工程船舶动力机械状态监测和故障诊断技巧分析

中交广州航道局有限公司 刘卓桓

引言

工程船舶的种类很多，基于不同水上水下工程的基本需求，需要运用到的特殊机械装置不同，很多水上水下工程都需要工程船舶来完成，在这个过程中，如果工程船舶动力机械出现问题，船舶无法正常运作，除了会对工程本身的进度与质量造成影响外，还有可能会造成非常严重的安全隐患，因此，对于工程船舶的“心脏”——动力机械的状态监测和故障诊断就显得尤为必要。

1.对于方法的基本概述

工程船舶动力机械状态监测和故障诊断分析存在很多方面，就目前而言，常见的方法有以下四种：瞬时转速监测诊断、热力参数监测诊断、振动监测振动以及声发射诊断，在不同作业条件下采用的诊断方式不同，对于诊断结果的影响也不相同。

1.1 瞬时转速

正常工程船舶作业中，柴油机瞬时转速是恒定保持在一定范围内并且成相对规律的波动变化，这是在作业过程中对于工程船舶动力机械是否存在故障问题的基本判断，当发现其瞬时转速的规律性被破坏时，基本可以断定其动力机械出现问题，需要进行进一步具体因素的判断和检修。这种方面是极为便捷的且最为常用的一种监测方法，为了保护工程船舶能够在后续工程作业中继续正常运转，一般情况下在出现瞬时转速出现大幅度波动是停止作业开始排查检修工作。

1.2 热力参数

利用热力参数完成对于动力机械状态的检测也是一种常用的方法，其监测方法主要就是通过对于柴油机的实时监控，根据其热力参数的不正常变化来判断是否存在故障的一种方法，一般情况所涉及的热力参数主要有温度、压力、转速等等，为了保障对于故障监测的科学性，热力参数需要实时监控和记录，在工程船舶作业中，不断将实时参与与基础参数值比对，进而能够在最快速度内对于动力机械故障进行核定并预警，避免造成不必要的损害。热力参数监测是由多种数值核定得来的，实效性强，同时能够为后续的修建工作开展带来便利，以此也较为常用。

1.3 振动

与热力参数监测相同，振动实际上也是实时监测诊断，但是两者的不同点在于热力参数相对于振动监测而言，其技术难度较低，且具有基本参数作为核定标准，振动参数是对柴油机正常工作的振动信号进行捕捉诊断分析，但是在工程船舶实际的工作过程中，不同运动件之间的振动频率不同，彼此之间会互相干扰，给信号识别工作造成了一定的困难，因此相比较前两者而言，振动监测的运用范围不广，通常是针对特定范围下采用[1]。

1.4 声发射

声发射常用来整个工程船舶的机械进行监测的一种常规方法，通过声波反弹来确定故障位置和故障情况，对于无论是外部原因造成的故障，还是内部原因造成的故障，都有非常明显的监测手段和定位分析。声发射主要针对的是柴油机阀门问题，通过声波数据来判断其是否存在阀门漏气的问题。

2.诊断技巧的分析

在诊断方法的基础上，运用一些诊断技巧，能够进一步确认工程船舶存在的实际情况，并根据具体问题采用不同的解决措施，柴油机作为动力机械的根本你，其诊断技巧自然是围绕着柴油机开展[2]。常用的诊断技巧有两种，一种是对于活塞、缸套的诊断，另一种则是对于气阀的诊断。

2.1 缸套磨损问题

在工程船舶长期使用过程中，缸套磨损是必然的，而不同的磨损程度都会对于活塞的撞击力产生影响，进而影响这个动力机械的基本数值，无法做出较为正确的判断，如果在这个基础上来进行声发射或热力参数、振动的诊断，只能发现柴油机出现故障，无法进行进一步的详细判断，因此，通过对于缸套磨损的诊断，能够有效提高诊断故障的效率。具体的诊断技巧是根据其振动数值的变化分析，对于相关的数值进行诊断，进而形成良好的判断。

2.2 气阀漏气

气阀漏气的诊断技巧较为简单，一般情况下，缸盖的工作状态有着正常的数值表现，当气阀出现漏气或其他情况时[3]，就会对于缸盖产生影响，振动频率与基础数值发生不同变化，进而明显判断气阀漏气问题。

3.综合诊断系统

上述的技巧与方法共同形成了工程船舶动力机械状态监测和故障分析的综合诊断，实际上，对于工程船舶而言，不同性质不同作业内容的工程船舶所经受的考验和自然影响因素不同，又因其水上作业的独特性，在实际的监测过程中需要运用的手段也不相同，而不同的诊断方法共同构成了工程船舶的综合诊断系统。

综合诊断系统中主要包含以下几个模块，其一是对于热力参数的监测模块，在上文中已经进行了简要阐述，这里不做过多赘述，需要注意的是热力参数监测实际上是对于整个工程船舶动力运作系统的分析，对于工程船舶动力机械正常运作起到至关重要的作用；其二是瞬间转速模块的监测，瞬间转速是对其平衡性能的重要考量，因此是极为重要的一个模块；其三是对于气缸压力功率谱的监测模块，主要针对的内容是采油机的工作性能，以上三种形式都是在基于现有数值和已有数值的对比中，对于问题进行监测，形成良好的监测系统。其四是声发射监测，声发射的主要监测内容就是气阀漏气问题，其五是轴系振动，轴系振动是基于瞬时转速数值开展，通过对于瞬时转速波动图的分析，对于瞬时转速形成良好的计算分析，进而实时实现对于柴油机的监测；其六是轴功率监测，与上述内容相同，轴功率也是搭建在性能监测的基础上开展的，最后是对于动力机械在燃油消耗量监测[4]。

综合监测系统共同为工程船舶动力机械状态服务，为了让工程船舶始终保持在较好的工程运作状态中，不会由于故障问题的不及时处理造成不必要的损失。通过综合监测，实时对于船体动力机械进行分析，针对已有问题给出最优的解决方案，从而保证工程船舶动力机械的正常运作，工程船舶作业的有序进行。

4.结束语

本文通过对于工程船舶动力机械状态监测和故障综合诊断系统的简要分析，对于其诊断方法、诊断技巧和综合诊断内容进行了阐述，实际上，工程船舶在实际作业过程中，其动力机械可能遇到的问题远远多于文中所述，文中仅对于常见问题进行分析，望广大相关工作者能够就此问题继续深入分析，提出更多具有创造性的建议与意见，共同为推动工程船舶动力机械发展提供绵薄之力。

[1]阮鹏,张永祥.基于ANSYS的轴系不平衡故障仿真研究[J].舰船电子工程,2011(08):122-124.

[2]严新平,张月雷.物联网环境下的机械系统状态监测技术展望[J].中国机械工程,2011(24):116-120.

[3]任浩翰,张良力,李杏柏.海上风电项目建设对通航安全的影响分析及对策[J].交通信息与安全,2010(06):36-38+42.

[4]欧礼坚.船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D].华南理工大学,2010.