全回转拖轮的视情维修
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第 1 卷 第 1 期 2001 年 3 月
交通运输工程学报 Jou rnal of T raffic and T ran spo rtation Engineering
V o l11 N o 11 M a r. 2001
全回转拖轮的视情维修
熊 军
(深圳市港务管理局, 广东 深圳 518032)
摘 要: 阐述了船舶维修制度的变革以及港作拖轮进行油料监测的过程和取得的效果, 论述了对船 舶机械实行视情维修的可行性以及油料分析在视情维修中的作用。 关键词: 船舶机械; 视情维修; 油料分析; 状态监测; 寿命周期费用 中图分类号: U 6741181 文献标识码: A
图 2 左主机油样光谱分析部分元素值趋势图
分析表明左主机的润滑油性能正常, 左主机亦 处于正常磨损状态。 31112 右主机
右主机历次油样理化指标值的变化亦平缓, 并 且都在标准范围之内 (图 3 (见下页) ) ; 污染度指数 及油斑亦都正常。
右主机历次油样光谱分析表明磨损金属元素 铁、铜、铬、铝的浓度值呈缓慢增长的趋势, 数值小 (见图 4 (见下页) )。 铁谱分析反映谱片上的磨粒很 少, 而且大多是细小尺寸的正常磨粒。
根据《钢质海船入级与建造规范》及配套的指导 性文件的精神与规定, 对深港拖 号轮的主机及舵 桨装置实行视情维修。深港拖 号轮是全回转拖轮, 功率大、操纵性好, 是港口作业的主要船型。 该轮全 长 28112 m , 型宽 8 m , 型深 4 m , 吃水深 218 m ; 装 备 KTA 2M 型 6 缸立式柴油主机 2 台, 其功率 400 kW , 转速 1 744 r m in, 润滑油品为 SA E40 柴油机 油; 配置 SR P 300 300D ST 型全回转舵桨装置 2 台,
Cond ition M a in tenance for Rota table Tug Boa t
X ION G J un (Shenzhen H abou r A u tho rity B u reau, Shenzhen 518032, Ch ina)
Abstract: T he app lica t ion of o il m on ito ring to po rt tug boa t and it s resu lt s a re ou t lined. T he po ssib ility of cond it ion m a in tenance fo r m a rine m ach inery is described. T he ro le of o il ana lysis in cond it ion m a in tenance is review ed a s w ell. Key words: m a rine m ach inery; cond it ion m a in tena rnce; o il ana lysis; cond it ion m on ito ring; life cycle co st
左舵桨装置历次油样的理化分析中, 各油样的 运动粘度, 开口闪点和污染度指数值都在标准范围 内, 变化趋势平缓 (见图 5)。而油样中的水分百分比 出现急剧上升并超过标准的现象。按照标准规定: 润 滑油中的水分允许标准规定为“痕迹”, 第一次油样 的水分含量测定为“痕迹”, 而自第二次起油样中的 水分含量测定值分别为 0113% , 01065% 及 0114% , 数值大大超过规定的允许标准; 油样的色泽亦呈现 混浊不透明的现象。在此期间, 船舶运行时发现左舵 桨装置加油口盖上有凝结的水滴, 润滑油中出现蒸 汽的现象。 综合分析认定左舵桨装置润滑油已经乳 化变质, 将导致润滑油承载能力下降, 使左舵桨装置 中的传动零件发生严重磨损。
