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（江门市南洋船舶工程有限公司,广东 江门 529000）
摘 要：船舶主机燃油供给管路振动现象,在船舶正常运营过程中是经常出现的问题,长时间的剧烈振动会引发多方面的负面影响,形成连带性振动,导致管子吊架松懈、燃油管路磨损、管路漏油等问题,容易造成安全隐患问题,从而影响船舶的正常运营.文章分析了船舶主机燃油管路振动的原因,并提出了对应的解决对策.
关键词：船舶运营；船舶系统；主机燃油供给管路振动；管路尺寸；管路频率 文献标识码：A
中图分类号：U664 文章编号：1009-2374（2015）27-0114-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.059
1. 燃油管路振动的不良后果
燃油管路的振动会引发多方面的不良后果,会从整体上影响船舶系统,危害船舶的正常使用,缩短其使用寿命,这种不良影响体现在以下四个方面：
1.1 安全问题
船舶机舱通常会处于高温状态运行,特别是当船舶柴油机采用了挥发性强的柴油时,如果燃油管路长时间处于高速振动状态,就容易造成燃油管路的摩擦,长时间的摩擦容易擦出火花,遇到柴油就很可能出现明火,特别是当柴油大面积外泄时,很容易引发火灾.
1.2 设备的磨损
由于主机燃油供给管路处于高强振动状态,其振动经过不断传递、传输,容易造成巨大的破坏,使得各项受振动牵连的设备,例如滤器、阀件、油泵等也受到振动磨损,随着磨损的加剧,这些设备的功能会受到影响,进而影响船舶整体航行性能的发挥.
1.3 耽搁船舶航运
船舶是水上主要交通工具之一,主机燃油供给管路振动不仅会引发整个船舶系统的振动,而且会导致燃油管路系统的整体磨损,长时间的振动还会导致其破损、断裂等.对应的管子支架、螺栓等也会出现松动、磨损等问题,从而引发连续性故障问题.当船舶航行过程中出现故障问题时,需要停止航行处理问题,然而燃油管路多数分布在船舶机舱底面,这就为故障维修带来了难度,影响了故障检修的进度,也耽搁了船舶的正常
航行.
1.4 人身安全隐患问题
船舶主机燃油系统的振动会引发船体的振动,这样无疑就加剧了船舶航行过程中的振动,为船舶中的乘员带来不良威胁,影响航行服务质量.同时,船舶常年的振动所造成的内部设备磨损问题很可能会引发安全危险,进而威胁船员安全,甚至造成沉船事故.
2. 主机燃油供给管路振动的原因
2.1 柴油机振动的带动作用
船舶主机通常为柴油机,一旦柴油机的回转出现问题,例如不平衡、不稳定等时,就容易出现振动现象,由于其底座装配了弹性设备,这样就很容易带动整个主机燃油供给管路的振动.当船舶处于高速航行状态时,柴油机自身的振动强度增加,从而将这部分振动传输到与其连接的燃油供给管路,造成与之相关联的整个燃油供给管路的振动.
当柴油机处于额定转速状态时,对应的振动频率计算公式为：额定转速×柴油机数量/2/60,这种振动来自于缸体发火,对应出现了不平衡侧推力,从而引发了振动.
2.2 不科学的管路现场放样设计
船舶的燃油供给管路系统通常是千回百折,出现了多个拐点,管路和舱底之间的距离较远,管子支撑过长,管码强度不够,这样就为燃油供给管路创造了振动空间,而且管路自身的抗振能力较弱,这些都将加剧供给管路的振动频率.
2.3 高压脉冲的不良影响
柴油机喷油是断断续续进行的,高压油泵在实际吸油过程中容易引发燃油总管路出现瞬时的低压,压缩后又会导致瞬时的高压,柴油机每运行两个轮回,单杠柴油机就会喷一次油,当脉冲频率同燃油管路固有频率一样或者二者成倍数关系时,管路的振幅也会对应上升.
3. 控制振动的科学方法
3.1 调整管路尺寸
船舶的主机燃油供给管路系统,在管路的内径不一致,当管路内径较小,和主机内部燃油总管的管径出现差距时,如果流量不变,就会导致主机外部燃油管路超高的内部压力,基于这一点就应该扩大管路通径,这样能够有效控制振动.
