油液分析技术在船舶设备管理中的应用

王海洪

（厦门港务集团有限公司，福建 厦门361012）

厦门港务集团有限公司在推广铁谱分析等油液分析技术的进程中，首先把重点放在应用领域的拓展上，从管理人员到机舱操作人员都大面积普及油液管理和故障诊断知识，尝试在各个不同的工作层面合理使用技术信息，多角度为解决问题提供技术支持。从几年来的实践看，这种方式较为符合港航企业的需要，有利于企业自有油液分析实验室工作的开展和技术水平的提高，从而创造更高管理价值。

1 应用实例

引进油液监测技术目的在于提升设备的技术管理质量，因此，实现油液监测技术的管理价值自然成为技术推广应用过程重要的目标。要实现技术的管理价值，首先要最大程度地拓宽技术应用领域，不断尝试和总结，以期获得相应的应用收益。通过一些在港口拖船管理上应用的个案分析，介绍应用情况。

1.1 船舶质保期验收鉴定

引进油液监测技术之前，拖船的质保期验收鉴定依据主要是由质保期内运行记录、仪表信息和五感检查等项目组成。对于封闭系统如动力机组、舵轮等重要部位的内部信息无法鉴定。引进油液分析实验室后，通过与国外供应商的协商谈判，尝试将油液分析信息纳入质保期验收项目。

1998年6月，厦门港港拖x号船已经投入运行1 800h，接近规定的2 000h质保期，前期的验收交接材料已经开始准备。此时，实验室根据油液分析报告提出故障警告，原因如下。

1）在左舵桨装置的油样直读铁谱数据表明，磨粒浓度WPC较日常值急剧升高，且大磨粒浓度百分比PLP［1］也相应大幅度升高（见图1、2）。

2）进一步作制作铁谱片［2］，观察分析发现样品谱片全长均沉积大量大颗粒金属磨粒，长轴尺寸最大的磨粒达到40μm以上，多处存在摩擦聚合物。330℃加热后，再换用大倍数物镜进行观察，如图3、4可见黄色金属颗粒分布离散，不受磁力线影响，判断为铜合金；回火色为蓝色或蓝黄相间的颗粒沿磁力线方向由大到小规则沉积，应该属于合金钢类材质［3］；磨粒表面刮痕明显，边缘形态不规则，磨粒类型应属于严重滑动颗粒。

图1 港拖x号船左舵桨装置磨粒总浓度趋势曲线（WPC）

图2 港拖x号船左舵桨装置大磨粒浓度百分比（PLP）

由此判断，系统正在发生异常磨损，摩擦幅材料可能为铜合金-合金钢材质量。结合该设备资料，初步诊断为离合器故障前兆。经过多次多点采样，反复实验，结论一致。

由于技术证据充分可靠，外方确认并接受了实验方法和结论，主动以商务条款为依据，赔偿一船两副离合器总成，价值100余万。并将本项目作为观测项目，延后验收。同年10月，现场发现主机与螺旋浆转速匹配异常，拆检总成，发现鼓式离合器主动鼓磨损变形严重，从动鼓开裂失效。故障性质与监测结论一致。由于外方提前供应备件，该船在短期内更换部件后便重新投入生产。

可以设想，如果没有应用油液分析技术进行质保期监测，根本无法在离合器打滑［4］前近300h诊断出潜在的故障，那么，质保期之后，故障将造成企业百万元的直接经济损失；另一方面，该船将会因为等待配件而停止运行时间达数月之久，间接损失不可估量。

图3 铜合金磨粒

图4 严重滑动磨粒

1.2 科学制订和调整船舶维修计划

2002年10月14日，厦港拖10号船送样，委托对其主机和舵桨装置油样进行常规检测。检测中发现厦港拖10号船左舵桨装置油样水份严重超标，水份含量达到1.5%，（报废上限值为0.2%），样品乳化，伴随生成不溶性絮状物。

利用铁谱技术对该样品进行分析，发现油样铁谱片中存在较大数量的红色氧化物和橡胶球粒。除此之外，金属磨损颗粒正常，少量的铜合金疲劳颗粒说明铜合金材质有即将发生异常磨损的征兆。读取的信息表明系统受到严重的水污染，判断原因可能来自水下部分的密封圈失效，尚未造成金属零部件的破坏性磨损，但存在因油质降低而引起故障蔓延的趋势。实验室在第一时间向技术管理部门提交了检验报告，并建议在尽可能短的时间内上坞维修。

该设备原计划在第二年上坞保养，提前上坞检修中发现左舵桨装置传动轴被大量尼龙绳缠绞，密封圈变形失效。分解水下部分，经过详细测量后证明，所有传动件和支承件尺寸和配合间隙正常，经过清洗后完全可以满足使用要求。其中，输出端铜合金垫圈有明显压痕（轴向固定部分失效导致），轻微刮伤。整个维修过程耗时3天，更换了密封圈和铜合金垫圈以及润滑油。

