船舶機械狀態診斷監測技術應用實踐探討

摘要：機械狀態監測是一門新興學科，起源于航空、航天等高端工業，后來慢慢應用于船自自機械設備的診斷、監測、性能優化和維修預測等過程，機械狀態診斷監測技術為社會帶來了較大的經濟效益。本文先簡單介紹船舶機械設備的特點，闡述了船舶機械狀態診斷f口監測方法，最后探討了船舶機誡狀態診斷檢測技術應用實踐。

隨著船舶自動化的發展，設備故障問題相應增多，機械狀態監測和故障診斷技術維修是現代化船舶機械的有力工具。傳統的故障診斷技術己無法準確診斷出船舶機械設備運行狀態，我們必須借助新的技術方法，適當地對船舶機械設備進行功能和運行狀態監測，提前預測故障，才能更好掌握船舶機械狀態，保證船舶機械安全、經濟的運行。有資料證明，世界上60%的船舶故障來自機艙，世界各國為保障船舶機械的安全運行，加大了對船舶機械設備的狀態監測和技術診斷的研究。

1 船舶機械設備

船舶機械的工作環境大多數比較苛刻，并且它的動力機械構造復雜，形式多樣，這些要求船舶動力機械設備應該有較高的可靠性。船舶機械設備的監測和維護已成為船舶營運技術管理的主要內容。雖然船舶動力裝置有了較大的提高但還是會出現船舶機械故障。

生活實踐證明，船舶機械運行過程中主機，輔助機械都有可能發生故障，其中柴油機故障占首位，排在第二的是軸系。主機故障中，活塞、缸套、曲軸、氣閥故障較為多見；在輔助機械故障中，潤滑系統故障較多，還包含冷卻系統故障、燃油系統故障、壓縮空氣故障和進化系統故障。以上故障多為長期損耗、老化、損壞、疲勞、斷裂、鐵銹腐蝕、松脫、缺少潤滑、缺水、泄露、堵塞、燃油劣質和蟲蝕等多種因素造成。據統計，在四沖程柴油機中，大多都是因為潤滑不合適造成曲柄銷軸承和主軸承的軸瓦磨損，在二沖程柴油機中，以活塞損傷為主。只要適當的對機械狀態監測，出現問題后及時診斷，應該能保證船舶機械的正常運行。

2.船舶機械狀態的診斷、監測技術

對船舶機械狀態進行監測有助于提前發現問題，這不僅為問題的解決爭取了時間，而且提早的維修可以降低維修經費，進而提高設備的利用率。目前在船舶機械狀態的診斷和維修中常用以下幾種方法。

2.1 油液監測

油液分析法是通過船舶機械設備潤滑油中的磨粒含量、磨粒大小和形狀變化、油質變化、、鐵含量的變化來分析設備的損壞狀態。現今，油液監測方法包括光譜分析、鐵譜分析、污染度分析和理化分析，并且該分析法形成了離線、在線、離線與在線結合的分析模式。此外中國船級社編寫了相應的書目，為油液分析法監測螺旋槳軸、柴油機狀態提供了使用說明。

2.2 震動監測

振動監測分析法是指通過對工作中的船舶柴油機產生的振動信號進行測定、分析和處理來獲知機械內部零部件的狀態并進行診斷。主要有活塞缸套損壞震動監測、氣閥漏氣故障振動監測和柴油機主軸承的、損壞故障的振動監測這三種。該方法診斷速度快、準確率較高、能夠在線診斷，主要應用在船舶動力機械以下的設備診斷檢測中。

2.3熱力參數監測

熱力參數監測分析法通過對運行中的船舶機械的柴油機的氣缸壓力、排氣溫度、轉動速度、潤滑油溫度、冷卻水進出口溫度和排放等這些熱力參數的變化進行監測，分析出船舶機械工作狀態和故障。

2.4綜合監測

綜合監測是指將油液監測、振動監測和熱力參數監測的多種診斷監測方法綜合利用。以掌握大量的診斷知識為前提，采用融合的理念，通過計算機系統來確定船舶機械設備的工作狀態和未來故障。

3.船舶機械診斷監測技術的應用實踐分析

下面通過船舶機械狀態診斷檢測技術在我國航道運營企業和水路運輸支持系統中的具體應用，來進一步說明該技術的重要性。

（1）湖北航運企業和原武漢水運工程學院在1986年左右，開展了一項對220千瓦拖輪上的某柴油機和船舶齒輪箱進行追蹤檢測項目。在監測過程中，拖輪的左邊主機發現了嚴重磨損磨粒，經鐵譜分析后，由磨粒的顏色推斷出磨粒分別是鐵和鋁，掃面電鏡進一步證實了柴油機的缸套活塞組被嚴重損壞的真實性。在隨后的維修中又發現第3、5缸活塞側面發生損傷，這些與鐵譜監測的結果是完全符合的。

（2）隨后，原武漢水運工程學院又和當地的一個輪船企業將鐵譜監測技術應用到具體的柴油機的工作狀態監測和診斷中，在鐵譜的監測中，發現柴油機的前端齒輪箱工作異常，因為左主機的磨粒含量增多明顯，鐵譜中磨粒較大，藍色磨粒較多，這表明磨粒成分是低合金鋼。據相關的操作人員反應，左邊主機前端齒輪有異常噪音，結合鐵譜分析推斷出前端齒輪發生故障，及時拆解檢查發現是過橋齒輪發生磨損，對其進行更換后，船舶仍正常工作。通過對20艘不同類別船舶的不同工作階段的特定型號柴油機進行潤滑油采樣，分析不同性質船舶主機的磨粒變化和基線值，繪制了具有代表性的磨損形式的磨粒圖譜，人們可依照該圖譜判斷船舶機械主機的磨損情況。

4.結束語

總體來說，船舶機械狀態診斷監測技術正朝著儀器和系統，簡單和精密，定性分析和定量監測，離線監測和在線診斷等多種手段相融合的方向發展，進而實現技術的網絡智能化。船舶機械狀態診斷檢測技術不但能夠縮短我國在系統性船舶維修管理中與發達國家的差距，而且有利于提高船舶機械設備的無故障率，延長船舶機械的使用壽命，大大降低了維修費用。為追趕上船舶智能化發展的腳步，我們應要加大診斷監測技術在船舶機械管理中的應用。

參考文獻

[1]喻方平，等.船舶內燃機遠程狀態監測與故障診斷系統.武漢交通科技大學學報，2000（6）：619 620

[2]張麗莉.基于信息融合的汽油發動機電控系統故障診斷方法研究[學位論文].哈爾濱：東北林業大學，2009.

[3]劉東風，黎思敏，孫怡.艦用主柴油機潤滑油監測技術研究與應用[J1.中國修船，2003（5）.

[4]張艷軍，等.針對神經網絡缺陷的柴油機在線故障診斷研究.計算機測量與控制，20ll（10）：2386

作者簡介

朱炳文（1987年3月一），男，廣東廣州人，本科，助理工程師，機械狀態監測技術方向，