武汉船舶设计研究院有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：随着船舶自动化的发展，设备故障问题相应增多，机械状态监测和故障诊断技术维修是现代化船舶机械的有力工具。传统的故障诊断技术己无法准确诊断出船舶机械设备运行状态，我们必须借助新的技术方法，适当地对船舶机械设备进行功能和运行状态监测，提前预测故障，才能更好掌握船舶机械状态，保证船舶机械安全、经济的运行。有资料证明，世界上60%的船舶故障来自机舱，世界各国为保障船舶机械的安全运行，加大了对船舶机械设备的状态监测和技术诊断的研究。
关键词：工程船舶动力；机械状态监测；故障诊断
引言
现代船舶机械日益趋向高性能化与结构复杂化，人员的分配日益减少，又因为世界范围的能源紧张，船舶机械的检测与维护成为运行船舶技术管理的重要内容。一个故障的发生往往是由多种因素共同作用的结果，因此，传统的故障诊断方法已经难以准确诊断出机械设备的不足与缺点。因此准确及时与动态的掌握船舶机械的运行状态以及预测潜在的故障，是船舶技术管理的目标，这就要求船舶机械必须不断的更新和发展。根据相关的资料进行的统计表明，全世界60%左右的船舶营运故障源于机舱，为了能够更好的保证船舶机械安全顺畅的运行，各国都积极的展开了船舶机械状态监测与故障诊断技术的研究。
1.船舶机械设备故障类型及其特点
船舶动力机械工况复杂多变，结构多样，而且船舶机械工作状态与工作环境基本上都是比较恶劣的，所以就需要船舶机械设备具有较高的可靠性与安全性。在科学技术日益发展的今天，船舶机械设备的可靠性与安全性虽然都有一定程度的提高，但是船机故障仍然时有发生，每年因机损故障给国家和人民造成很大损失
据某个海滩厅对大约600例机损故障的分析表明，在船机损伤中，船舶主机和辅机都有可能发生故障，尤其以柴油机的故障为主，占全部机损事故的82%左右。增压器故障28例。在主机故障中，曲轴，活塞，气阀，缸套故障约86例，占主机鼓掌的45.7%。在电站故障中，电机故障23例，配电板故障3例，发电柴油机故障51例，占电站故障的64.6%。在辅助机械故障中燃油系统故障9例，进化系统和压缩空气故障4例，冷却系统故障28例，润滑系统故障29例。这些故障大多是由缺水却油，磨损，老化，断裂，烧损和短路，疲劳，松动，卡死，锈蚀或咬着，破裂或破损，松脱或剥落，变形和错位，漏油漏水漏气等泄露，堵塞和肮脏，转子失衡，劣质燃油等造成，由此可知，在船舶机械设备中主机系统是故障发生率最高的部分，，据不完全统计，在二冲程柴油机中，活塞的损伤占全部损伤的30%左右，在四冲程柴油机中，曲柄销轴承及主轴承的轴瓦磨损以及损伤报告，大多都是由于润滑油的管理不当而造成的。所以只要采用合适的状态监测技术就可以有效的防止故障的发生，确保安全。
2.船舶机械状态的诊断、监测技术
对船舶机械状态进行监测有助于提前发现问题，这不仅为问题的解决争取了时间，而且提早的维修可以降低维修经费，进而提高设备的利用率。目前在船舶机械状态的诊断和维修中常用以下几种方法。
2.1 油液监测
油液分析法是通过船舶机械设备润滑油中的磨粒含量、磨粒大小和形状变化、油质变化、、铁含量的变化来分析设备的损坏状态。现今，油液监测方法包括光谱分析、铁谱分析、污染度分析和理化分析，并且该分析法形成了离线、在线、离线与在线结合的分析模式。此外中国船级社编写了相应的书目，为油液分析法监测螺旋桨轴、柴油机状态提供了使用说明。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2 震动监测
