船舶管路系統泄漏定位的方法分析

劉 梅

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，南京 210015）

在船舶中，管路系統主要起到輸送氣體、液體的作用，若按照管路系統功用對其分類，可將其分為輔助管路與動力管路兩大類。船舶輔助管路系統主要任務是保證船舶安全營運和滿足船上人員生活需要；動力管路系統主要由冷卻水系統、滑油系統、燃油系統以及壓縮空氣系統管路構成，該管路系統主要負責為船舶動力裝置提供支持[1]。基于此，結合實際，針對船舶管路系統泄露原因與影響做簡要分析。

1 船舶管路系統泄露的原因與危害

在船舶整個構造中，管路是非常重要的一個組成部分，船舶的主輔機以及相關設備均通過管路連接。在船舶中，管路數量較多，分布也比較分散，因此一旦發生泄露問題很難在較短時間內完成故障定位，從而使船舶的整體運行狀態受到嚴重影響。研究與實踐表明，傳播管道系統泄露故障與管道的工作環境有關。船舶管道常處在強振動、強噪音、高溫或潮濕以及腐蝕的環境中，高溫、潮濕等外部環境條件會引起管路材料的性能變化，使材料的抗腐蝕性、耐久性以及承壓性能降低，導致管路出現裂紋或破損，最終引發泄露問題。除外部環境條件的影響外，船舶在運行過程中管路會不可避免地受到磨損，當受磨損程度較為嚴重時，管路也更容易出現泄露故障。船舶管道出現故障后，若故障較輕，則會使得船舶的運行速度、平穩程度等受到影響；若故障嚴重，則有可能造成輪船沉沒。因此，對于船舶管道系統的泄漏問題必須高度重視。在船舶運行過程中要能按照相關技術規范與要求制定傳播檢修計劃，并根據船舶型號、體積、內外部構造特征等選擇適合的檢修維護技術做好船舶管路故障檢查與防范工作，將船舶管路系統出現故障的概率降到最低[2]。

2 船舶管道泄露常規檢檢測定位方法

2.1 外部環境檢測技術

人工巡檢是當前最基礎的一項管道泄露檢測定位方法。在船舶運行過程中，值班人員定期巡視船舶各部位，通過巡視發現管道泄漏問題并根據具體的泄漏量、污水井水位等初步了解故障情況，之后再采取其他措施對故障原因、位置等進行排查確定。人工巡檢法有一定的應用價值，但也存在較多缺陷，如盲目性大、故障處理滯后、速度緩慢等。與此同時，在這一監測定位方法下，容易忽略一些較為隱蔽管道的泄漏問題，從而使故障影響快速擴大。因此，這一檢測技術使用范圍較窄，多被用于小型船舶以及新造船舶[3]。

2.2 管道狀況檢測方法

在檢測管路外壁時，多借助聲音傳感器判斷管路的工作狀態。首先給管道外壁施加一定的作用力，然后通過聲音傳感器來聽管路傳過來的聲音，根據聲音判斷管路有無發生泄露故障。這一方法的缺點是在檢測是難排除外部噪音的影響，容易造成判斷結果不準。在檢測管路內部時，常用到管內探測球。管內探測球主要用到一種超聲波檢測技術，在檢測時使管內探測球隨著介質在管內流動，然后通過觀察探測球N、S極狀態的變化情況來判斷管路是否出現泄露問題。這一技術之所以適用，是因為當管路出現泄露故障時，探測球兩極磁場會因異常信息的干擾而出現變化，根據這種變化就能確定出具體的泄露部位[4]。

2.3 管內流動狀態檢測技術

計算機、大數據等技術的迅猛發展提升了船舶管路系統泄露定位技術的水平，使故障定位技術更可靠、更高效。在現代化技術體系下，可利用智能傳感器動態、精確采集管路運行狀態，及時發現潛存于管路內的各項故障隱患并做出預警與處理，使故障影響得到有效控制。例如，在對管路工作狀態進行檢測時可運用模式識別與人工神經元網絡法。人工神經網絡可以實現輸入到輸出的非線性映射，具有模擬任何連續非線性函數的能力和從樣本學習的能力，合理運用這一技術可實現對管路泄露故障的準確定位。

