第五章(轮管)介绍.ppt

第五章船舶动力装置的可靠性与故障诊断技术,第一节船舶动力装置的可靠性,一基本概念,二故障率,三船舶的特殊性和航行的可靠性,四船舶动力装置故障统计,五故障影响重要性分析,1可靠性,一基本概念,产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力.,(1)对象-产品(元件、器件和系统）,(2)规定条件-工作条件（外界环境条件，使用工况，使用方法及维护条件等）,(3)规定时间-使用期限,(4)规定功能-工作参数处于规定范围内完成的给定工作,产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率称为可靠度。R(t)表示,2可靠度,设规定时间为t,从工作到故障的时间为T,则有:,可靠度是可靠性的量化指标,它是随t增加逐渐递减的函数.,2可靠度,当同类产品数量相当大时,可靠度可用下式求出:,N:初始时间t0所观测的产品数n:时间t发生故障的产品数,3不可靠度,产品在规定条件下和规定时间内丧失规定功能的概率.,可靠度与不可靠度互补关系,故障概率密度函数f(t),4故障率,工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率.(t)表示,故障率(t)和故障概率密度函数f(t)不同之处：(t)是针对到时刻t尚能正常工作的产品数而言，即从总数N中扣除了0t这段时间发生故障的产品数;f(t)是针对开始时刻的产品数而言的.,当为常数时,有:,5平均寿命,产品从工作到发生故障的时间的平均值，用来表示产品连续工作的能力。,对不可修产品:从开始到失效的时间平均值，记为MTTF（MeanTimeToFailure）。对可修复产品:相邻两次故障间的工作时间。记为MTBF（MeanTimeBetweenFailures）。,6维修性,产品发生故障或失效后,在规定的条件下和规定的时间内，按照规定的程序和方法进行维修，使之能保持或恢复到能完成规定功能的能力.,维修度:,维修性是可靠性的必要补充,其影响因素有：（1）产品结构的维修方便性。易发现/检查/修复。（2）修理人员的修理技能。技术要求不高（3）维修系统的效能。备件供应/工具/管理水平。,故障率曲线(浴盆曲线),早期故障期:调试/磨合/更换部件偶然故障期:故障率与时间无关;不能通过调试/更换零件预防;是可靠性评估时期.耗损故障期:停机检修,二故障率,早期故障期（磨合期）,偶然故障期（使用寿命期）,耗损故障期（磨损期）,1.船舶的特殊性,(1)远离陆地,故障排除困难和修理条件差;,三船舶的特殊性和航行的可靠性,(2)航区和气象变化大,故障可能引发更大故障;,(3)使用环境复杂多变,对船员的素质要求高;,(4)主机制造台数少，试验难以在陆上充分进行;,(5)主机更新换代速度快;,(6)部件以及质量和功能各异，涉及知识面广;,(7)现场数据要由船员整理和报告.,2.航行的可靠性,(1)故障:航行:“使船舶达不到正常航速的事件”风浪天航行：“使船舶不能维持最低航速的事件”机动航行：“使船舶失去操纵性的事件”,三船舶的特殊性和航行的可靠性,(2)据资料分析，在港区操作工况下，低速机的可靠性为0.998。中速机的可靠性为0.991。,(3)全世界全损船艘数和吨位处于增长的趋势,(4)世界全损船舶按船型统计，散货船比例较高,2.航行的可靠性,三船舶的特殊性和航行的可靠性,(5)船舶全损各种原因中，大约80%是人为因素造成。,(6)全损船舶中90%以上船龄超过15年。,1.船舶各种机械的故障统计,(1)据统计，在柴油机船上，主机故障总数占故障总数的38%，总故障数7521。,四船舶动力装置故障统计,(2)主机是动力装置可靠性的薄弱环节,(3)主机发生故障的原因中，材料质量不良和机件污损约占全部原因的一半。,2.柴油机部件的故障统计,（1）气缸活塞组件占47.8%，曲轴组件占42.5%，增压器占4.7%，凸轮轴占3.1%。,四船舶动力装置故障统计,2.柴油机部件的故障统计,（2）低速机活塞、气缸套、和十字头轴承发生故障最多。,（3）中速机中，曲轴及轴承故障突出,（4）加强高故障率部件或机器设备的管理,五故障影响重要性分析,第二节提高动力装置可靠性的措施,二选用合理的系统连接方式,三提高维修性,一影响动力装置可靠性的因素,四提高管理水平,五充分利用技术管理指导性文件,六可靠性数据的收集和管理,一影响动力装置可靠性的因素,1.