(shè)備；常見(jiàn)故障；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；診斷方法

引言

船舶運(yùn)輸中機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障較為常見(jiàn)，因此其故障的檢修與異常狀態(tài)的檢測(cè)診斷技術(shù)就成為了該行業(yè)中的重要內(nèi)容。在實(shí)際行駛和運(yùn)輸當(dāng)中，精準(zhǔn)的指出或是提前發(fā)現(xiàn)出船舶機(jī)械設(shè)備的故障因素，就能夠更好的動(dòng)態(tài)掌控船舶運(yùn)轉(zhuǎn)情況，進(jìn)而提高船舶運(yùn)輸?shù)陌踩院透咝浴；诖耍菊撐闹饕湍壳拔覈?guó)船舶機(jī)械設(shè)備的常見(jiàn)故障及其狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究，希望能為船舶業(yè)的健康發(fā)展助力。

1分析船舶機(jī)械設(shè)備的常見(jiàn)故障

船舶機(jī)械設(shè)備內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)多元化，十分復(fù)雜，同時(shí)因?yàn)榇皺C(jī)械作業(yè)時(shí)要應(yīng)對(duì)自然氣候變化下的天然環(huán)境，因此對(duì)其內(nèi)部的機(jī)械構(gòu)造性能、元件質(zhì)量，以及整體作業(yè)效率等方面都有著極高的要求。為了滿足船舶運(yùn)輸?shù)囊螅紫刃枰_保船舶機(jī)械設(shè)施的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，而要達(dá)到機(jī)械的高效運(yùn)行，安全作業(yè)也要求機(jī)械維修員熟悉故障類別，究其故障出現(xiàn)的因素，從而找出適宜的故障應(yīng)對(duì)的辦法。

結(jié)合以往船舶機(jī)械設(shè)備異常和故障的主要問(wèn)題分析，得出如下經(jīng)常發(fā)生故障的部件包括：船舶主機(jī)、輔機(jī)、柴油機(jī)等。而其中最常見(jiàn)的故障就是柴油機(jī)出現(xiàn)故障所致，柴油機(jī)故障可以說(shuō)占了總體故障問(wèn)題的85%。其次是活塞、缸套、氣閥等部件的故障比也比較多，而燃油噴射系統(tǒng)和軸系的故障問(wèn)題偶有發(fā)生。而導(dǎo)致發(fā)生這些故障的主要原因是：損耗過(guò)度、風(fēng)蝕、機(jī)器變形、腐蝕、電路短路、油液滲透、部件鑲嵌錯(cuò)位、松弛、燃油質(zhì)量不過(guò)關(guān)等等。對(duì)此分析可知，船舶機(jī)械設(shè)施故障主因多數(shù)是由機(jī)械主機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題所致，主機(jī)系統(tǒng)的異常和故障比較常見(jiàn)，匯總以前的操作經(jīng)驗(yàn)可知二沖柴油機(jī)有三分之一的機(jī)會(huì)出現(xiàn)活塞損耗導(dǎo)致部件異常；而四沖柴油機(jī)則容易出現(xiàn)軸承因潤(rùn)滑油不足或潤(rùn)滑油耗費(fèi)時(shí)沒(méi)有及時(shí)加入等導(dǎo)致的損耗過(guò)度的問(wèn)題。上述的諸多故障和誘因都要求船舶機(jī)械設(shè)備開(kāi)展可行、合理的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷等的科學(xué)控制手段以引來(lái)確保船舶機(jī)械的安全和可靠運(yùn)行。

2船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷技術(shù)分析

船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的操作流程分為信號(hào)征集、信號(hào)處理以及監(jiān)測(cè)決策等三大組成部分。而現(xiàn)如今的船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)儼然從原本的理論階段向?qū)嵱没A段過(guò)渡，隨之研發(fā)了眾多船舶機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)儀器，比如在線監(jiān)測(cè)傳感器及其系統(tǒng)等。近些年來(lái)，國(guó)際性的科研機(jī)構(gòu)相繼研發(fā)了不少關(guān)于船舶機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)及其有關(guān)成果。現(xiàn)在最常用的船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法包括：油液分析監(jiān)測(cè)、性能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及振動(dòng)監(jiān)測(cè)等。

在船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展之下，不少船舶的新故障問(wèn)題也相應(yīng)得以解決，同時(shí)為新故障積累了不少診斷理論和解決辦法。國(guó)際上的航運(yùn)公司聯(lián)通權(quán)威性的科研部門共同達(dá)成科研合作，得出了基于貝葉斯決策判據(jù)，基于線性和非線性判別函數(shù)的模式識(shí)別方法、基于概率統(tǒng)計(jì)論的時(shí)序模型診斷方法、基于距離判據(jù)的故障診斷方法、模糊診斷原理、灰色系統(tǒng)診斷方法、小波分析法、模糊邏輯、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)的數(shù)學(xué)計(jì)算化和智能化故障診斷形式。受到跨專業(yè)性和不同學(xué)科融合的約束下，通常不同的診斷辦法、監(jiān)測(cè)辦法都是獨(dú)立操作的，目前尚未形成一套各種監(jiān)測(cè)辦法有機(jī)整合的船舶動(dòng)力機(jī)械設(shè)備診斷體系。實(shí)際中工程船舶機(jī)械設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)較少使用到振動(dòng)監(jiān)測(cè)和瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)。

