第三章 动力装置的可靠性 第一节 船舶动力装置的可靠性 第二节 提高船舶动力装置可靠性的措施 第三节 动力装置故障诊断方法下课！ 第节 船舶动力装置的可靠性 一、航行的可靠性 1。故障：使船舶不能维持最低航速的事件 或者，使船舶失去操纵性的事件 2。据目前的资料，在港区操作工况下，低速机的可靠性为 0.998。中速机的可靠性为0.991。 3。全世界全损船舶的艘数和吨位总的趋势：增长的趋势。 4。世界全损船舶按船型统计，散货船所占总吨位比例较高 5。在造成全损的各种原因中，大约80%是与人为因素相关 的。 6。全损船舶中90%以上船龄超过15年。 二、船舶各种机械的故障比例 1。据统计，在柴油机船上，主机故障总数占故障总数的 38%，总故障数7521 2。主机使动力装置的可靠性的薄弱环节。 3。主机发生故障的原因中，材料质量不良和机件污损约 占全部原因的一半。 三、柴油机部件的故障比例 据统计 1。气缸活塞组件占47.8% ， 2。曲轴组件占42.5% ， 3。增压器占4.7%， 4。凸轮轴占3.1% ， 47.8%42.5% 5。低速机活塞、气缸套、和十字头轴承发生故障最多。 6。中速机中，曲轴及轴承故障突出。 7。*加强高故障率部件或机器设备的管理! 第二节 提高船舶动力装置可靠性的措施 一、影响动力装置可靠性的因素见表6-6表 6-6表 设计制造管理 推断营运特点和工作条件原材料使用操作 选用设备 的质量和数量加工机械文件管理 系统设计 、储备 度及可靠 度分配制造工艺维修制度安全系数和部件的降级使 用装配工艺维修工艺设计 数据的选取试验 方法备件管理 配套和布局质量检查 方法人员培训 人机工程质量管理道德观念和思想状 况 维修性作业人员管理使用环境 标准化、简单 化、自动化包装、运输、储藏 1。影响动力装置可靠性问题贯穿设计、制造和管理之始 终。 2。合理的选用系统的联接方式 a.串联系统的定义：n个独立的部件组成系统S，且n个部 件之一发生故障，将导致整个系统故障。 a1.串联系统的可靠度不大于部件的可靠度； a2.可靠度最差的部件对系统的可靠度影响最大。 b.并联系统的定义： n个独立的部件组成系统S，且仅当n 个部件同时发生故障，才导致整个系统故障。 b1.并联系统的不可靠度不高于系统中任一并联部件的不 可靠度 b2.采用并联系统，可提高系统的可靠度。 b3.一般采用2或3个部件并联为宜。 b4.备用发电机属于固定式联接热态备用，备用机与运行 机同时投入工作。 b5.可转换的备用滤器属于固定联接冷态备用 b6.基本部件故障后才联入系统的备件联接方式为流动式 备用。 c.表决系统的定义：式并联系统的另一种形式。N个部件 组成的并联系统中，若其中r个部件正常工作，即可保证 整个系统正常工作。 c1.备用比：表决系统中，备用部件数与工作部件数之比 。 c2.备用比越大，表决系统的可靠性越高。 d.混合联接系统是系统中的部件既有并联也有串联。 d1.提高储备，可以提高可靠性。但是 d2.提高储备，会增加造价，和增加散热困难等 3。提高维修性 见下表机械方面1.在装配、更换备 件、维修时能否看清全部备件？身体能否接近这些零件 ？ 2.在正常状态下，所有的测试 点是否都有很好的接近性？3.在正常状态下，是否能保证所有现场 易于使用专用工具？4.采用的装配方式是否考虑了易于拆装？5.是否对维 修、试验 、储存等有不符实际 的实施要求？6.是否考虑了不使工作人员遭受突然事故的伤害？7.各组件能否独立的装置在希望的位置或容易维修的位置？ 续表 人机工程方面 1.指示器是否装的使操作人员能看请客度、指针、数字等？是否能方便 、正确的读出数据？ 