船舶輪機(jī)管理第三章

1、第三章 動(dòng)力裝置的可靠性第一節(jié) 基本概念第二節(jié) 船舶動(dòng)力裝置的可靠性第三節(jié) 提高船舶動(dòng)力裝置可靠性的措施第四節(jié) 動(dòng)力裝置故障診斷方法下課！第一節(jié) 可靠性的基本概念一、基本概念 1.可靠性 “產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)， 完成規(guī)定功能的能力” 。屬于定性概念 “產(chǎn)品”可靠性研究的對(duì)象，如元件、器件和系統(tǒng) “規(guī)定條件”如外界條件、使用工況、使用方法 和維護(hù)條件等； “規(guī)定時(shí)間”產(chǎn)品工作期限，如時(shí)間的累積值、距離、 次數(shù)等 “規(guī)定功能”規(guī)定條件下完成規(guī)定工作而不發(fā)生故障 對(duì)船舶動(dòng)力裝置而言，可以理解為 產(chǎn)品：整個(gè)動(dòng)力裝置 規(guī)定條件：環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動(dòng)、負(fù)荷、 航行條件）；要求的操作、管理

2、和維護(hù)條件 規(guī)定時(shí)間：通常取兩次大修的間隔時(shí)間 規(guī)定功能：達(dá)到運(yùn)行指標(biāo)如P、n、油耗、蒸發(fā)量、裝卸能力、 防污能力2.可靠度R(t) 產(chǎn)品在規(guī)定條件下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成 規(guī)定功能的概率。屬于定量的概念同類產(chǎn)品可靠度的近似公式 R(t)=(N-n(t)/NN:產(chǎn)品的總數(shù)n(t):規(guī)定時(shí)間t內(nèi)發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)例如，某產(chǎn)品規(guī)定時(shí)間10000h，可靠度為0.95,說明該產(chǎn)品約有95%的產(chǎn)品可以工作10000h。特點(diǎn)： 規(guī)定時(shí)間越長(zhǎng)，可靠度越小3.不可靠度F(t) （也稱為故障概率） 產(chǎn)品在規(guī)定條件下規(guī)定時(shí)間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率 同類產(chǎn)品的不可靠度 F(t)=n(t)/N特點(diǎn)：規(guī)定時(shí)間越短，不可靠度越小

3、4.故障率（用表示）：工作到某時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時(shí)刻以后，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率（t）=NR(t)-NR(t+t)/NR(t) tt:時(shí)間區(qū)間NR(t)：在t時(shí)刻仍可繼續(xù)工作的產(chǎn)品NR(t+ t)：在（t +t）時(shí)刻仍可繼續(xù)工作的產(chǎn)品當(dāng)t0時(shí)，則（t）=-1/R(t)dR(t)/dt=-R(t)/R(t)兩邊同時(shí)積分得：(見教材）當(dāng)(t)= =常數(shù)時(shí)，R(t)=e- t 故障率分為平均故障率和瞬時(shí)故障率平均故障率 =某一時(shí)間內(nèi)的總故障數(shù)/某一時(shí)間內(nèi)的總工作時(shí)間當(dāng)t0時(shí)的故障率稱為瞬時(shí)故障率。5.維修性 維修：為使產(chǎn)品維持在可使用狀態(tài)所作的一切工作 維修度： 產(chǎn)品按照要求進(jìn)行維修，能

4、保持或恢復(fù)到 完成規(guī)定功能的概率。就船舶而言， 維修產(chǎn)品通常為成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耐用的產(chǎn)品。 如，缸套、活塞、泵、噴油器 不維修產(chǎn)品通常為成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零部件。 如螺栓、螺帽、墊圈、填料等常用消耗品。稱作物料維修度表征了產(chǎn)品修理的難易程度維修度高的產(chǎn)品，可彌補(bǔ)可靠性不足的缺陷6.平均壽命 產(chǎn)品工作到發(fā)生故障的時(shí)間平均值 可維修產(chǎn)品：兩次故障的時(shí)間平均值 不可維修產(chǎn)品：從開始工作到發(fā)生故障的平均工作時(shí)間7.故障率曲線故障率曲線 (也稱浴盆曲線） ：產(chǎn)品的故障率隨時(shí)間變化的 規(guī)律。見3-1-1圖 早期故障期 故障率較高的原因：設(shè)計(jì)不合理、制造缺陷、安裝不當(dāng)、 磨合不當(dāng) 偶然故障期 故障率較低，

