測量船動力設備油液監測方法研究

孫國亮，李建榮

（中國衛星海上測控部，江蘇江陰214431）

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測量船動力設備油液監測方法研究

孫國亮，李建榮

（中國衛星海上測控部，江蘇江陰214431）

摘要：隨著船舶維修制度的變革，油液監測技術逐漸應用于船舶領域，成為機械設備狀態監測領域的熱點研究方向。本文闡述了油液指標測試方法，對測量船動力設備進行了油液監測技術的研究，在研究中制定了監測方案，確定了取樣部位、取樣周期、取樣方法，建立了油液數據庫和換油標準。

關鍵詞：測量船；動力設備；油液監測技術

潤滑油、液壓油等系列油品是測量船主機、發電機、齒輪箱、調距槳、減搖鰭及其他動力設備的重要組成部分，發揮著潤滑、密封、冷卻、清洗、防腐等功能，對保障測量船動力設備正常運行起著關鍵作用。在測量船動力設備運行過程中，如果油品進水或者摻進了其他雜質，會使油品性能急劇下降，輕者加速設備機械磨損，重者會使設備損壞，造成緊急停機[1]。

油液監測技術是通過分析被監測設備的在用油的性能變化，獲得設備潤滑和磨損狀態的信息，評價設備工況和預測故障，并確定故障原因的技術。作為設備的管理者，我們能通過監測油液的性能變化來控制機械設備的“血液”質量，油液監測不僅可以通過正確選擇油品種類并確定合理的換油周期，更重要的是能夠指導維修，并大大節約維修費用[2]。

1　油液指標測試方法[ 3-5 ]

油液指標測試方法主要分為油液的理化性能分析和磨粒分析，其中常見理化性能分析指標包括水分、粘度、酸堿值、閃點等，磨粒分析指標有污染度、老化度、光譜、鐵譜等。最具代表性的油液指標分別為水分、粘度和污染度。

1.1水分

油液中混入水分會導致設備生銹、腐蝕、潤滑不良或無效熱傳遞，并且形成污泥。船舶主機水分的異常增加可能是由于冷卻水滲漏、外來水污染、分油機工作不良等情況導致的。水分的測定方法為GB/T260石油產品水分測定法，水分通常用百分比含量表示。

1.2運動粘度

油液運動粘度的變化，能夠反映油品氧化衰變的程度，熱分解程度以及相關添加劑的變化，綜合地反映油液質量的變化，而100℃運動粘度是衡量油液油膜強度和流動性的重要指標。測試在用油粘度通常所采用的測定方法為GB 265- 1988，粘度通常有恩氏粘度、賽氏粘度和雷氏粘度3種計量方式，三者之間可以通過圖表進行換算。

1.3污染度

油液污染度是用單位容積的油中固體顆粒污染物的大小和數量來定量或定性反映油液受到污染程度的一種定量或定性度量方法。液壓系統的故障大約有70%是由于油液污染引起的，而固體顆粒物是液壓和潤滑系統中最普遍、危害作用最大的污染物。污染度測試主要采用顆粒計數的方法，測定油液中所含顆粒污染物的大小、數量及分布等。

2　測量船動力設備構成

測量船機艙內主要機電設備包括主推進系統、發電設備、空氣系統和部分甲板機械，見圖1。

圖1　測量船機艙內設備示意圖Fig.1 Equipment distribution in the cabin of instrumentation ship

主機推進系統為雙機雙槳，由2臺中速船用柴油機（WARTSILA 8L46C）、2臺減速齒輪箱（SH105）以及2套帶有可調槳的軸系組成，發電設備為5臺柴油發電機，空氣系統為4臺主輔空壓機，甲板機械為2套減搖鰭。本文結合測量船主要機電設備，對其設備油液監測方法進行研究。

3　測量船動力設備油液監測方法

3.1取樣部位

無論在什么樣的系統中，不是所有的位置所取的油樣都能代表系統真實的摩擦、磨損、潤滑與污染狀況。對于循環系統來說，應在設備回油管道回油過濾器之前取樣，通常選在滑油的回油管路、滑油泵出口濾器前壓力管路、油底殼、循環滑油柜等處；對于封閉式油箱，主要影響因素是磨粒的沉降效應，以及小磨粒的懸浮狀態，通常選擇在距油箱底部1/3至1/2處取樣。而在設備出現異常時，需要在多個位置取樣以全面分析設備的潤滑與磨損狀態。