1 26 交 通 运 输 工 程 学 报 2001 年
图 9 右舵浆装置油样光谱分析部分元素趋势图
图 10 右舵浆装置光谱分析钠元素趋势图
光、铁谱分析表明右舵桨装处于正常磨损状态。 综合各项分析, 右舵桨装置处于正常磨损状态,
其润滑油亦呈良好状态。但是光、铁谱分析中出现的 钠元素浓度实增以及异常磨损微粒应予以注意, 安 排继续跟踪监测观察其变化趋势。
图 5 左舵浆装置油样理化分析趋势图
光、铁谱分析表明自第二次油样以来, 磨损金属 元素铁、铜的浓度值增加很快 (图 6) , 钠元素浓度值 亦增加很快 (图 7)。前者表明铁、铜质零件的磨损增 加; 后者表明海水 (含大量 N aC l) 已进入润滑油中。
图 8 右舵浆装置油样理化分析趋势图
光、铁谱分析显示, 磨损金属元素铁的浓度值呈 上升趋势, 铜的浓度值稳定在一定的程度 (图 9 (见 下页) ) ; 钠元素处于较低浓度值, 但第四次油样中钠 元素浓度值突然升高 (图 10 (见下页) ) , 钠元素是海 水中N aC l 的主要元素, 应予注意。 铁谱分析 (包括 扫描电镜及 X 射线能谱分析) 显示磨粒浓度中等, 以正常磨粒为主, 有少量疲劳块状磨粒等异常磨粒。
柴油主机油样分析表明: 左、右主机润滑油的理
第 1 期 熊 军: 全回转拖轮的视情维修 12 5
图 3 右主机油样理化分析趋势图
图 6 左舵浆装置油样光谱分析部分元素趋势图
图 4 右主机油样光谱分析部分元素趋势图
化指标正常, 说明润滑油还没有劣化; 光、铁谱分析 都表明柴油机处于正常磨损状态。 根据监测结果决 定推迟更换柴油机油, 根据以后的理化指标分析结 果再作决策。 312 舵桨装置 31211 左舵桨装置
4 结 语
实践证明, 视情维修制度可以用于船舶机械的 维修管理, 多种油样分析技术的综合应用是实现视 情维修的行之有效的手段。经过 1 年的跟踪监测, 节 约维修费及更换油料费用 415 万元, 由于减少维修 时 间而产生的营运收入15万元, 节支增收总计近
1 船舶维修制度的变革
由于对船舶航行安全和船舶机械可靠性的要 求, 长期以来, 船舶规范要求执行船舶定期检查修理
制度。 船舶定期维修制度是在大量经验和统计资料 的基础上制订的, 但是它并不能充分反映船舶机械 产品的运行状态, 因此, 在执行的过程往往发生过剩 维修或者维修不足的情况, 影响正常的生产亦造成 不必要的经济损失。定期检修制度的缺点日益显露, 针对这种情况, 中国船级社在 1996 年修订的《钢质 海船入级与建造规范》[ 1 ] 中增加了状态监测的条款, 对部分船舶机械的维修制度由定期检修制度改为视 情维修制度, 并且配套发布了《螺旋桨轴状态监控指 南》[2 ]和《柴油机滑油状态监控指南》[3 ] 两个指导性 文件。
2 机械油料跟踪监测试验
众所周知, 油液分析技术是一种成熟的分析技 术, 它可以在机械运转的情况下采集和分析油样来 监测机械的磨损状态和判断润滑油的劣化程度, 以 确定维修安排和润滑油的使用与更换。 用于监测诊 断机械故障的油液分析方法通常有光谱分析, 铁谱 分析和颗粒计数等方法, 各种方法有其各自的优点 和缺点, 目前是应用多种方法进行综合性的监测诊 断。润滑油理化指标分析用于检测润滑油的品质, 通 常检测的理化指标有运动粘度、水分、闪点、酸值、碱 值及机械不溶物等项, 它们都有各自的国家标准。此 外还有综合检测润滑油理化性能的方法, 如红外光 谱分析法, 污染度指数和斑痕法 (用于柴油机)。
