测量船动力设备油液监测方法研究

孙国亮，李建荣

（中国卫星海上测控部，江苏江阴214431）



测量船动力设备油液监测方法研究

孙国亮，李建荣

（中国卫星海上测控部，江苏江阴214431）

摘要：随着船舶维修制度的变革，油液监测技术逐渐应用于船舶领域，成为机械设备状态监测领域的热点研究方向。本文阐述了油液指标测试方法，对测量船动力设备进行了油液监测技术的研究，在研究中制定了监测方案，确定了取样部位、取样周期、取样方法，建立了油液数据库和换油标准。

关键词：测量船；动力设备；油液监测技术

润滑油、液压油等系列油品是测量船主机、发电机、齿轮箱、调距桨、减摇鳍及其他动力设备的重要组成部分，发挥着润滑、密封、冷却、清洗、防腐等功能，对保障测量船动力设备正常运行起着关键作用。在测量船动力设备运行过程中，如果油品进水或者掺进了其他杂质，会使油品性能急剧下降，轻者加速设备机械磨损，重者会使设备损坏，造成紧急停机[1]。

油液监测技术是通过分析被监测设备的在用油的性能变化，获得设备润滑和磨损状态的信息，评价设备工况和预测故障，并确定故障原因的技术。作为设备的管理者，我们能通过监测油液的性能变化来控制机械设备的“血液”质量，油液监测不仅可以通过正确选择油品种类并确定合理的换油周期，更重要的是能够指导维修，并大大节约维修费用[2]。

1　油液指标测试方法[ 3-5 ]

油液指标测试方法主要分为油液的理化性能分析和磨粒分析，其中常见理化性能分析指标包括水分、粘度、酸碱值、闪点等，磨粒分析指标有污染度、老化度、光谱、铁谱等。最具代表性的油液指标分别为水分、粘度和污染度。

1.1水分

油液中混入水分会导致设备生锈、腐蚀、润滑不良或无效热传递，并且形成污泥。船舶主机水分的异常增加可能是由于冷却水渗漏、外来水污染、分油机工作不良等情况导致的。水分的测定方法为GB/T260石油产品水分测定法，水分通常用百分比含量表示。

1.2运动粘度

油液运动粘度的变化，能够反映油品氧化衰变的程度，热分解程度以及相关添加剂的变化，综合地反映油液质量的变化，而100℃运动粘度是衡量油液油膜强度和流动性的重要指标。测试在用油粘度通常所采用的测定方法为GB 265- 1988，粘度通常有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度3种计量方式，三者之间可以通过图表进行换算。

1.3污染度

油液污染度是用单位容积的油中固体颗粒污染物的大小和数量来定量或定性反映油液受到污染程度的一种定量或定性度量方法。液压系统的故障大约有70%是由于油液污染引起的，而固体颗粒物是液压和润滑系统中最普遍、危害作用最大的污染物。污染度测试主要采用颗粒计数的方法，测定油液中所含颗粒污染物的大小、数量及分布等。

2　测量船动力设备构成

测量船机舱内主要机电设备包括主推进系统、发电设备、空气系统和部分甲板机械，见图1。

图1　测量船机舱内设备示意图Fig.1 Equipment distribution in the cabin of instrumentation ship

主机推进系统为双机双桨，由2台中速船用柴油机（WARTSILA 8L46C）、2台减速齿轮箱（SH105）以及2套带有可调桨的轴系组成，发电设备为5台柴油发电机，空气系统为4台主辅空压机，甲板机械为2套减摇鳍。本文结合测量船主要机电设备，对其设备油液监测方法进行研究。

3　测量船动力设备油液监测方法

3.1取样部位

无论在什么样的系统中，不是所有的位置所取的油样都能代表系统真实的摩擦、磨损、润滑与污染状况。对于循环系统来说，应在设备回油管道回油过滤器之前取样，通常选在滑油的回油管路、滑油泵出口滤器前压力管路、油底壳、循环滑油柜等处；对于封闭式油箱，主要影响因素是磨粒的沉降效应，以及小磨粒的悬浮状态，通常选择在距油箱底部1/3至1/2处取样。而在设备出现异常时，需要在多个位置取样以全面分析设备的润滑与磨损状态。

在取样时，应先放掉一部分油，以清洗放油阀，保证取得动态有规律的油样。固定在同一位置、同一取样点，尽量选择在同一条件同一工况下取样。油液系统的主要取样部位见图2。

图2　油液系统取样位置Fig.2 Sampling position of oil system

3.2取样方法

取样方法依据取样部位的不同而有所区别，但对同一设备取样方法应相同。

（1）如果取样部位为润滑油回油管或滤清器前的管路中有永久性的取样阀、管等，取样前应先打开阀门开关，放掉约两倍于残留其中的油量，以保证取样时不残留上次的油样。

（2）在放油口取样时，取样前应先放掉部分油，以冲洗掉积留于此的沉积物。

（3）取样器具（包括取样瓶、取样器、取样管等）应清洁干净，不易损坏，防止污染。

（4）一般不应在紧接换油或大量补油后取样。

（5）取样数量应满足分析项目的数量要求，且以不超过2/3取样瓶容量为宜。

取样器具包括取样器、取样管和取样瓶等。取样器具必须保证清洁干净，在使用和运送过程中都要防止污染。

（1）取样器取样器用于非系统管路取样，它实际上就是一个小型活塞式抽真空泵，这种结构可使油样直接进入取样瓶，以减少二次污染。取样器的内螺纹直径应与取样瓶口一致。

（2）取样管取样管由白色聚四氟乙烯制作，其外径应与取样器接口相匹配。

（3）取样瓶取样瓶由高密度耐化学变化的白色聚乙烯制作，容量250mL左右，进行理化分析时则要500mL左右。在油样瓶上标有永久性的取样标记，此标记应是现场取样液面达到的位置，以保证取得足够量的油样后，取样瓶仍保留一定的容积空间，以便分析前加热摇匀油样。