2.显示器是否使读数误差最小？3.调节 器一类的仪表所采用的把手、旋钮等布置是否合适？是否有利于 操作员转 身？ 4.控制台是否设计 的有宽敞的放腿位置？书写时是否有合适的表面和高 度？是否有良好的隔声、隔振和照明？ 5.照明是否考虑了特定工作的要求？有无照明不足的仪表？6.是否把晃眼的因素控制的最小？7.在更换、修理组件和零件时，是否可以不拆下其它的任何零件？维修 工作是否复杂？ 8.是否考虑了重量大的部件的搬运问题 ？9.产品和说明书符号、代码是否一致？ 4。提高管理水平 统计表明，许多故障时由于船员采取了不正确的决策和 违反技术操作规程 船员的业务水平、熟练程度、操作技能、发现排除故障 的能力等决定其能否： a.正确执行操作规程，充分做好设备起动前的准备工作 b.正确判断设备的技术状态和正确的使用负荷 c.能否迅速发现和排除故障，用较短的时间完成维修工作 d.利用和维护的质量处于较好状态 5。做好可靠性数据的收集和管理 对船舶故障相关情况如，故障原因，故障后果、表现形 式、采取措施等的可靠性报告搜集、归纳整理、统计分 析和计算以改进设计、指导船上实践。 第三节 动力装置故障诊断方法 1。设备工况检测技术的三个基本内容： 1.1。设备诊断技术是利用被诊断的对象所提供的一切信 息， 经过分析处理获得能用于识别设备状态的特征参数， 最后做出结正确的诊断结论。 1.2。设备诊断技术所提供的信息技术通常包括： A.信息的采集 关键在于正确的选择传感器（温度传感器、振动传感器 等、人的感官是一种特殊的传感器） B.信息分析处理，也称数据处理 用专门的电子仪器或计算机（或人的大脑）对原始的杂 乱的信息加以处理，获得对故障最敏感的性能参数。 2。设备诊断技术的几个基本方法 2.1。根据其技术特点，可分为： A.直观检查法，由检查人员用目力或通过仪器（光学显 微镜，频闪仪，着色渗透，测量温度）等观察零件表面 的磨损及缺陷情况。 B.性能参数分析法，利用各种仪器或仪表测定设备的各项 性能参数值（如温度、压力及流量等）对其进行处理、 分析和比较，判断机械设备的运行状况和趋势。 C.振动、噪声分析法，机械的振动和噪声是机器运行过程 中的一种属性，而振动和噪声的增加和变化，一般是由 于某种故障引起的。采集、分析和研究机械零部件所发 生的振动和噪声的特征和机理，用于诊断机器的运行。 D.油液分析法，又称油液检测技术。通过采集机械设备 的在用润滑剂样品（包括润滑油、脂、液压系统介质等 ），通过分析其性能、和样品中的磨损微粒，评价机械 磨损状态，预测发展趋势。 除上述方法外，还有声发射检测、应力应变检测和无损 检测等方法。 3。设备故障诊断技术最适合于以下各种设备 A.生产中的重大关键设备，包括没有备用机组的大型机 组。 B.不能接近检查，不能解体检查的重要设备。 C.维修困难、维修成本高的设备。 D.没有备品备件或备品备件昂贵的设备。 E.从人身安全、环境保护等方面考虑，必须采用诊断技术 的设备。 4。故障的分类 从不同的角度对故障进行分类，可以揭示和分析故障的 实质和有利于选择适当的诊断手段。 例如，可把故障分为 A1:完全性故障和局部性故障 B1:突发性故障和渐进性故障 C1:人为故障和自然故障 D1:早期故障、使用期故障和老化期故障 E1:非相关故障和相关故障 等等 5。振动噪声监测 5.1。利用振动和噪声信号，可以诊断绝大部分机械故障 通过分析机器外部的振动和噪声信号，可以监测其内部 的状态变化，在此基础上判断故障原因、部位、程度、 性质和发展趋势等等。 使用振动和噪声法，除要求测试仪器性能良好之外，还 要求测量者具有丰富的相关理论知识和实际经验。 