图 7 左舵浆装置油样光谱分析钠元素趋势图
铁谱分析 (包括扫描电镜及 X 射线能谱分析) 显示 磨粒浓度增加, 并有疲劳块状等异常磨粒出现。 光 谱、铁谱分析表明海水进入润滑油, 使油的承载能力 下降, 并已使该装置的磨损加剧并已出现异常磨粒。
综合分析, 左舵桨装置润滑油中已进入大量水 分以致劣化变质; 由于润滑油变质后的承载能力下 降使左舵桨装置的传动零件磨损严重。 因此建议更 换润滑油并安排拆检以查明排除故障。
拆验结果证实: 左舵桨装置位于船舶水线以下 部位, 其螺旋桨轴伸出船外, 由于安装在该轴上的密 封圈失效使海水渗入左舵桨装置内造成润滑油劣化 变质。 由于及时监测准确诊断, 避免严重磨损; 并且 成功地向制造厂索赔损失。 31212 右舵桨装置
由图 8 可见, 右舵桨装置理化分析各项指标变 化趋势平缓, 处于标准范围内。
3 监测分析
311 柴油主机 31111 左主机
左主机油样理化指标的历次测定值都比较稳 定, 并且都在允许的范围之内 (见图 1)。班痕法测试 的油斑形状与色泽都正常。 污染度指数测试定值符 合标准。
图 1 左主机油样理化分析趋势图
左主机历次油样光谱分析测定了 19 个元素的 浓度值, 分析比较磨损金属元素铁、铜、铬、铝的浓度 值, 表明它们的浓度值略有增加, 但增长幅度不大, 变化趋势较平缓, 图 2 所示为左主机历次油样光谱 分析中铁、铜、铬、铝浓度变化曲线。历次油样的铁谱 分析反映谱片上沉积的磨粒很少, 大多数是正常磨 粒, 而且尺寸细小。
(3) 斑痕法。按照 GB 7607287 规定测试, 通过观 察对比滴在滤纸上的油滴的形状与色泽变化来综合 判断柴油机在用油的水分、杂质、添加剂等的状态。
(4) 铁谱分析。应用 SO H IO 公司分析铁谱仪及 OL YM PU S FERRO SCO PE 型铁谱显微镜制作 铁谱片并观察磨粒的形貌、纹理、尺寸、色泽及光学 特性。对部分铁谱片上的磨粒用 S570 型扫描电镜和 PV 9100 型 X 射线能谱分析仪作更深入的分析。
针对深港拖 1 号轮柴油主机和全回转舵桨装置 的运行情况, 确定监测试验项目为:
(1) 滑油理化指标分析。 检测项目有运动粘度、 水分、闪点、水溶性酸值及水溶性碱值。 它们的试验 方法已分别编入国家标准或行业标准。 将各指标的 实测数值与规定的报废标准对照以确定在用油的劣 化程度。
(2) 污染度综合指标。检测仪器为N I22B L ub ri2 Sen so r, 它综合反映润滑油中的水分、粘度、机械杂 质等的状态, 用污染度指数值表示。
长期以来, 船舶机械的维修管理是实行定期维 修制度。进入 20 世纪 90 年代以来, 由于技术上的可 行性和经济上的必要性, 国外著名船级社及中国船 级社先后在其有关规范中列入了实施状态监测的条 款, 为实行船舶机械维修制度改革提供了可能。深圳 市港务管理局在此背景条件下对所属的深港拖 1 号 轮的柴油主机及舵桨装置进行油料跟踪监测。 所采 用的油料分析方法有理化指标分析, 污染度指标, 斑 痕法、光谱分析和铁谱分析, 目的是了解在用润滑油 的劣化程度和上述机械的磨损状态, 为机务管理和 维修决策提供依据。 经过第一阶段为期 1 年的跟踪 监测, 已查明左舵桨装置存在的故障, 保证了拖轮生 产的正常进行, 取得显著的经济效益。充分反映了树 立设备全寿命观点, 加强设备后期科学管理的必要 性和紧迫性。
收稿日期: 2000210218 作者简介: 熊 军 (19672) , 男, 湖南南县人, 深圳市港务管理局工程师, 硕士, 从事船舶检验管理研究.
