船舶主推进装置的故障分析

         　　摘要：作为船舶的心脏-船舶主推进装置，它的船舶动力的源泉，其安全可靠地运行是船舶运输安全、优质、快捷、经济的最基本保证。本文主要介绍了推进系统故障的分类以及对重点对气控系统故障进行分析。
　　关键词：主推进装置 故障 改进
　　中图分类号：U6 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0517-01
　　一、前言
　　船舶主推进系统是船舶的动力源，它的安全可靠是船舶能够正常航行的基本保证，也关系到财产安全和船员的生命安全，因此，目前对船舶的主推进系统的安全可靠性要求越来越高。需要快速、精确、高效的检测故障并完成维修管理，而目前传统的经验故障检修方法已经不能满足可靠性发展的要求，因此有必要采用先进的数学方法和计算机技术融合现场的经验积累对主推进系统的可靠性进行研究。
　　影响船舶主推进装置可靠性的因素有多方面，是一个系统工程。尽管在对船舶主推进装置本身的发展非常重视可靠性，设计单位和制造商通过不断采用新技术，新工艺以及新材料等方法来提高零件寿命，但油这些零部件所组成的主推进系统，其可靠性就不一定得到提高，特别是现有设备和技术条件下，如何进一步保证和提高船舶主推进装置可靠性，更待人们去研究和发展。
　　二、船舶主推进系统的故障分类
　　2.1 机械故障
　　在机械系统当中，故障形式相对繁多，因此，为了便于区分，往往按照不同的分类标准对其进行一定程度的分类，分类标准主要有故障现象、故障性质、故障原因、故障程度、故障的可预测性以及故障的关联性。其船舶主推进系统机械故障分类如下：
　　1.故障现象：可分为噪声、断裂、泄漏、振动、变形过量和破坏等故障。
　　2.故障性质：可分为破坏性故障，具体有不规则性故障和劣化性故障。
　　3.故障原因：可分为误用故障、固有缺陷故障和耗损故障。
　　4.故障程度：可分为局部故障和系统故障。
　　5.故障的可预测性：突发性故障、渐变性故障和间歇性故障。
　　6.故障的关联性：可分为基本故障和派生故障。
　　2.2 船舶动力装置故障
　　在船舶动力装置故障当中，根据不同的组成部分，主要分为三种故障，分别为主机故障、传动设备故障、轴系设备故障以及推进器故障，其船舶动力装置故障如下：
　　1.主机故障：主要故障有气缸的故障、气缸盖裂纹、活塞及活塞环过度磨损及柴油机管理不当等故障。
　　2.传动设备故障：传动设备故障主要是油路故障和机械故障两类。油路故障有：齿轮箱不上油、油泵问题、阀件故障引起的油路系统的故障、故障带排、齿轮箱接排故障等。机械故障有：齿轮磨损胶合点蚀、轴承磨损螺孔滑扣、离合器损坏、其他传扭件失效及辅助装置故障等。
　　3.轴系设备故障：船舶轴系最主要的零件是中间轴和尾轴，轴和轴承相对运动会使得轴产生过度磨损，还易受到海水的辐射。其他故障还有密封套密封圈裂纹、磨损，轴承温度过高，润滑管系故障等。
　　4.推进器故障：螺旋桨故障主要有由于螺旋桨制作所选材料不好或铸造缺陷。
　　2.3 船舶主推进装置的气控系统故障分析及其改进措施
　　1.系统遥控失灵
　　在试验过程中，气控系统偶尔会产生遥控失灵的现象；经故障分析及实物拆检，故障通常是由于逻辑阀箱中阀偶件卡死造成的。打开阀件后总是发现其精密偶件表面生锈，这显然是由于系统内的空气含有大量水汽，阀偶件在这种潮湿环境中工作很容易因生锈卡死而失效，导致整个系统失去控制作用。
　　2.主机突然停车
　　我们还发现在试航过程中做船舶惯性冲程试验时，往往由于驾驶人员将遥控手柄快速地从前进四拉至倒退三时，主机会在换向过程中突然停车。通过分析遥控逻辑阀箱原理可知，船舶在全速前进时，操作人员发出从前四至倒三的指令后，遥控系统会按程控顺序作出主机减速（调速压力BSP下降至怠速设定压力），正转离合器脱开（正车信号BAH接泄气口通大气），倒车信号给出，BAST压力建立，而此时被原正车信号闭锁，倒车信号BAST不能正常传送，反转离合器也就不会啮合。从倒车向正车转换中，同样会经历类似的过程。通过对遥控逻辑阀箱的原理分析，我们认为节流阀是用来调整换向的延时时间的，而其调整时间仅跟换向本身有关，与调整前后主推进装置状态无关。为保证船舶的操纵性能，船检规范要求从前一至倒一的换向延时时间控制在15s之内，通常结合实际水域状况，一般船舶均设定在10s之内。我们知道，船舶在前四状态时全速前进，船速比前一时快很多，而船舶本身质量较大，其惯性也很大，在作出从前四至倒三指令后，经过这短短十几秒时间后仍有较快的航速，带动已与正车离合器脱开的处于自由状态的螺旋桨仍沿原正转方向以较高转速转动，即产生水涡轮效应。一旦延时时间结束，反转离合器啮合时就需要相当大的主机扭矩才能克服水涡轮效应而带动螺旋桨反转。但由于此时的较快船速所产生的水涡轮扭矩往往超过主机所能产生的最大扭距，从而导致主机的转速不升反降，直至停车熄火。综上所述，主机突然停车一般都发生在船速较快突然换向时，究其原因通常都为主机扭距不足以克服水涡轮扭矩所致。主机突然停车对于航行中的船舶来说是极其危险的，很可能因此会产生撞船等恶性水上交通事故。
　　3.改进措施
　　（1）对于阀件偶尔会卡死的现象，关键在于控制空气的质量，务必保证空气动力源的清洁与干燥。我们认为可以采取如下一些措施：船厂可在压缩空气系统的遥控气源装置前的空气管路中加设空气滤器和空气干燥器；在遥控空气管路装配前应对管路进行充分的清洁和干燥；遥控产品厂家应在遥控气源装置中设置清洁与干燥设备以提高空气质量。通过以上措施可以有效地避免杂质与水分进入遥控空气中，从而很好降低了阀偶件咬死的故障发生率，进一步提高了遥控系统的可靠性。
　　（2）对于主机停车的故障情况，关键在于要认识到主推进装置在换向前后的不同状态对换向延时应有不同的时间要求，这是由换向前不同的船速状态所决定的。具体地说，就是从前四至倒三应有比从前一至倒一更长的换向延时时间。我们应当在气控程序中提供一段合适的缓冲时间使船速下降到一定程度，待水涡轮效应所产生的扭距小于主机所能发出的扭距后，再来执行啮合反转离合器的动作。在最易出现主机停车的前四至倒三操作中，如果在正车离合器脱开后，能有一段合适的缓冲时间让主机空车运转一段合理时间以后再来啮合反转离合器，就能有效地避免主机停车。当然，也可以通过要求船舶驾驶人员注意操车手法来得到这段延时时间，但是光靠人员的注意是不能保证操作万无一失的。要真正确保可靠无误，必须对遥控系统进行相应的改造。
　　三、结论
　　我们应该只有认真分析船舶主推进装置的常见故障现象及其原因，才能有针对性地提出了解决这些故障的措施。
　　参考文献：
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