下面仅仅介绍简易检测仪器诊断， 其诊断依据是： 预先规定一个标准值或参考以前的测试数据，当现场显 示的结果与以前的数据有很大的差异时，可以认为设备 状态发生了变化。 为更准确的监测，还可以将多次测量数据绘制成趋势图 ，从趋势图的变化判断设备状态。 5.2。简易振动噪声测试仪器可包括： A.便携式测振仪，显示机械振动的位移、速度、加速度 的最大值和有效值。 B.冲击脉冲计，测量机械设备的冲击值，对滚动轴承的状 态检查。 C.噪声听诊器，可测的噪声的值，及其变化。 6。油液分析 6.1。机械设备中，相接触的摩擦副发生相对运动，都会 发生磨损。通常在运动表面之间加入润滑剂以减小磨损 。 设备使用过程中，润滑剂性能逐步下降，另外在润滑剂 中，还有机械设备表面磨损、机械负荷、压力等原因造 成的磨损微粒和其他微粒。 机械设备在不同的运转阶段，润滑剂的衰败程度会有所 不同，产生的磨粒具有各自的特征。 对润滑剂中磨粒的数量、尺寸与分布、形貌、浓度、成 分等特征检测分析，可以定性或定量的评价被监测的设 备的磨损状态。油液监测技术见图3-3-1图 3-3-1图 油液监测系统框图油液监测技术润滑剂衰败分析磨损微粒分析定性简易检测定量指标检测综合指标检测光谱油料分析铁谱监测技术磁塞检测滤纸法检测 6.2。磨粒的种类及特征 润滑油中的磨粒种类很多，其形成机理各异，这里仅仅 简单介绍几种主要的磨粒： A.正常滑动磨粒：薄片状，表面光滑，长度约0.515微米 ，厚度约0.151微米。由零件表面剪切混合层疲劳剥落形 成。磨合期尺寸较大，正常磨损期，尺寸较小。 B.严重滑动磨损微粒：表面有明显划痕和开裂现象，轮廓 平直，尺寸较大，可达20微米以上。这种磨粒是异常磨 损的征兆。 C.切削磨损磨粒：切削状的螺旋形或曲线形，大的可达 25100微米长，25微米宽，小的长度小于10微米，宽度 小于1微米。切削磨粒较多时，是故障损伤的前兆。 D.疲劳剥离微粒：扁平状，表面光滑，轮廓不规则。是 滚动疲劳剥落的产物，剥落扩大，发生表面故障；当大 于10微米的疲劳剥落微粒数量增加时，是不正常磨损开 始的表现。 E.红色氧化铁微粒：为顺磁性，在铁谱片的各个部位均可 沉积。由于润滑油中含有水分，锈蚀而成，也可能是由 于润滑不良，发生氧化磨损而形成（呈扁平状）。 黑色氧化铁微粒：颗粒状，表面粗糙不平，有细小的蓝 色和橙黄色斑点。由于摩擦副严重润滑不足，并伴随着 高温而生成。 7。内燃机故障诊断 7.1。内燃机的故障形式 A.磨损：缸套、活塞、曲轴轴承等机件的的磨损程度限 制了内燃机及其零部件的使用寿命； 其摩擦损失也是内燃机摩擦损失的绝大部分； 摩擦副的擦伤、拉缸等还会酿成重大事故而产生恶劣后 果。 B.疲劳断裂：船用发动机承受复杂的机械负荷和热负荷作 用，长时间运转，疲劳会造成：曲轴断裂、连杆折断、 活塞断裂、缸套断裂、活塞烧裂、缸盖裂纹、机架断裂 、轴瓦烧坏、轴颈拉毛、传动齿轮损坏等疲劳故障。 C.其他损伤如：穴蚀、烧蚀等。 7.2。内燃机故障诊断技术包括 A：直观检查法，对内燃机的气阀、活塞、缸套等令件课 利用此法，也可借助于多种光学仪器。 要求检查人员有较丰富的经验。 B.温度检测法，用温度计、热电偶、热敏电阻、红外探测 器和热象仪等对内燃机进行温度监测。 控制燃烧温度、诊断轴承损伤（造成的温升）、监测冷 却水润滑油进出口温度等等。 C.性能参数监测法，从与内燃机性能直接相关的参数变化 中找出内燃机的潜在故障。 例如，发动机功率和摩擦损失、各缸功率平衡方面、 各缸压缩压力平衡、燃油喷射系统、增压系统、排气系 统 曲轴箱漏气量、润滑油系统、冷却水系统、轴承 等等。