1 24 交 通 运 输 工 程 学 报 2001 年
Biblioteka Baidu
其功率 400 kW , 输入转速 1 744 r m in, 润滑油品为 N 100 抗磨齿轮油。 该轮于 1997 年 7 月投入使用以 来, 柴油机运行正常, 舵桨装置发生过转舵失灵及其 润滑油外观不良的现象, 因此决定对该轮的柴油主 机及全回转舵桨装置进行润滑油跟踪监测, 其目的 是了解润滑油劣化程度和上述机械的磨损状态, 为 作出正确的维修决策提供科学可靠的依据。
(5) 原子发射光谱分析。 应用 SPECTRO 2M 型 发射光谱仪, 测定润滑油中 19 种元素的浓度值, 通 过各元素浓度值的变化分析判断机械的磨损状态和 润滑油中含水量、添加剂损耗及外来杂质等的变化 趋势。
第一期试验自 1998 年 12 月到 1999 年 12 月, 为期 1 年, 取样周期为 3 个月左右。柴油机的取样点 设在柴油机曲轴箱; 全回转舵桨装置的取样点设在 日用油箱。
交通运输工程学报 Jou rnal of T raffic and T ran spo rtation Engineering
V o l11 N o 11 M a r. 2001
全回转拖轮的视情维修
熊 军
(深圳市港务管理局, 广东 深圳 518032)
摘 要: 阐述了船舶维修制度的变革以及港作拖轮进行油料监测的过程和取得的效果, 论述了对船 舶机械实行视情维修的可行性以及油料分析在视情维修中的作用。 关键词: 船舶机械; 视情维修; 油料分析; 状态监测; 寿命周期费用 中图分类号: U 6741181 文献标识码: A
图 2 左主机油样光谱分析部分元素值趋势图
分析表明左主机的润滑油性能正常, 左主机亦 处于正常磨损状态。 31112 右主机
右主机历次油样理化指标值的变化亦平缓, 并 且都在标准范围之内 (图 3 (见下页) ) ; 污染度指数 及油斑亦都正常。
右主机历次油样光谱分析表明磨损金属元素 铁、铜、铬、铝的浓度值呈缓慢增长的趋势, 数值小 (见图 4 (见下页) )。 铁谱分析反映谱片上的磨粒很 少, 而且大多是细小尺寸的正常磨粒。
根据《钢质海船入级与建造规范》及配套的指导 性文件的精神与规定, 对深港拖 号轮的主机及舵 桨装置实行视情维修。深港拖 号轮是全回转拖轮, 功率大、操纵性好, 是港口作业的主要船型。 该轮全 长 28112 m , 型宽 8 m , 型深 4 m , 吃水深 218 m ; 装 备 KTA 2M 型 6 缸立式柴油主机 2 台, 其功率 400 kW , 转速 1 744 r m in, 润滑油品为 SA E40 柴油机 油; 配置 SR P 300 300D ST 型全回转舵桨装置 2 台,
Cond ition M a in tenance for Rota table Tug Boa t
X ION G J un (Shenzhen H abou r A u tho rity B u reau, Shenzhen 518032, Ch ina)
Abstract: T he app lica t ion of o il m on ito ring to po rt tug boa t and it s resu lt s a re ou t lined. T he po ssib ility of cond it ion m a in tenance fo r m a rine m ach inery is described. T he ro le of o il ana lysis in cond it ion m a in tenance is review ed a s w ell. Key words: m a rine m ach inery; cond it ion m a in tena rnce; o il ana lysis; cond it ion m on ito ring; life cycle co st