以上例可见，通过合理运用科学的诊断手段，在不解体的前提下提高评估设备运行可靠性的能力，及时调整船舶维修计划，可以以微小的代价避免了可能发生的重大故障。

1.3 尝试改进船舶循环检查模式

根据公司设备管理条例，船舶设备管理实行2～3年一次中间检查，5年一次循环检查的管理模式。

随着监测技术应用的逐步成熟，尝试在船舶循环检查过程中，改变传统的逐一吊缸检查的做法，结合系统的监测数据，采用抽缸检查的方式，验证监测数据与抽缸测量数据的符合性。这一建议获得当地船检部门的高度支持，于2003年开始试验性实施。

2003年7月，厦港拖10号船进厂进行5年一周期的循环检查。由于该轮在将近一年的监测中数据稳定，运行状态良好，公司决定仅抽取2、6两缸进行吊缸检查的，比对监测和实际测量数据的一致性。

现以厦港拖10号船左主机为例。由图5、6可见，在日常监测中，磨粒总浓度（WPC）趋势曲线平缓，大颗粒百分比（PLP）变化量微小，表明系统运行较为稳定，磨损正常。拆检测量数据见表1、2，可以看出缸套和活塞测量数据均在允许值范围内，无须维修或更换。

图5 厦港拖10号船左主机油样磨粒总浓度趋势曲线（WPC）

图6 厦港拖10号船左主机油样大磨粒百分比（PLP）

表1 厦港拖10号船左主机活塞测量数据表

表2 厦港拖10号船左主机缸套测量数据表

2 应用成功与知识普及

在推广应用油液监测技术的过程，将重点放在油液分析知识的普及和监测体系的建设上。从1998年开始，将油液分析和故障诊断技术纳入技术管理人员和维修操作人员的日常培训课目，根据不同的工作层面，实行从《油品及应用常识》、《常规油品分析技术》到《铁谱分析及故障诊断技术》和《综合诊断技术》等技术技能的训练，虽然不要求现场人员都能掌握实验技能，但是要求所有的技术人员都要具备读取分析报告的能力，掌握根据实验数据和信息（如谱片照片等）的进行状态诊断的技巧。

通过长期的推广和培训，油液分析处理能力成为现场技术管理人员必备的技术之一。不同专业方向的技术人员很快将该技术消化吸收，并结合振动分析等其他的监测技术，综合应用于操作实务中，大大提高了油液分析技术的故障检出率。2002年之后，全港拖船主机和舵机故障检出率均保持在86.5%以上。

3 提升管理水平

3.1 关于关键润滑点P-F间隔期的探索

设备状态信息的科学性直接决定了维修计划的合理性。任何提前或滞后的维修，都将带来经济效益上的损失，甚至对设备带来无法弥补的损害。这就意味着在考虑设备运行可靠性的过程中必须知道故障的发生点，也就是故障变得可以探测的那一点到潜在故障发展成为功能故障的那一点之间所需的时间（P-F间隔［5］：潜在故障点与功能故障发生时间点之间的间隔时间）。

3.2 以可靠性为中心的维修、运行管理体系

油液监测技术的成熟应用，获得了大量封闭系统的状态数据，使得船舶运行状态评估数据链更趋完整可靠。在企业原有的质量管理体系基础上，公司在设备维修管理、运行管理等方面均建立起完善的可靠性评估机制，以评估出来的可靠性数值来指导各项工作计划的制定、实施和调整，取得良好的经济效益。

4 结束语

以上应用案例说明，只要运用得当，油液分析及故障诊断技术可以在船舶技术管理工作中发挥较大的作用，创造可观管理价值。反观目前国内许多企业的油液分析实验室处境尴尬，发展空间狭小，主要原因在两个方面：一是从业人员太专注于技术本身，忽视应用范围的拓展；二是技术普及面不够广，停留在实验室内，许多现场管理人员甚至技术主管并不是足够了解该技术可能产生的巨大效益，当然也谈不上长期有力的支持了。

摆脱发展瓶颈，谋求油液监测和故障诊断技术的新飞跃，应该说是所有从业人员的共同目标，希望与同仁共谋油液分析技术提升和推广应用的好方法、好途径。

［1］陈 丹，王海洪.以可靠性为中心的港口机械设备维修及状态监测.现代船机维修技术 ［M］.大连：大连海事大学出版社，2003.

［2］萧汉梁.铁谱技术及其在机械监测诊断中的应用［M］.北京：人民交通出版社，1993.

［3］D.P.安德森.磨粒图谱［M］.北京：机械工业出版社，1987.

［4］李品芳.船舶管理［M］.大连：大连海事大学出版社，2006.

［5］J莫布雷.以可靠性为中心的维修［M］.北京：机械工业出版社，1998.