取样器具见图3。

图3　油液取样器具示意图Fig.3 Oil sampling implement

3.3取样周期

制定合理的取样周期尤为重要，如果取样间隔过短，势必会增加费用和不必要的分析;如果取样间隔过长，则有可能遗漏某些重要的故障信息。取样周期是综合考虑如机器设备的重要性程度、使用寿命、运转程序和负荷特征、安全问题、从开始有异常到故障来临的急促性等因素制订的。经验表明，不同的机器设备，不同的运行期，不同的磨损状态，都应有不同的最合适的取样间隔时间。

对于测量船动力设备一般每工作200～300h左右取样一次。通常在对装备技术状态监测过程中，多采用“定时+随机”的方式进行。对正常工况工作的设备，在设备运转初期（或修后重新运转初期）磨合期阶段，由于磨损状态变化大，应取样次数多一点，间隔时间短一些。在设备正常运转阶段（正常稳定磨损阶段），因磨损状态变化甚小，取样间隔时间应长一些。设备经过较长时间运转，进入磨损过程的后期（剧烈磨损）阶段，因磨损状态变化较大，取样间隔应缩短一些。结合设备实际工况，主要机电设备油液取样周期见表1。

表1　测量船机电设备油液取样周期Tab.1 Oil sampling period of instrumentation ship equipment

进行设备油液取样的间隔时间应当严格按照规定的取样间隔执行。当发现设备出现故障征兆或润滑油变质严重时应随时取样，尽量取到有代表性的能够充分反映设备运行状态和技术状态的油样。

3.4初始数据库与换油标准

针对测量船机电设备监测对象，对各类设备油液种类、油品牌号进行了梳理，并对新油水分和运动粘度指标进行了测试，建立了测量船机电设备油液初始数据库，以便监测数据与新油各项指标对比，见表2。

表2　测量船机电设备油品新油数据库Tab.2 Database of new oil of instrumentation ship equipment

水分和粘度是油液理化性能最为重要的指标，而污染度测试主要用于液压油。对照《GJB 3714- 1999舰船主要润滑油换油指标》中的规定原则，结合测量船机电设备运行状态，制定换油指标。

机电设备主要润滑油换油指标见表3。

表3　测量船机电设备润滑油换油指标Tab.3 The change standard of lubricating oil of instrumentation ship equipment

机电设备主要液压油换油指标见表4。

表4　测量船机电设备液压油换油指标Tab.4 The change standard of hydraulic oil of instrumentation ship equipment

3.5油液监测诊断流程

测量船动力设备油液监测诊断流程见图4。

图4　动力设备油液监测诊断流程Fig.4 Oil monitoring flowchart of power equipment

按照取样方法对主要动力设备主机、齿轮箱、调距桨、柴油发电机、主空压机、减摇鳍和舵机进行油液取样，对样品的水分、粘度进行测试，通过标准对比，掌握油品状态，通过污染度计数分析，得出油品的磨损状态，综合两方面分析结果，对设备油液状态做出诊断结论。

4　结语

基于目前测量船动力设备油液使用管理现状和船舶系统设备质量监测技术发展需求，探索了应用于测量船动力设备的油液监测方法。分析了油液水分、粘度和污染度3大指标测试方法；研究了测量船动力设备油液状态监测方法；解析了油液状态分析诊断流程。油液监测技术应用于测量船动力设备，可以有效改变原有的按经验进行设备维修的粗放性，使得动力设备的维护保养工作从“事后维修”阶段向“预防维修”阶段发展。

参考文献

［1］陈学峰，任丹.油液分析在船用动力系统状态监测中的应用［J］.机械工程与自动化，2012，173（8）:182- 183.

［2］粟斌，田高友，易如娟，赵巍.在用油液监测技术发展现状及思考［J］.用油全方位，2012，8（4）:8- 12.

［3］杨其明，严新平，贺石中.油液监测分析现场实用技术［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［4］关子杰.润滑油与设备故障诊断技术［M］.北京:中国石化出版社，2002.

［5］徐曼平.润滑油监测在轮机检修中的应用［J］.航海技术，2006，（6）:61- 63.

Research on oil monitoring method in marine power equipments of instrumentation ship

SUN Guo-liang，LI Jian-rong
（China Satellite Maritme Tracking and Control Department, Jiangyin 214431, China）

Abstract：With the reform of ship maintenance system, the technology of oil monitoring has gradually been applied to the ship field, which becomes a hot direction in the research on monitoring in mechanic condition. In this paper, test methods of marine power equipment oil were discussed. The research of oil analysis technology on marine power equipments of the instrumentation ship were carried out，the research include the plan of monitoring program，the choice of monitoring instrument，the confirm of sampling point，interval，sampling methods，at last the oil data base and the standard of oil change were built.

Key words：instrumentation ship；marine power equipments；oil monitoring technique

作者简介：孙国亮（1985-），男，工程师，2008年毕业于国防科技大学材料学专业，硕士，主要从事轮机设备管理与故障诊断工作。

收稿日期：2015- 10- 15

中图分类号：TH117

文献标识码：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160173