3船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷方法

3.1振動(dòng)分析法

振動(dòng)監(jiān)測(cè)法主要適用于監(jiān)測(cè)存在于船舶柴油機(jī)作業(yè)時(shí)的振動(dòng)情況。振動(dòng)監(jiān)測(cè)法優(yōu)點(diǎn)在于易操作簡(jiǎn)易、精準(zhǔn)性較高、效率高等。因此被廣泛應(yīng)用于船舶機(jī)械設(shè)備的診斷活動(dòng)中。具體如下：①監(jiān)測(cè)氣閥漏氣的振動(dòng)觀察氣缸振動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)間差線狀圖和氣閥規(guī)律信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，判斷其激勵(lì)源的振動(dòng)響應(yīng)的功率譜線圖是否出現(xiàn)漏氣的故障問(wèn)題。②監(jiān)測(cè)柴油機(jī)主軸承，判斷其磨損問(wèn)題利用倒頻譜和功率譜的兩種綜合性分析法分析是否柴油機(jī)的軸承出現(xiàn)損耗過(guò)度的故障問(wèn)題。③監(jiān)督活塞、缸套振動(dòng)，分析其磨損問(wèn)題活塞缸套磨損時(shí)，主機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)頻率和幅度不相符的現(xiàn)象，此時(shí)分析功率譜最高值和總能量的參數(shù)對(duì)比可以判斷活塞缸套是否出現(xiàn)磨損。

3.2油液分析法

基于整體監(jiān)測(cè)船舶機(jī)械設(shè)備磨損問(wèn)題的考慮，首先從油液診斷著手，是指對(duì)機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑油管理情況予以監(jiān)測(cè)，具體是指潤(rùn)滑油的油質(zhì)種類、磨粒含量、體積、含鐵量等。目前，常見(jiàn)的油液分析法包括污染度指標(biāo)分析，光譜走勢(shì)分析，鐵譜分析以及在線、離線相融合的共用法。

3.3熱力參數(shù)分析法

該船舶機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)法借助柴油機(jī)內(nèi)部運(yùn)行時(shí)汽缸的排氣溫度差，壓力示功幅度圖等判定機(jī)械設(shè)備作業(yè)情況。該監(jiān)測(cè)手段的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，被廣泛普及和應(yīng)用。示功圖的觀察由于內(nèi)含多個(gè)數(shù)據(jù)可以求出具體的汽缸功率和壓縮壓力等參數(shù)，所以得知其內(nèi)部燃燒情況。

3.4綜合分析法

該辦法主旨是整合各個(gè)故障分析法，包括前面提到的三種監(jiān)測(cè)法進(jìn)行匯總和整合，從而依據(jù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，有機(jī)融合的準(zhǔn)則開(kāi)展信息計(jì)算的數(shù)據(jù)提取，分析和預(yù)判，從而得到診斷性的船舶機(jī)械設(shè)備故障，促進(jìn)船舶機(jī)械設(shè)備的安全、高效的運(yùn)行。這一方法具有擇優(yōu)處理、彌補(bǔ)缺漏等優(yōu)點(diǎn)，有利于船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性。

4油液污染控制標(biāo)準(zhǔn)

目前，油液分析技術(shù)是船舶機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中最具效益且高速率的一種技術(shù)。主因是油液分析做到對(duì)機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析，能夠確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)出的污染物體受到嚴(yán)格把控，為此也成為了維護(hù)船舶液壓設(shè)備安全、可靠作業(yè)，延長(zhǎng)使用時(shí)間的好途徑。伴隨著液壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟和普及應(yīng)用，該油液污染控制技術(shù)相應(yīng)的也日趨成熟，油液污染問(wèn)題已經(jīng)得到了良好的控制，這可以從運(yùn)輸?shù)拇八诘暮Ｓ蚍秶鷥?nèi)抽樣監(jiān)測(cè)，從而得到直觀的污染指數(shù)、顆粒物大小等的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段，國(guó)際上已經(jīng)成立了液壓污染控制技術(shù)組織，主要職責(zé)是負(fù)責(zé)全球的地域工程機(jī)械液壓污染控制技術(shù)的推廣、應(yīng)用和普及，同時(shí)編制出一套標(biāo)準(zhǔn)化的液壓污染控制技術(shù)的內(nèi)容規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)嚴(yán)格按照國(guó)際污染度指標(biāo)的ISO04406進(jìn)行油液污染程度的衡量。除外為了能夠迎合本國(guó)各類工業(yè)部門的發(fā)展需要，我國(guó)也已經(jīng)自主建立了一套尚未健全的液壓污染控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于監(jiān)測(cè)航空液壓系統(tǒng)的油液污染程度。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在實(shí)際工作中，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)船舶機(jī)械設(shè)備故障的類別和特征進(jìn)行區(qū)分，才能更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的正常動(dòng)作，因此更應(yīng)當(dāng)大力推廣船舶機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的運(yùn)用，由此才能更好的促進(jìn)船舶機(jī)械設(shè)備安全和可靠運(yùn)行，推動(dòng)我國(guó)船舶業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]肖小勇.船舶柴油機(jī)智能診斷技術(shù)與應(yīng)用研究[D].武漢理工大學(xué).2013.

[2]王雪山.探析船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2016（04）：116-117.

[3]高偉新，焦玉斌，孫建中.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷研究[J].山東工業(yè)技術(shù).2015（22）：203.

[4]袁慧五，余超，劉信.基于油液分析的艙底腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)可行性研究[J].中國(guó)修船.2016（02）：10-12.

（1.身份證號(hào)：321321198609126878；

2.身份證號(hào)：320682198205016152）