5、但很難預(yù)測(cè)，需著重研究。原因往往與 工作環(huán)境、管理不當(dāng)有關(guān) 耗損故障期 故障率較高的原因：產(chǎn)品的疲勞、磨損、老化 3-1-1圖 故障率曲線二、船舶的特殊性1.船用產(chǎn)品在陸地難以充分模擬試驗(yàn)2.產(chǎn)品數(shù)量少、更新快3.零部件多，質(zhì)量、功能各異，所需知識(shí)面廣 4.設(shè)備使用環(huán)境苛刻、多變5.故障的排除和修理很難得到陸上支持，船員能力有限6.修理時(shí)間緊，條件差。特別是在風(fēng)浪天7.數(shù)據(jù)收集整理欠缺，對(duì)故障的了解欠缺 第二節(jié) 船舶動(dòng)力裝置的可靠性一、航行的可靠性 1. 船舶故障的不同定義： a.達(dá)不到正常航速，應(yīng)用于班輪 b.不能維持最低航速，應(yīng)用于大風(fēng)浪天 c.失去操縱性，應(yīng)用于靠離碼頭、窄水道 2.船舶

6、航行可靠性分析 1）操縱性：中速機(jī)高于低速機(jī) 據(jù)目前的資料統(tǒng)計(jì)，低速機(jī)為0.988，中速機(jī)為0.991 2）全損船的數(shù)量和噸位在增加，見3-2-1表 3）全損船中，散貨船占的比例大，見3-2-2表 4）全損船中，人為因素造成故障占的比例大，約80% 5）全損船中，老齡船占的比例大，90%以上為1 5年以上 的老齡船3-2-1表 19871991年世界全損船舶統(tǒng)計(jì)3-2-2表 19871991 年世界全損船舶按船型統(tǒng)計(jì)二、船舶機(jī)械故障分析1.各種機(jī)械故障中，主機(jī)故障占的比例大，約占38%。見3-2-3表3-2-3表 各種機(jī)械發(fā)生故障的比例2主機(jī)故障中，材質(zhì)問題和污損問題占的比例大，分別為24.3

7、%和24.7%。見3-2-4表3-2-4表 按主機(jī)故障原因分類的發(fā)生故障的比例（%）3.柴油機(jī)部件故障中，低速機(jī)的十字頭軸承、氣缸蓋、增壓器和活塞；中速機(jī)的主軸承、增壓器、連桿大端軸承和活塞占的比例大。見3-2-5表機(jī)械種類主機(jī)柴油發(fā)電機(jī)機(jī)艙輔機(jī)甲板輔機(jī)各管路閥電動(dòng)機(jī)其它說明人X小時(shí)(%)36.619.317.912.35.12.56.3故障總次數(shù)為7521故障次數(shù)3815.710.913.78.13.99.7設(shè)計(jì)材料安裝操作自然磨損腐蝕污損振動(dòng)管理1.924.37.49.510.510.424.710.01.33-2-5表 柴油機(jī)部件發(fā)生故障的比例（%）第三節(jié) 提高船舶動(dòng)力裝置可靠性的措施一

8、、影響動(dòng)力裝置可靠性的因素 a.設(shè)計(jì)：可靠度的基本保證 b.制造：材質(zhì)、加工精度、工藝 c.安裝：間隙、預(yù)緊力、找正 d.管理：按要求操作，保證工作環(huán)境，及時(shí)保養(yǎng)、維修 見3-3-1表二、合理選用系統(tǒng)的聯(lián)接方式 1.串聯(lián)系統(tǒng)： n個(gè)獨(dú)立部件組成一個(gè)系統(tǒng)，若其中一個(gè)部件發(fā)生故障，系統(tǒng)就發(fā)生故障。見右3-3-1圖 如，主機(jī)軸系槳 3-3-1圖串聯(lián)系統(tǒng)可靠性方框圖 可靠度： R(t)=R1(t)R2(t) Rn(t)A1A2An3-3-1表 影響動(dòng)力裝置可靠性的因素設(shè)計(jì)制造管理推斷營(yíng)運(yùn)特點(diǎn)和工作條件原材料使用操作選用設(shè)備的質(zhì)量和數(shù)量加工機(jī)械文件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儲(chǔ)備度及可靠度分配制造工藝維修制度安全系數(shù)

