船舶振動(dòng)及其管理方面的探討

童少君

摘 要：本文從一名船舶管理人員的角度，概述了引起船舶振動(dòng)的主要因素，以及在日常管理中，根據(jù)船上已有的條件和技術(shù)，采取哪些措施使船舶振動(dòng)控制在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)，并以遇到的實(shí)際情況為例提出需注意的一些事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：振動(dòng);轉(zhuǎn)速禁區(qū);標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值

中圖分類(lèi)號(hào)：U661.44? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）05-0081-02

船舶在運(yùn)行過(guò)程中，由于要受到周期性的不平衡力和力矩作用，船舶的振動(dòng)現(xiàn)象不可避免。而振動(dòng)的存在，會(huì)使機(jī)件產(chǎn)生撞擊和變形，增加機(jī)件的磨損，從而影響各機(jī)械設(shè)備的使用壽命，由于振動(dòng)需要消耗能量，并且改變各部件的配合間隙和各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，使船舶的可靠性和經(jīng)濟(jì)性下降;同時(shí)振動(dòng)還會(huì)使船員的工作條件惡化，損害健康，產(chǎn)生疲勞而釀成事故。因此，對(duì)于輪機(jī)管理人員來(lái)說(shuō)，如何在日常管理工作中，依靠船上已有的技術(shù)和條件，控制船舶振動(dòng)在合理范圍之內(nèi)，使船舶能夠平衡運(yùn)行，這可以說(shuō)是機(jī)艙管理工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。

1 引起船舶振動(dòng)的主要因素

影響船舶振動(dòng)的因素有多種多樣，而且也極其復(fù)雜。其中柴油機(jī)及其推進(jìn)軸系的振動(dòng)為引起船舶振動(dòng)的主要因素。

柴油機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械，它采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，必然要產(chǎn)生周期性變化的不平衡力和力矩，它們的存在不僅影響活塞，連桿和曲軸的強(qiáng)度，也影響連桿小端和大端軸承的負(fù)荷、潤(rùn)滑和磨損，同時(shí)還使柴油機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)并引起船體振動(dòng)，甚至?xí)?dǎo)致柴油機(jī)和船體發(fā)生故障或損壞。

船舶推進(jìn)軸系在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)受到各種沖擊和周期性的激振力的作用，主要有以下幾種激振力：①柴油機(jī)氣缸氣體力、運(yùn)動(dòng)部件慣性力與重力等產(chǎn)生的作用在曲軸、曲柄銷(xiāo)上的交變切向力和徑向力;②螺旋槳在徑向和周向都很不均勻的三維伴流場(chǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受到的交變縱向和橫向推力和力矩;③軸系部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的激振力和力矩。由于這些激振力和力矩的存在，將導(dǎo)致船舶推進(jìn)軸系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，造成軸系損壞或影響船舶的正常航行。

2 日常管理中控制船舶振動(dòng)的措施

當(dāng)然，設(shè)計(jì)、制造者會(huì)想盡各種辦法來(lái)消弱引起船舶振動(dòng)的因素。使它控制在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)。如柴油機(jī)在其基座上設(shè)置彈性支承，彈性支承將柴油機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)力源與船體隔開(kāi)，使振動(dòng)力源不傳或少傳到船體上。合理安排各缸的發(fā)火順序，在曲軸上配置平衡塊以改善內(nèi)部平衡特征，減輕機(jī)身和軸承所受的作用力，改善其振動(dòng)特性。合理選擇螺旋槳槳葉和安裝位置，減少螺旋槳的激振能。提高推進(jìn)軸系的設(shè)計(jì)水平和加工精度，調(diào)整螺旋槳和軸系間夾角，來(lái)改善軸系的振動(dòng)。而作為一名船舶實(shí)際使用的管理人員，我們?nèi)绾我揽看弦延械臈l件和技術(shù)，把船舶振動(dòng)控制在合理范圍之內(nèi)呢？

2.1 回避“轉(zhuǎn)速禁區(qū)”與共振

柴油機(jī)在運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，往往某一轉(zhuǎn)速區(qū)段內(nèi)船舶的振動(dòng)會(huì)明顯加劇。因此駕駛?cè)藛T在操縱船舶時(shí)，要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，盡量回避船舶長(zhǎng)時(shí)間在“轉(zhuǎn)速禁區(qū)”內(nèi)運(yùn)行，避免柴油機(jī)在有害轉(zhuǎn)速區(qū)段內(nèi)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成不必要的振動(dòng)加劇而帶來(lái)的損害。