振动监测分析法是指通过对工作中的船舶柴油机产生的振动信号进行测定、分析和处理来获知机械内部零部件的状态并进行诊断。主要有活塞缸套损坏震动监测、气阀漏气故障振动监测和柴油机主轴承的、损坏故障的振动监测这三种。该方法诊断速度快、准确率较高、能够在线诊断，主要应用在船舶动力机械以下的设备诊断检测中。
2.3热力参数监测
热力参数监测分析法通过对运行中的船舶机械的柴油机的气缸压力、排气温度、转动速度、润滑油温度、冷却水进出口温度和排放等这些热力参数的变化进行监测，分析出船舶机械工作状态和故障。
2.4综合监测
综合监测是指将油液监测、振动监测和热力参数监测的多种诊断监测方法综合利用。以掌握大量的诊断知识为前提，采用融合的理念，通过计算机系统来确定船舶机械设备的工作状态和未来故障。
3.船舶机械故障诊断常见方法的具体说明
由于要保障船舶安全，防止突发事故的发生，那么就要采用状态监测技术以便及早的发现事故征兆进行视情维修，这样可以有效的减少维修费用，提高设备利用率，而且能带来巨大的经济效益与社会效益。目前船舶机械状态监测诊断中应用最广泛最成熟的方法是热力参数分析法，它通过获取船舶柴油机工作时的汽缸压力示功图，转速，润滑温度，排气温度，冷却水进出口温度及其排放等的热力参数的变化来实现其工作状态的判断与故障监测。热力参数分析法能很好的实现在线实时监测，已经被广泛的应用于船舶动力机械的各种设备，根据示功图可以计算指示功，压缩压力和压力升高率，从中可以判断燃烧质量的好坏及各缸是否功率平衡。
振动分析法具有准确率高，诊断速度快和可以实现在线诊断的特别，在船舶动力机械中被广泛应用，它是利用了船舶柴油机在工作时产生的振动信号，经过测试以及数据分析和处理来掌握内部零部件的状态并进行故障趋势分析和诊断。振动分析法现在主要应用于船舶动力机械以下设备的监测诊断。（1）柴油机主轴承磨损故障的振动监测（2）活塞――缸套磨损的振动监测（3）气阀漏气故障的振动监测。
通过获取船舶机械设备润滑油将热力参数分析法，油液分析法和震动分析法等多种诊断方法综合应用的是综合分析法，它在大量积累诊断知识的基础上采用融合的思想通过计算机系统分析来确定设备状态和判断预测故障，从而有效地提高监测与诊断的准确性的方法。这种方法也是目前各国科研机构和企业研究的热点与难点。掌握各种船舶运行特点，系统研究船舶动力机械系统的故障机智和运行特点；综合考虑各种监测技术手段，从产品设计角度出发，开展工程船舶动力机械CMFD系统的全寿命系统周期内的基础设计理论体系和指标研究，行成船舶动力机械系统监测的优化布置方法和传感器合理选用的策略，构建工程船舶动力机械CMFD系统评价分析理论方法。可以将CMFD系统中的新技术新方法和现有机舱自动化系统结合，构建具有设备状态趋势分析，故障定位和故障预测能力的新一代机舱自动化系统。
4.结束语
综上所述，作为最主要的水上交通工具，我们必须保证船舶的航行安全，对船舶常见的机械故障及其处理措施进行了详细论述，希望能够对船舶运行的安全性和稳定性提升有所帮助。此外，我们还要加大技术投入力度，在提高船舶运行效率的同时，减少能源消耗，促进海上贸易的蓬勃发展。
参考文献:
[1]喻方平，等.船舶内燃机远程状态监测与故障诊断系统.武汉交通科技大学学报，2000（6）：619 620
[2]张丽莉.基于信息融合的汽油发动机电控系统故障诊断方法研究[学位论文].哈尔滨：东北林业大学，2009.
[3]刘东风，黎思敏，孙怡.舰用主柴油机润滑油监测技术研究与应用[J1.中国修船，2003（5）.
论文作者:周翠红,龚巧玲
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：船舶论文; 故障论文; 状态论文; 分析法论文; 船舶机械论文; 机械设备论文; 柴油机论文; 《防护工程》2019年9期论文;