9、和部件的降級(jí)使用裝配工藝維修工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的選取試驗(yàn)方法備件管理配套和布局質(zhì)量檢查方法人員培訓(xùn)人機(jī)工程質(zhì)量管理道德觀念和思想狀況維修性作業(yè)人員管理使用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏特點(diǎn)：a.系統(tǒng)可靠度部件可靠度 b.部件越多，系統(tǒng)可靠度越大 c.部件越多，成本越高，機(jī)艙飽和度越大固定式聯(lián)接熱態(tài)備用 備用部件和基本部件預(yù)先都聯(lián)入系統(tǒng)，同時(shí)投入工作。 如機(jī)動(dòng)航行，增開一臺(tái)發(fā)電機(jī) 特點(diǎn)：部件運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)可靠性變差固定聯(lián)接冷態(tài)備用 備用部件預(yù)先聯(lián)入系統(tǒng)，在基本部件發(fā)生故障后， 投入工作。如，備用泵、雙聯(lián)濾器等 特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)行時(shí)間短，系統(tǒng)可靠性好 流動(dòng)式備用 基本部件發(fā)生故障后，才將備

10、用部件聯(lián)入系統(tǒng) 如船上備用活塞、氣缸、噴油器等備件 應(yīng)用場(chǎng)合：系統(tǒng)有多個(gè)相同基本部件表決系統(tǒng) n個(gè)基本部件只需其中r個(gè)部件正常工作，系統(tǒng)就正常工作 見3-3-3圖 備用比 (n-r）/r 特點(diǎn)： 備用比越大，可靠性越高。3. 混合聯(lián)接系統(tǒng) 3-3-3圖5個(gè)部件中取4個(gè)表決系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)中既有并聯(lián)也有串聯(lián)的系統(tǒng)。見3-3-4圖3-3-4圖 混合聯(lián)接系統(tǒng)可靠性方框圖12345A1A4A2A3三、提高維修性 1.消除妨礙人體感官功能發(fā)揮的因素 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和判斷故障 2.系統(tǒng)布置要符合人體特征，如身高、腕力、視力 3.操作維修場(chǎng)所要設(shè)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施如防護(hù)罩、護(hù)欄、隔熱 4.維修操作作業(yè)力求簡(jiǎn)單方便

11、 5.要有良好的可達(dá)性對(duì)于維修性好壞的鑒別見3-3-2表3-3-2表 維修性檢查表機(jī)械方面1.在裝配、更換備件、維修時(shí)能否看清全部備件？身體能否接近這些零件？2.在正常狀態(tài)下，所有的測(cè)試點(diǎn)是否都有很好的接近性？3.在正常狀態(tài)下，是否能保證所有現(xiàn)場(chǎng)易于使用專用工具？4.采用的裝配方式是否考慮了易于拆裝？5.是否對(duì)維修、試驗(yàn)、儲(chǔ)存等有不符實(shí)際的實(shí)施要求？6.是否考慮了不使工作人員遭受突然事故的傷害？7.各組件能否獨(dú)立的裝置在希望的位置或容易維修的位置？續(xù)表人機(jī)工程方面1.指示器是否裝的使操作人員能看請(qǐng)客度、指針、數(shù)字等？是否能方便、正確的讀出數(shù)據(jù)？2.顯示器是否使讀數(shù)誤差最??？3.調(diào)節(jié)器一類的儀表

