超聲波技術在船舶管系故障檢測中的應用分析

張宇 徐治利 許萬坤

摘 要：船舶管道時刻處于惡劣的工作環境中，包括主機和輔機管系等，都長期經受高溫影響，并順勢衍生出嚴重的堵塞和泄露事件，直接限制今后設備運行和船舶航行的安全性。主動針對船舶管系進行故障檢測，能夠在減輕船員勞動壓力基礎上，令船舶運營實效得以大幅度提升，進一步摒棄一切不安因素，最終令水域環境得到空前可靠的保護。筆者的任務，就是結合超聲波技術和豐富實踐經驗，搭建起完善樣式的船舶管系故障綜合化校驗認證體系，希望透過船舶管系運行正常性和故障滋生狀況調研，分析和處理重要性實驗數據，希望為今后船舶航行事業可持續發展，提供保障。

關鍵詞：超聲波；船舶管系；故障檢測；應用細節

1 船舶管系故障檢測和定位的具體規范訴求

首先，泄露檢測的靈敏性。一旦說管道發生泄露故障，便要在第一時間內鎖定當中的微小泄露位置點，并針對內部實際泄露量發送精準的報警指示。

其次，故障檢測的精準性。保障系統故障檢測的精準性，避免一切誤報跡象，確保整個檢測工作的可靠性。

再次，檢測系統安全維護的簡易性。主要就是在安裝檢測過程中，保證技術要求不高且耗費工時不多，即便是發生故障，也可實時性地進行簡易調試和便利性維護。

最后，監測系統的高性價比。須知該類監測系統安裝和服務工作中，需要耗費較高的運行維護費用，想要保證后期維修備件的通用易得結果，就必須想方設法保證系統安裝成本的低廉和運行管理的簡單結果。

2 超聲波檢測技術的主要特征和分類

超聲波監測技術綜合性強，自然地融合物理、電子、機械、材料學等基礎性學科內容，并且廣泛沿用在醫療器械和海洋探測領域之中。依照超聲波介質質點在彈性介質中的振動和超聲波實際傳播方向的關聯，可以順勢將超聲波劃分為縱波和表面波等類型。首先，縱波強調超聲波質點在彈性介質中振動方向和波實際傳播方向的相同性，亦被稱作是壓縮波，是一類能夠在液體、氣體和固體三相介質中傳播的一類超聲波波形，因為該類超聲波不管發射或是接收工作都相對簡易一些，因此在其余波形應用過程中，可以考慮進行縱波波形轉換。其次，表面波，能夠在半無限大固體介質表層或是其余介質截面，以及附近進行船舶且不深入固體內部的一類超聲波。而最為特殊的莫過于瑞利波，大多數狀況下在半無限大固體介質和氣體、液體介質交界面上滋生，并且會沿著界面進行持續傳播，其主要由縱向和橫向振動合成，其中質點沿著橢圓軌跡振動，而橢圓的長軸將和波的傳播方向維持垂直關系，短軸和波的傳播方向則保持平行。在借助瑞利波進行船舶管系故障檢測環節中，經過被檢測材料上瑞利波的持續傳播影響，使得超聲波當下穿透深度持續增加，能量則迅速下降，通常瑞利波傳播深度僅僅包含一個波長，所以，長期被應用在材料表面和近表面缺陷的研究事務上。另外，瑞利波同樣能夠在固體介質中傳播，尤其是在圓滑曲面外壁或是內壁傳播過程中，不單單不存在反射，還能愈加靈敏地檢測到表層裂紋，所以說能夠被應用到管道破損的檢測工作中。

3 超聲波技術在船舶系統故障檢測中的細致化應用措施

3.1 超聲波發射模塊

首先，電源。船舶主體管道較長且存在較多分支，需要在監測系統內部設置較多數量的檢測位置點，因為內部環境過于繁瑣且能耗較高，為了確保發生故障報警和定位的精準性，需要進行充足的電力供應。如為了降低DSP芯片功耗，可以采取低電壓供電方式，尤其是在長距離數據傳輸基礎上，為了保證安全性，需要應用內核處理器和輸入輸出電壓分開供電模式，至此令芯片工作和數據傳輸可靠性得以保障。

其次，超聲波發射電路。為了全面降低傳播視察測量中的誤差，提升超聲波流量計的精度和泄露定位的準確度，可以考慮進行可調高壓電源、電阻、能量儲存電容、絕緣柵型雙極晶體管、快速恢復型二極管和探頭，進行綜合規劃布置。

3.2 超聲波檢測手段

第一，接觸檢測方式，主要是在超聲波換能器和被測工件表層上的空隙里，進行耦合劑涂抹接觸并進行靈活化檢測，包括機油和水玻璃等常見耦合劑，本身保留可觀的阻抗降低、衰減克制，以及超聲波能量傳遞性能。其中直接接觸檢測方式操作便利，不過對于被檢測部件表層粗糙度要求嚴格，如若超出粗糙限值，就會限制超聲波監測質量和準確性。

第二，縱波脈沖反射方式。其可以細化出一次和多次脈沖反射模式，其中前者主張利用一次底波進行檢測，在針對特定部件傳播期間，部分超聲波會戳碰到障礙并順勢反射，余聲波則會持續傳播到部件底面并反射回來。透過發射、缺陷和底波在時間基線上的相對位置觀察，就能夠清晰化地鎖定缺陷的主要位置。相比之下，多次脈沖反射模式，主張利用多次底波進行缺陷位置定位，大多數狀況下應用在較為疏松的部件檢測事務中。

第三，表面波檢測模式，主要是將表面波沿著被檢測部件表層進行船舶，同時依照表面波只得在固定傳播的特性和裂紋發射發射規則，進行部件表面工作狀態精準化映射。應用表面波檢測期間，有必要進行被檢測部件清潔控制。實驗中沿用多次脈沖反射，不單單可以提升系統定位的準確度，同時可以依照船舶實際工作狀況，進行超聲波換能器便利性檢修，必要情況下可以考慮直接沿用接觸法進行檢測控制。

4 結語

綜上所述，將超聲波技術貫穿沿用至船舶管系故障檢測事務之中，需要經歷較為繁瑣的工序流程，筆者在此提供的建議內容著實有限，希望相關工作人員在日后多元化實踐中予以不斷修繕補充。相信長此以往，必將為我國船舶航行事業經濟安全性運行，提供較為可靠的保障條件。

參考文獻

[1]王杰.基于小波變換的船舶管系泄漏檢測定位系統研究[D].重慶交通大學，2012.

[2]劉躍沖.基于模糊神經網絡的船舶管道泄漏檢測方法研究[D].重慶交通大學，2013.