在取樣時，應先放掉一部分油，以清洗放油閥，保證取得動態有規律的油樣。固定在同一位置、同一取樣點，盡量選擇在同一條件同一工況下取樣。油液系統的主要取樣部位見圖2。

圖2　油液系統取樣位置Fig.2 Sampling position of oil system

3.2取樣方法

取樣方法依據取樣部位的不同而有所區別，但對同一設備取樣方法應相同。

（1）如果取樣部位為潤滑油回油管或濾清器前的管路中有永久性的取樣閥、管等，取樣前應先打開閥門開關，放掉約兩倍于殘留其中的油量，以保證取樣時不殘留上次的油樣。

（2）在放油口取樣時，取樣前應先放掉部分油，以沖洗掉積留于此的沉積物。

（3）取樣器具（包括取樣瓶、取樣器、取樣管等）應清潔干凈，不易損壞，防止污染。

（4）一般不應在緊接換油或大量補油后取樣。

（5）取樣數量應滿足分析項目的數量要求，且以不超過2/3取樣瓶容量為宜。

取樣器具包括取樣器、取樣管和取樣瓶等。取樣器具必須保證清潔干凈，在使用和運送過程中都要防止污染。

（1）取樣器取樣器用于非系統管路取樣，它實際上就是一個小型活塞式抽真空泵，這種結構可使油樣直接進入取樣瓶，以減少二次污染。取樣器的內螺紋直徑應與取樣瓶口一致。

（2）取樣管取樣管由白色聚四氟乙烯制作，其外徑應與取樣器接口相匹配。

（3）取樣瓶取樣瓶由高密度耐化學變化的白色聚乙烯制作，容量250mL左右，進行理化分析時則要500mL左右。在油樣瓶上標有永久性的取樣標記，此標記應是現場取樣液面達到的位置，以保證取得足夠量的油樣后，取樣瓶仍保留一定的容積空間，以便分析前加熱搖勻油樣。

取樣器具見圖3。

圖3　油液取樣器具示意圖Fig.3 Oil sampling implement

3.3取樣周期

制定合理的取樣周期尤為重要，如果取樣間隔過短，勢必會增加費用和不必要的分析;如果取樣間隔過長，則有可能遺漏某些重要的故障信息。取樣周期是綜合考慮如機器設備的重要性程度、使用壽命、運轉程序和負荷特征、安全問題、從開始有異常到故障來臨的急促性等因素制訂的。經驗表明，不同的機器設備，不同的運行期，不同的磨損狀態，都應有不同的最合適的取樣間隔時間。

對于測量船動力設備一般每工作200～300h左右取樣一次。通常在對裝備技術狀態監測過程中，多采用“定時+隨機”的方式進行。對正常工況工作的設備，在設備運轉初期（或修后重新運轉初期）磨合期階段，由于磨損狀態變化大，應取樣次數多一點，間隔時間短一些。在設備正常運轉階段（正常穩定磨損階段），因磨損狀態變化甚小，取樣間隔時間應長一些。設備經過較長時間運轉，進入磨損過程的后期（劇烈磨損）階段，因磨損狀態變化較大，取樣間隔應縮短一些。結合設備實際工況，主要機電設備油液取樣周期見表1。

表1　測量船機電設備油液取樣周期Tab.1 Oil sampling period of instrumentation ship equipment

進行設備油液取樣的間隔時間應當嚴格按照規定的取樣間隔執行。當發現設備出現故障征兆或潤滑油變質嚴重時應隨時取樣，盡量取到有代表性的能夠充分反映設備運行狀態和技術狀態的油樣。

3.4初始數據庫與換油標準

針對測量船機電設備監測對象，對各類設備油液種類、油品牌號進行了梳理，并對新油水分和運動粘度指標進行了測試，建立了測量船機電設備油液初始數據庫，以便監測數據與新油各項指標對比，見表2。

表2　測量船機電設備油品新油數據庫Tab.2 Database of new oil of instrumentation ship equipment

水分和粘度是油液理化性能最為重要的指標，而污染度測試主要用于液壓油。對照《GJB 3714- 1999艦船主要潤滑油換油指標》中的規定原則，結合測量船機電設備運行狀態，制定換油指標。

機電設備主要潤滑油換油指標見表3。

表3　測量船機電設備潤滑油換油指標Tab.3 The change standard of lubricating oil of instrumentation ship equipment

機電設備主要液壓油換油指標見表4。

表4　測量船機電設備液壓油換油指標Tab.4 The change standard of hydraulic oil of instrumentation ship equipment

3.5油液監測診斷流程

測量船動力設備油液監測診斷流程見圖4。

圖4　動力設備油液監測診斷流程Fig.4 Oil monitoring flowchart of power equipment

按照取樣方法對主要動力設備主機、齒輪箱、調距槳、柴油發電機、主空壓機、減搖鰭和舵機進行油液取樣，對樣品的水分、粘度進行測試，通過標準對比，掌握油品狀態，通過污染度計數分析，得出油品的磨損狀態，綜合兩方面分析結果，對設備油液狀態做出診斷結論。

4　結語

基于目前測量船動力設備油液使用管理現狀和船舶系統設備質量監測技術發展需求，探索了應用于測量船動力設備的油液監測方法。分析了油液水分、粘度和污染度3大指標測試方法；研究了測量船動力設備油液狀態監測方法；解析了油液狀態分析診斷流程。油液監測技術應用于測量船動力設備，可以有效改變原有的按經驗進行設備維修的粗放性，使得動力設備的維護保養工作從“事后維修”階段向“預防維修”階段發展。

參考文獻

［1］陳學峰，任丹.油液分析在船用動力系統狀態監測中的應用［J］.機械工程與自動化，2012，173（8）:182- 183.

［2］粟斌，田高友，易如娟，趙巍.在用油液監測技術發展現狀及思考［J］.用油全方位，2012，8（4）:8- 12.

［3］楊其明，嚴新平，賀石中.油液監測分析現場實用技術［M］.北京:機械工業出版社，2006.

［4］關子杰.潤滑油與設備故障診斷技術［M］.北京:中國石化出版社，2002.

［5］徐曼平.潤滑油監測在輪機檢修中的應用［J］.航海技術，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

作者簡介：孫國亮（1985-），男，工程師，2008年畢業于國防科技大學材料學專業，碩士，主要從事輪機設備管理與故障診斷工作。

收稿日期：2015- 10- 15

中圖分類號：TH117

文獻標識碼：A

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