船舶机械设备状态监测及标准应用探讨

船舶机械设备状态监测及标准应用探讨

杨光 1 施威 1 纪斌 2

1. 武汉船舶设计研究院有限公司 湖北武汉 430064

2.长江三峡水电工程有限公司 湖北宜昌 443002

摘要：机械设备状态监测及故障诊断是一种针对高技术含量机械设备的一种新型管理理念，在我国发展时间尚短。为了保障船舶机械的安全运行，世界各国积极开展了船舶机械设备的状态监测技术的研究，动态地获取船舶机械设备的各种信息，分析其运行状态、诊断潜在故障并预测发展趋势。

关键词：船舶机械 设备状态监测 标准应用

引言

　 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。

1船舶机械设备技术状态

了解船舶机械设备技术发展状态，可以帮助我们更好地根据实际情况作出技术选择并进行分析。根据状态信息及时判断机械设备的故障出现节点以及范围，同时根据长期的状态分析，能够把握出现障碍的规律，从而进行整体的监测规划。

1.1状态监测现状

船舶机械设备状态监测的操作过程主要包括信号收集、信号分析处理以及诊断决策等三大主干。目前我国的船舶动力机械状态检测已经从理论阶段进入了实际运用阶段，在线检测、检测传感器等系统已经投入使用。特别在油液分析检测、性能数据检测以及震动检测方面，技术逐渐趋于成熟，我们船舶机械设备的状态监控逐渐系统化，跟随时代的步伐不断发展。

1.2故障诊断状况

在状态监测技术飞速发展的今天，船舶的故障问题也得到了缓解，很多问题都得到了顺利解决，同时也积累下经验和逐渐形成了诊断理论。故障诊断方法、模糊诊断原理等诊断方式应运而生，给船舶的修理带来了很大的福利。但是鉴于专业性以及学科本身的限制，目前我国在船舶机械设备状态监测与船舶问题诊断方面的办法仍然是处于分离的状态，实际上仍然没有形成一套完整的体系，工作交流上还是受限。因此，这将是未来我国在船舶机械设备异常和故障及早发现及早处理的一个重要方向。

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。

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

目前，船舶机械设备状态监测及标准应用已经取得了一定的成绩，但是为了更好地服务现代化建设，我们要不断提高设备生命周期的状态监测技术和故障诊断技术的应用，加快船舶机械设备状态监测技术标准体系的建立，尽快完善各种监测技术的数据采集分析、传递诊断和存储标准，使设备监测技术不断发展完善，实现船舶机械设备安全、有效地运转。

参考文献

　[1]黄永华，李良 .船舶机械设备状态监测及标准应用探讨[J].期刊.2014，（10）.

[2]树芳芳.基于CAN总线的船舶监测报警系统[J].中国水运（下半月）.2015，（06）：38-39.

[3]张亮亮.提高船舶机械工作可靠性探究[J].技术应用.2018，（17）：111-112