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摘要：机械状态监测是一门新兴学科，起源于航空、航天等高端工业，后来慢慢应用于船自自机械设备的诊断、监测、性能优化和维修预测等过程，机械状态诊断监测技术为社会带来了较大的经济效益。
关键词：监测与诊断技术；船舶机械；应用；发展
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。
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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。
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.船舶机械诊断监测技术的应用实践分析
下面通过船舶机械状态诊断检测技术在我国航道运营企业和水路运输支持系统中的具体应用，来进一步说明该技术的重要性。
（1）湖北航运企业和原武汉水运工程学院在1986年左右，开展了一项对220千瓦拖轮上的某柴油机和船舶齿轮箱进行追踪检测项目。在监测过程中，拖轮的左边主机发现了严重磨损磨粒，经铁谱分析后，由磨粒的颜色推断出磨粒分别是铁和铝，扫面电镜进一步证实了柴油机的缸套活塞组被严重损坏的真实性。在随后的维修中又发现第3、5缸活塞侧面发生损伤，这些与铁谱监测的结果是完全符合的。
（2）随后，原武汉水运工程学院又和当地的一个轮船企业将铁谱监测技术应用到具体的柴油机的工作状态监测和诊断中，在铁谱的监测中，发现柴油机的前端齿轮箱工作异常，因为左主机的磨粒含量增多明显，铁谱中磨粒较大，蓝色磨粒较多，这表明磨粒成分是低合金钢。据相关的操作人员反应，左边主机前端齿轮有异常噪音，结合铁谱分析推断出前端齿轮发生故障，及时拆解检查发现是过桥齿轮发生磨损，对其进行更换后，船舶仍正常工作。通过对20艘不同类别船舶的不同工作阶段的特定型号柴油机进行润滑油采样，分析不同性质船舶主机的磨粒变化和基线值，绘制了具有代表性的磨损形式的磨粒图谱，人们可依照该图谱判断船舶机械主机的磨损情况。
4.结束语
总体来说，船舶机械状态诊断监测技术正朝着仪器和系统，简单和精密，定性分析和定量监测，离线监测和在线诊断等多种手段相融合的方向发展，进而实现技术的网络智能化。船舶机械状态诊断检测技术不但能够缩短我国在系统性船舶维修管理中与发达国家的差距，而且有利于提高船舶机械设备的无故障率，延长船舶机械的使用寿命，大大降低了维修费用。为追赶上船舶智能化发展的脚步，我们应要加大诊断监测技术在船舶机械管理中的应用。
参考文献:
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[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:廖伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：故障论文; 船舶论文; 状态论文; 柴油机论文; 船舶机械论文; 机械设备论文; 技术论文; 《防护工程》2019年10期论文;