12、所采用的把手、旋鈕等布置是否合適？是否有利于操作員轉(zhuǎn)身？4.控制臺(tái)是否設(shè)計(jì)的有寬敞的放腿位置？書寫時(shí)是否有合適的表面和高度？是否有良好的隔聲、隔振和照明？5.照明是否考慮了特定工作的要求？有無照明不足的儀表？6.是否把晃眼的因素控制的最小？7.在更換、修理組件和零件時(shí)，是否可以不拆下其它的任何零件？維修工作是否復(fù)雜？8.是否考慮了重量大的部件的搬運(yùn)問題？9.產(chǎn)品和說明書符號(hào)、代碼是否一致？四、提高管理水平據(jù)統(tǒng)計(jì)，人為因素造成的故障占80%。其中， a:普通船員責(zé)任心不強(qiáng)占50%，表現(xiàn)為 工作不仔細(xì)，檢查不及時(shí)，違章操作 b:干部船員管理水平低占50%。表現(xiàn)為 業(yè)務(wù)水平低，維修保養(yǎng)不良，指揮不當(dāng)

13、， 判斷錯(cuò)誤，操作錯(cuò)誤五、充分利用指導(dǎo)性文件 a.制作操作規(guī)程 b.指導(dǎo)維修 c.判斷設(shè)備技術(shù)狀態(tài) 六、做好可靠性數(shù)據(jù)的收集、整理和分析 1.改進(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì) 2.改進(jìn)維修保養(yǎng)的方法 3.修改標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 4.提高故障的判斷能力第四節(jié) 動(dòng)力裝置故障診斷方法一、 柴油機(jī)的故障形式 A.磨損： 缸套、活塞、曲軸軸承等機(jī)件 B.疲勞損壞： 曲軸、連桿、活塞、缸套、活塞燒裂、缸蓋裂紋、 機(jī)架斷裂、傳動(dòng)齒輪損壞等 C.其他形式如：穴蝕、燒蝕等。 柴油機(jī)故障主要出現(xiàn)在燃燒室組件和曲軸連桿組件 船舶機(jī)械故障主要出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)、摩擦組件二、故障診斷的基本方法 A.直觀檢查法 通過目力或儀器（顯微鏡，頻閃儀，著色滲透等

14、） 等觀察零件表面的磨損、缺陷情況 如柴油機(jī)氣閥、活塞、缸套等零件 B.性能參數(shù)分析法 利用儀器、儀表測(cè)定設(shè)備的溫度、壓力及流量等性能參數(shù)， 處理、分析和比較后，判斷機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況和趨勢(shì) 如柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、功率、氣缸壓力、排煙溫度、增壓壓力等 C.振動(dòng)、噪聲分析法 采集、分析和研究機(jī)械零部件的振動(dòng)和噪聲的特征和機(jī)理 根據(jù)其變化，診斷機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。 D.油液分析法見3-4-1圖 采集機(jī)械設(shè)備的油樣（如潤(rùn)滑油、液壓油等）， 分析其性能和其中的磨粒，評(píng)價(jià)機(jī)械磨損狀態(tài)， 預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)。 此外，還有應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)和無損檢測(cè)等方法。三、設(shè)備工況檢測(cè) A.信息的采集 正確的選擇傳感器 溫度、振動(dòng)等傳感器、人的感官是一種特殊的傳感器 B.信息分析處理，也稱數(shù)據(jù)處理 利用專門的電子儀器或計(jì)算機(jī)（或人的大腦） 對(duì)原始的雜亂的信息加以處理，獲得對(duì)故障最敏感的 性能參數(shù)。3-4-1圖 油液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖油液監(jiān)測(cè)技術(shù)潤(rùn)滑劑衰敗分析磨損微粒分析定性簡(jiǎn)易檢測(cè)定量指標(biāo)檢測(cè)綜合指標(biāo)檢測(cè)光譜油料分析鐵譜監(jiān)測(cè)技術(shù)磁塞檢測(cè)濾紙法檢測(cè) C.狀態(tài)識(shí)別、判斷和預(yù)報(bào) 根據(jù)特征參數(shù)，參照規(guī)范，利用各種知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別、診斷和預(yù)測(cè)四、設(shè)備故障診斷技術(shù)最適合的設(shè)備 A. 關(guān)鍵設(shè)備。如，沒有備用機(jī)組的大型機(jī)組 B.不能接近檢查，不能解體檢查的重要設(shè)備 C.維修困難、維修成本高的設(shè)備