左舵桨装置历次油样的理化分析中, 各油样的 运动粘度, 开口闪点和污染度指数值都在标准范围 内, 变化趋势平缓 (见图 5)。而油样中的水分百分比 出现急剧上升并超过标准的现象。按照标准规定: 润 滑油中的水分允许标准规定为“痕迹”, 第一次油样 的水分含量测定为“痕迹”, 而自第二次起油样中的 水分含量测定值分别为 0113% , 01065% 及 0114% , 数值大大超过规定的允许标准; 油样的色泽亦呈现 混浊不透明的现象。在此期间, 船舶运行时发现左舵 桨装置加油口盖上有凝结的水滴, 润滑油中出现蒸 汽的现象。 综合分析认定左舵桨装置润滑油已经乳 化变质, 将导致润滑油承载能力下降, 使左舵桨装置 中的传动零件发生严重磨损。
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图 9 右舵浆装置油样光谱分析部分元素趋势图
图 10 右舵浆装置光谱分析钠元素趋势图
光、铁谱分析表明右舵桨装处于正常磨损状态。 综合各项分析, 右舵桨装置处于正常磨损状态,
其润滑油亦呈良好状态。但是光、铁谱分析中出现的 钠元素浓度实增以及异常磨损微粒应予以注意, 安 排继续跟踪监测观察其变化趋势。
图 5 左舵浆装置油样理化分析趋势图
光、铁谱分析表明自第二次油样以来, 磨损金属 元素铁、铜的浓度值增加很快 (图 6) , 钠元素浓度值 亦增加很快 (图 7)。前者表明铁、铜质零件的磨损增 加; 后者表明海水 (含大量 N aC l) 已进入润滑油中。
图 8 右舵浆装置油样理化分析趋势图
光、铁谱分析显示, 磨损金属元素铁的浓度值呈 上升趋势, 铜的浓度值稳定在一定的程度 (图 9 (见 下页) ) ; 钠元素处于较低浓度值, 但第四次油样中钠 元素浓度值突然升高 (图 10 (见下页) ) , 钠元素是海 水中N aC l 的主要元素, 应予注意。 铁谱分析 (包括 扫描电镜及 X 射线能谱分析) 显示磨粒浓度中等, 以正常磨粒为主, 有少量疲劳块状磨粒等异常磨粒。
柴油主机油样分析表明: 左、右主机润滑油的理
第 1 期 熊 军: 全回转拖轮的视情维修 12 5
图 3 右主机油样理化分析趋势图
图 6 左舵浆装置油样光谱分析部分元素趋势图
图 4 右主机油样光谱分析部分元素趋势图
化指标正常, 说明润滑油还没有劣化; 光、铁谱分析 都表明柴油机处于正常磨损状态。 根据监测结果决 定推迟更换柴油机油, 根据以后的理化指标分析结 果再作决策。 312 舵桨装置 31211 左舵桨装置
4 结 语
实践证明, 视情维修制度可以用于船舶机械的 维修管理, 多种油样分析技术的综合应用是实现视 情维修的行之有效的手段。经过 1 年的跟踪监测, 节 约维修费及更换油料费用 415 万元, 由于减少维修 时 间而产生的营运收入15万元, 节支增收总计近
1 船舶维修制度的变革
由于对船舶航行安全和船舶机械可靠性的要 求, 长期以来, 船舶规范要求执行船舶定期检查修理
制度。 船舶定期维修制度是在大量经验和统计资料 的基础上制订的, 但是它并不能充分反映船舶机械 产品的运行状态, 因此, 在执行的过程往往发生过剩 维修或者维修不足的情况, 影响正常的生产亦造成 不必要的经济损失。定期检修制度的缺点日益显露, 针对这种情况, 中国船级社在 1996 年修订的《钢质 海船入级与建造规范》[ 1 ] 中增加了状态监测的条款, 对部分船舶机械的维修制度由定期检修制度改为视 情维修制度, 并且配套发布了《螺旋桨轴状态监控指 南》[2 ]和《柴油机滑油状态监控指南》[3 ] 两个指导性 文件。
2 机械油料跟踪监测试验
众所周知, 油液分析技术是一种成熟的分析技 术, 它可以在机械运转的情况下采集和分析油样来 监测机械的磨损状态和判断润滑油的劣化程度, 以 确定维修安排和润滑油的使用与更换。 用于监测诊 断机械故障的油液分析方法通常有光谱分析, 铁谱 分析和颗粒计数等方法, 各种方法有其各自的优点 和缺点, 目前是应用多种方法进行综合性的监测诊 断。润滑油理化指标分析用于检测润滑油的品质, 通 常检测的理化指标有运动粘度、水分、闪点、酸值、碱 值及机械不溶物等项, 它们都有各自的国家标准。此 外还有综合检测润滑油理化性能的方法, 如红外光 谱分析法, 污染度指数和斑痕法 (用于柴油机)。
图 7 左舵浆装置油样光谱分析钠元素趋势图
铁谱分析 (包括扫描电镜及 X 射线能谱分析) 显示 磨粒浓度增加, 并有疲劳块状等异常磨粒出现。 光 谱、铁谱分析表明海水进入润滑油, 使油的承载能力 下降, 并已使该装置的磨损加剧并已出现异常磨粒。