3 基于壓力梯度法的船舶管路系統泄漏定位

3.1 壓力梯度法原理

壓力梯度法屬于一種信號處理方法，該方法被證實有較高的精確性與可靠性，能為船舶管路系統的泄露檢測與定位工作帶來一定幫助。壓力梯度法檢測船舶管路系統泄露位置的主要原理如下：在流體管路中，若流動條件穩定，流體壓力分布會呈現性變化；反之，當流動條件不穩定也就是出現泄露故障，那么流體壓力分布也會發生明顯變化。漏點之前流量變大，漏點之后流量變小，漏點之前壓力分布斜率變大，漏點后相應斜率變小。當斜率不同時，兩條直線必定會有一定相交點，按照相關理論，該交點便為故障所在位置[5]。

3.2 壓力梯度法檢測過程

在使用壓力梯度法檢測船舶管路系統中泄露故障時，先以流體網絡模型為基礎初步判斷管路工作狀態，確定管路會否存在泄露故障。進行這一檢測判斷工作的主要依據是：當管路出現泄露故障時，流體壓力分布狀態會有所變化。通過這一變化首先確定出管路存在泄露故障然后再對發泄露點進行排查確定。在定位故障時，主要是運用壓力梯度法（基于雙傳感器）。在檢測定位過程中，首先借助先進技術手段與信息化軟件搭建起海水系統管路模型，利用該模型監測了解管路工作狀態、結構特點等，其次基于流體網絡相關知識將海水管路轉換為便于分析與計算的電路模型圖。在分析船舶管路系統泄露問題時，就是在分析電路中各節點電流、電阻與電壓的問題，使得整個檢測與定位難度大大降低。

3.2.1 基于流體網絡模型的管線泄露

在利用流體網絡模型檢測船舶管路系統運行故障時，先借助該模型準確計算出管路壓力值，將計算出的壓力值作為參考設定范圍，設定出相應的參考值，在通過壓力傳感器采集到管路的運行信息后，將采集到的實際值與參考值對比較，根據比較結果判斷管路是否存在泄露問題。一般來說，當實際值超出設定范圍時，就可判定管路系統存在泄露故障。之后再根據這一判定結果做進一步的故障定位。

3.2.2 基于壓力梯度法的泄露故障定位

在判定出船舶管路系統存在泄露故障后，使用壓力梯度法確定故障位置。在檢測過程中，將球閥打開，進行管路泄露模擬實驗，實驗過程中做好計時與記錄，根據記錄的各項數據將泄露體積準確計算出來，經過精準計算最終得到管路泄露時的具體流量。對實驗數據進行處理，通過處理與轉換得到能直觀觀察與分析的流量變化趨勢圖以及管路各采集點的壓力變化趨勢圖，通過對圖形的分析準確確定出管路泄露點。根據實驗與經驗可知，若船舶管路系統在運行過程中出現泄露，那么各壓力采集點的壓力會重新穩定在某值附件，據此也就可以實現對管路泄露故障的準確定位。

4 結語

管路是船舶的重要組成部件，管路泄露會對船舶的安全性、耐久性產生很大影響。因此，對于船舶管路系統泄露問題一定要提高重視，要能結合實際情況靈活選用合適的檢測與定位技術快速獲得故障位置并做出有效處理解決，將故障影響降到最低。傳統的人工巡檢、管壁聲音檢測等技術雖有一定的科學性、可行性，但也存有諸多缺陷，無法保證檢測與定位精度。在檢測過程中還需創新工作理念與思路，積極推廣應用壓力梯度檢測法等先進技術手段對船舶管路系統泄露故障進行檢測分析，以提升故障定位速度與質量。