對(duì)于局部的振動(dòng)，如管系的共振，可以改變管系的振動(dòng)慣性質(zhì)量和彈性（柔度）的大小及其分布情況，管系中任何振動(dòng)慣性質(zhì)量和彈性（柔度）的改變都可以變動(dòng)整個(gè)管系的自振頻率，從而避開(kāi)管系共振，達(dá)到減振目的。如某輪的柴油機(jī)柴油回油管由于振動(dòng)激烈，造成柴油回油管與高壓油泵回油管連接圓弧處幾次發(fā)生斷裂，漏油嚴(yán)重，甚至影響船舶作業(yè)，后來(lái)在柴油回油管上加裝三角支撐，振動(dòng)情況得到明顯改善。這正是運(yùn)用改變振動(dòng)慣性質(zhì)量來(lái)避開(kāi)管系的共振。

2.2 各種機(jī)械設(shè)備的使用數(shù)值是否符合說(shuō)明書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)

船舶在出廠時(shí)廠方都會(huì)提供各種機(jī)械設(shè)備的使用說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明書(shū)中都有各種機(jī)械設(shè)備的使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，這些標(biāo)準(zhǔn)值是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造人員無(wú)數(shù)次試驗(yàn)而得出的，應(yīng)該說(shuō)是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的最佳數(shù)值，除非我們能夠確信使用其他的數(shù)值對(duì)船舶運(yùn)行更加有利，否則不允許我們輕易的變動(dòng)。

（1）柴油機(jī)的噴油壓力，噴油定時(shí)，氣閥間隙是否符合要求。如柴油機(jī)的噴油壓力降低，不僅會(huì)影響柴油霧化質(zhì)量，而且會(huì)使噴油定時(shí)提早，燃燒惡化，工作粗暴，使柴油機(jī)振動(dòng)加劇，甚至造成氣缸積碳嚴(yán)重，活塞環(huán)密封不嚴(yán)漏氣，柴油機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)性下降，對(duì)船舶運(yùn)行十分不利。在實(shí)際工作中本人遇到過(guò)這種情況;某輪主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲音尖銳、振動(dòng)較大，排氣冒黑煙嚴(yán)重，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)噴油壓力僅為28Mpa，而按說(shuō)明書(shū)要求為35Mpa，對(duì)噴油壓力校正后主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，排氣冒黑煙現(xiàn)象改善。

（2）各種部件的配合間隙和相對(duì)位置精度是船舶能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵。如柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)部件的失中，不僅加劇磨損，而且還會(huì)產(chǎn)生敲缸、拉缸等故障，使船舶無(wú)法正常運(yùn)行。同樣配合間隙的過(guò)大、過(guò)小都會(huì)對(duì)機(jī)件運(yùn)行造成不利的影響。以拖輪上重要設(shè)備——絞纜機(jī)為例，某一新型絞纜機(jī)由于齒合間隙過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)件撞擊力大，不僅聲響異常，而且管系的固定螺絲、法蘭螺絲因振動(dòng)劇烈經(jīng)常松動(dòng)，甚至導(dǎo)致船舶無(wú)法作業(yè)。而絞纜機(jī)剎車(chē)帶間隙過(guò)小，在放纜繩時(shí)同樣也會(huì)導(dǎo)致機(jī)體聲響異常，振動(dòng)過(guò)大。

（3）各種螺栓的擰緊度是否符合說(shuō)明書(shū)的要求，軸系對(duì)中是否符合說(shuō)明書(shū)的要求。以管系法蘭螺栓為例，現(xiàn)在新造的船舶法蘭床墊一般都安裝尼龍墊，當(dāng)初次擰緊螺栓時(shí)，由于尼龍墊存在一定彈性，螺栓擰緊度感覺(jué)已上緊。但由于船舶的振動(dòng)，再加上尼龍墊存在老化現(xiàn)象，彈性會(huì)漸漸消失，螺栓會(huì)漸漸松動(dòng)。一旦螺栓產(chǎn)生松動(dòng)，管系振動(dòng)會(huì)加劇，而振動(dòng)加劇會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致螺栓產(chǎn)生松動(dòng)。本人剛上新船時(shí)就遇到這種情況，而且還是滑油主管路法蘭螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致法蘭尼龍床墊沖破，滑油在高壓下大量泄漏，情形十分危險(xiǎn)。因此，在滑油管路法蘭上不要使用尼龍床墊。

2.3是否按規(guī)定對(duì)船舶進(jìn)行維護(hù)與操作

在船舶運(yùn)行過(guò)程中，總是伴隨著各種摩擦和振動(dòng)，因此機(jī)械設(shè)備的各種標(biāo)準(zhǔn)值并不是一成不變，而是在不斷發(fā)生變化，當(dāng)超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行維修。維修是為了保持船舶機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能正常發(fā)揮采取的技術(shù)措施，船舶航行期間進(jìn)行適時(shí)、充分的維修是保證船舶機(jī)械設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)的主要手段，同時(shí)也可以減少船舶的修理工程和費(fèi)用，它對(duì)延長(zhǎng)船舶壽命，提高船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性，保證船舶安全航行、控制振動(dòng)等有著直接關(guān)系。