综合分析, 左舵桨装置润滑油中已进入大量水 分以致劣化变质; 由于润滑油变质后的承载能力下 降使左舵桨装置的传动零件磨损严重。 因此建议更 换润滑油并安排拆检以查明排除故障。
拆验结果证实: 左舵桨装置位于船舶水线以下 部位, 其螺旋桨轴伸出船外, 由于安装在该轴上的密 封圈失效使海水渗入左舵桨装置内造成润滑油劣化 变质。 由于及时监测准确诊断, 避免严重磨损; 并且 成功地向制造厂索赔损失。 31212 右舵桨装置
由图 8 可见, 右舵桨装置理化分析各项指标变 化趋势平缓, 处于标准范围内。
3 监测分析
311 柴油主机 31111 左主机
左主机油样理化指标的历次测定值都比较稳 定, 并且都在允许的范围之内 (见图 1)。班痕法测试 的油斑形状与色泽都正常。 污染度指数测试定值符 合标准。
图 1 左主机油样理化分析趋势图
左主机历次油样光谱分析测定了 19 个元素的 浓度值, 分析比较磨损金属元素铁、铜、铬、铝的浓度 值, 表明它们的浓度值略有增加, 但增长幅度不大, 变化趋势较平缓, 图 2 所示为左主机历次油样光谱 分析中铁、铜、铬、铝浓度变化曲线。历次油样的铁谱 分析反映谱片上沉积的磨粒很少, 大多数是正常磨 粒, 而且尺寸细小。
(3) 斑痕法。按照 GB 7607287 规定测试, 通过观 察对比滴在滤纸上的油滴的形状与色泽变化来综合 判断柴油机在用油的水分、杂质、添加剂等的状态。
(4) 铁谱分析。应用 SO H IO 公司分析铁谱仪及 OL YM PU S FERRO SCO PE 型铁谱显微镜制作 铁谱片并观察磨粒的形貌、纹理、尺寸、色泽及光学 特性。对部分铁谱片上的磨粒用 S570 型扫描电镜和 PV 9100 型 X 射线能谱分析仪作更深入的分析。
针对深港拖 1 号轮柴油主机和全回转舵桨装置 的运行情况, 确定监测试验项目为:
(1) 滑油理化指标分析。 检测项目有运动粘度、 水分、闪点、水溶性酸值及水溶性碱值。 它们的试验 方法已分别编入国家标准或行业标准。 将各指标的 实测数值与规定的报废标准对照以确定在用油的劣 化程度。
(2) 污染度综合指标。检测仪器为N I22B L ub ri2 Sen so r, 它综合反映润滑油中的水分、粘度、机械杂 质等的状态, 用污染度指数值表示。
长期以来, 船舶机械的维修管理是实行定期维 修制度。进入 20 世纪 90 年代以来, 由于技术上的可 行性和经济上的必要性, 国外著名船级社及中国船 级社先后在其有关规范中列入了实施状态监测的条 款, 为实行船舶机械维修制度改革提供了可能。深圳 市港务管理局在此背景条件下对所属的深港拖 1 号 轮的柴油主机及舵桨装置进行油料跟踪监测。 所采 用的油料分析方法有理化指标分析, 污染度指标, 斑 痕法、光谱分析和铁谱分析, 目的是了解在用润滑油 的劣化程度和上述机械的磨损状态, 为机务管理和 维修决策提供依据。 经过第一阶段为期 1 年的跟踪 监测, 已查明左舵桨装置存在的故障, 保证了拖轮生 产的正常进行, 取得显著的经济效益。充分反映了树 立设备全寿命观点, 加强设备后期科学管理的必要 性和紧迫性。
收稿日期: 2000210218 作者简介: 熊 军 (19672) , 男, 湖南南县人, 深圳市港务管理局工程师, 硕士, 从事船舶检验管理研究.
1 24 交 通 运 输 工 程 学 报 2001 年
Biblioteka Baidu
其功率 400 kW , 输入转速 1 744 r m in, 润滑油品为 N 100 抗磨齿轮油。 该轮于 1997 年 7 月投入使用以 来, 柴油机运行正常, 舵桨装置发生过转舵失灵及其 润滑油外观不良的现象, 因此决定对该轮的柴油主 机及全回转舵桨装置进行润滑油跟踪监测, 其目的 是了解润滑油劣化程度和上述机械的磨损状态, 为 作出正确的维修决策提供科学可靠的依据。
(5) 原子发射光谱分析。 应用 SPECTRO 2M 型 发射光谱仪, 测定润滑油中 19 种元素的浓度值, 通 过各元素浓度值的变化分析判断机械的磨损状态和 润滑油中含水量、添加剂损耗及外来杂质等的变化 趋势。
第一期试验自 1998 年 12 月到 1999 年 12 月, 为期 1 年, 取样周期为 3 个月左右。柴油机的取样点 设在柴油机曲轴箱; 全回转舵桨装置的取样点设在 日用油箱。