3.2 调整燃油管路固有频率
调整燃油管路的布置,控制弯管的数量,并对应控制管子支撑的高度,在此基础上再增设多个管子支架,让布局更稠密,并保证支架足够的强度,从而达到燃油管路频率调整的目的.
3.3 牢固管码与支撑
为了缓解振动、减轻颠簸,可以选择门形双抱HALF弹性管码,底面的支架也变成槽钢,更换其螺栓型号,改成8.8级螺栓.这样提高了管子支架的约束强度,也提升了管码的约束力度,能够从整体上提升其振动频率,从而控制振动,维护其稳定运转,也能防止其同压力脉动频率达到同一个值,出现共振问题.
3.4 控制燃油总管的供油压力
一般来看,燃油供泵出口处的压力被设为固定的压力值,这个数值通常为0.92MPa,燃油对应的脉冲能量会随着其压力升高而增大.燃油供泵主要负责为柴油机提供供油压力,这其中所需的压力值大概在0.5～0.962MPa,可以适度控制燃油供给泵的压力值,但前提是要达到柴油机的需求.
3.5 增设管路蓄能设备
柴油机具有自己的工作原理与运转模式,这就意味着燃油总管内部的压力脉动必然会存在,也正是因为在脉动的作用下,才导致管路系统发生振动,当振动达到某一强度,就要积极想办法来控制脉动能量,从而达到减振的目的.
通过增设管路蓄能设备,能够有效控制管路内部燃油压力脉动强度,而且经过实验证明控制的成效较好.对于蓄能设备类型的选择,应该切实参照船舶的特点,其中包括船舱机舱的空间大小、内部结构、运行原理等,优选体积小、便于装配、结构牢固稳定的蓄能设备.可以将蓄能设备配置在主机进油管路系统,也就是主机和回油管路链接的地方,同时选择高压软管把主机自身构造同外部管路分离开来,从而集中控制了主机振动,控制了振动的传播,发挥机械隔振的功能和作用.
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3.6 创建管路振动在线监测系统
对于船舶振动故障的分析与诊断,当前已经形成了多种方法,也对应发挥了积极有效的作用,在当前信息技术大发展的背景下,使得信号识别技术崭露头角,振动分析法也对应获得了极大的发展,选择振动分析法能够实现对船舶管路振动的整体监测,从而对振动引发的故障做出提前预测与防范.
在信息技术的支持下,振动在线监测技术得到了运用,它不仅能够实现对柴油机本身故障的监测,同时也能够发挥对柴油机其他部件的监测.
监测系统通过收集振动数据,然后再经系统对这些数据信息进行科学分析、处理,从而达到对柴油机结构故障问题的诊治、判断与分析.
选择在线监测,并实施结构振动分析一方面能够为设备的改良、设计、完善等提供有效依据,科学判断振动类型、振动根源,分析出振动能否带来故障问题,从而对应做出科学、有效的解决对策；另一方面选择这种方法可以促进被监测设备各项功能的有效发挥,并通过数据分析等来制定科学的检修流程,形成一套合理的检修计划,这样才能确保船舶设备被长期使用.
4. 结语
船舶主机燃油供给管路振动是一项需要引起高度重视的大问题,必须细致分析引发振动的原因,并对应采取科学的解决对策,通过调整管路尺寸、调整燃油管路固有频率、牢固管码与支撑、增设管路蓄能设备并加强振动在线监测等方式来缓解管路振动,从而从整体上维护船舶运行的安全.
参考文献
[1] 戴安东,陈刚,朱石坚．舰船管路振动噪声控制措施综述[A]．2001年船舶与海洋工程研究专集[C]．2001.
[2] 彭刚．柴油机振动数据采集系统与基于分形的故障诊断研究[D]．南京农业大学,2004．
作者简介：李金华（1980-）,男,湖北钟祥人,江门市南洋船舶工程有限公司机械工程师,研究方向：船舶管路放样设计.
（责任编辑：秦逊玉）
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