另外，船舶的振動(dòng)與管理者的操作有著密切的聯(lián)系。上述提到的轉(zhuǎn)速禁區(qū)的回避就是明顯例子。另外如果船舶在運(yùn)行時(shí)，舵角變化過(guò)快、過(guò)大，油門(mén)突加突減都會(huì)使船舶振動(dòng)明顯加劇。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高（超速）時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)會(huì)由于轉(zhuǎn)速太高、慣性力過(guò)大，可能導(dǎo)致連桿螺栓斷裂，機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)。因此管理人員在操作過(guò)程中要嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作規(guī)程和公司規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)章制度。

3 日常管理中需注意一些事項(xiàng)：

船舶在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于船舶振動(dòng)問(wèn)題的注意事項(xiàng)有多種多樣，下面僅以本人遇到的實(shí)際情況，談一些在日常管理中值得注意事項(xiàng)：

3.1 注意新船維修間隔的變化

對(duì)于剛投入營(yíng)運(yùn)不僅的新船來(lái)說(shuō)，要注意某些方面的維修間隔，以6L28HLX主機(jī)為例，主機(jī)底腳固定螺栓的松馳情況檢測(cè)，最初安裝時(shí)為主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)100小時(shí)，此后為每6000小時(shí);增壓器只在主機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的100小時(shí)檢查螺栓帽的松馳情況;同樣測(cè)量主機(jī)曲臂的偏差只在最初的100小時(shí)進(jìn)行，此后作為每3000小時(shí)檢修。這是由于機(jī)械部件在剛裝配時(shí)，各配合表面可能會(huì)不十分服帖。以主機(jī)底腳螺栓為例，其承受主機(jī)各缸周期性氣體力產(chǎn)生的傾覆力矩，如松動(dòng)將會(huì)使柴油機(jī)機(jī)座下面的墊床磨損，從而使機(jī)座局部下沉，導(dǎo)致曲軸臂距差的變化，影響曲軸的受力狀態(tài)，當(dāng)松動(dòng)的螺栓數(shù)量增多時(shí)，還會(huì)加劇主機(jī)的振動(dòng)，嚴(yán)重的可能使機(jī)座位移。

3.2 各種機(jī)油是否添加到位

機(jī)油能使各運(yùn)動(dòng)部件得到充分潤(rùn)滑，減少各機(jī)件的摩擦，從而有效減輕船舶振動(dòng)。以本人遇到的實(shí)際情況為例：某輪剛出廠運(yùn)轉(zhuǎn)不久，中間軸承最后一道軸承出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。起初懷疑可能軸承安裝不正或軸承油封漏油。后來(lái)對(duì)整個(gè)軸系作仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，船廠工人在出廠對(duì)軸系中的萬(wàn)向節(jié)加過(guò)牛油不到位。后來(lái)重新給萬(wàn)向節(jié)加注足量牛油，滲油現(xiàn)象消失。事后分析，由于軸系萬(wàn)向節(jié)加注牛油不到位，萬(wàn)向節(jié)潤(rùn)滑不足，影響十字軸的滑動(dòng)，導(dǎo)致軸系振動(dòng)加劇，最后一道軸承滲油。

3.3 各種濾器是否及時(shí)清洗

有些細(xì)小的保養(yǎng)工作看起來(lái)不十分起眼，但同樣十分重要，比如說(shuō)各種濾器的清洗工作。某輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)些油機(jī)各缸排溫逐漸升高，同時(shí)增壓器也出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。起初懷疑螺旋槳打槳，但觀察柴油機(jī)各儀表數(shù)值的變化，柴油機(jī)的增氣壓力反而有所降低，經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)增壓器進(jìn)口濾網(wǎng)被嚴(yán)重堵塞，造成柴油機(jī)進(jìn)氣量減少，使燃油得不到充分燃燒，造成排溫升高，增壓器發(fā)生喘振，清洗增壓器濾網(wǎng)后，柴油機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

船舶在運(yùn)行時(shí)雖然振動(dòng)不可避免，但機(jī)艙工作人員可以通過(guò)日常的管理把船舶振動(dòng)控制在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)船舶某些方面振動(dòng)加劇時(shí)，作為機(jī)艙管理人員，要及時(shí)查找原因，注意任何一個(gè)細(xì)小的變化。船舶是否能夠平穩(wěn)運(yùn)行，從某一方面也說(shuō)明機(jī)械設(shè)備是否處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，這也是衡量機(jī)艙管理人員工作的一種尺度。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜榮銘.船舶柴油機(jī)[M]. 大連海事大學(xué)出版社出版，1999.

[2]滿一新.輪機(jī)維護(hù)與修理[M]. 大連海事大學(xué)出版社出版，2000.