串联系统,系统由多个必不可少的元件串行连接。,二选用合理的系统连接方式,可靠度：,特点：(1)n个部件之一发生故障，导致系统故障;(2)串联系统的可靠度不大于部件的可靠度;(3)可靠度最差的部件对系统的可靠度影响最大.,2.并联系统,系统由多个元件并行连接.,二选用合理的系统连接方式,可靠度：,特点：(1)n个部件同时发生故障，才能导致系统故障;(2)不可靠度不高于系统中任一并联部件的不可靠度;(3)并联系统可提高系统的可靠度;(4)一般采用2或3个部件并联为宜.,并联(备用)方式:,二选用合理的系统连接方式,(1)固定式联接热态备用:两台设备同时工作(有负荷)例如:两台发电机并电运行(2)固定式联接冷态备用:一台工作,备用一台不工作备用,一台发生故障后,另外一台自动切换工作.例如:工作泵和备用泵,工作滤器和备用滤器(3)不固定(流动)式备用:基本部件损坏后,才将备用部件联入系统.工作设备-基本部件备用设备-备用部件,3.表决系统,二选用合理的系统连接方式,是并联系统的另一种形式。N个部件并联的冗余系统中，若其中r个部件正常工作，即可保证整个系统正常工作。,可靠度：,3.表决系统,二选用合理的系统连接方式,备用比：表决系统中，备用部件数与工作部件数之比。备用比越大，表决系统的可靠性越高。,4.混合联接系统,二选用合理的系统连接方式,系统中既有并联也有串联.,提高储备，可提高可靠性,但造价高.,三提高维修性,(1)良好工作环境,减少防碍人体感官功能发挥因素,(2)维修作业简便易行;专用工具和设备数量适当;便于吊装;备件为标准件;作业人员能力和熟练程度要求不高.,(3)设备布置适合人体特征;,(4)操作和维修环境严酷时,考虑适当的保护措施;,(5)防错措施:记号,定位销,装卸说明等;,(6)良好的可达性:工具;更换容易;位置;无危险,(7)维修时间短,费用低.,(1)统计表明，80%以上故障是人为因素(决策/操作规程);,四提高管理水平,(2)责任心:工作不认真;检查不及时;违章.,(3)管理水平:业务水平;熟练程度;操作技能;发现和排除故障的能力;维修保养;指挥等.,产品说明书;维修手册;试验报告;测量/试验数据等.,五充分利用技术管理指导性文件,(1)制定操作规程;,(2)判断技术状态;,(3)指导维修.,收集、整理、分类、统计和计算、分析。,六可靠性数据收集与管理,目的：,(1)了解可靠性状况，为设计/制造/使用/维修提供依据.,(2)制定标准和规范,提高维修保养水平.,第三节故障诊断的基本方法,三性能参数法,四润滑油法(油液检测法),二常规诊断方法,五振动和噪声法,六红外监测法,七故障诊断专家系统,一概述,故障：机械或设备丧失其规定功能的现象。,故障分类:1按故障对船的营运和影响分类（1）不停航的局部故障;（2）短时间停航的重大故障;（3）长时间停航的全局性故障。2按故障发生和演变过程的特点分类（1）渐进性故障;（2）突发性故障;（3）波及性故障.,一概述,分类:3按故障的原因分:（1）结构性故障;（2）工艺性故障;（3）磨损性故障;（4）管理性故障.4按故障的性质分:（1）人为故障;（2）自然故障.,一概述,一概述,故障诊断：对运转中的机械设备系统的技术状态进行监测、分析和判断的科学技术。,基本步骤：（1）故障监测（Faultdetection）（2）特征提取（3）故障识别（FaultRecognition）（4）故障趋势分析（Faulttrending）,一概述,一概述,设备故障诊断技术适合以下设备:A.重大关键设备;B.不能接近检查，不能解体检查的重要设备;C.维修困难、维修成本高的设备;D.无备件或备件昂贵的设备;E.从人身安全、环境保护等方面考虑，必须采用诊断技术的设备。,1.观察和听响法用目力或通过仪器（光学显微镜，频闪仪，着色渗透，测量温度）等观察零件表面和内部缺陷.“望、闻、问、切”,2.一般热工参数的检测法测量/水压试验,二常规诊断方法,利用仪器/仪表测定各项性能参数值（如温度、压力及流量等）,对其进行处理、分析和比较，判断机械设备的运行状况和趋势。,三性能参数法,(1)理化性能检测(根据滑油理化性能变化诊断)A经验法(颜色,气味,捻搓)B滤纸法(滤纸斑点试验)C常规化验,四油液检测法(润滑油法),3-4月化验一次:粘度,闪点,酸值,TBN,水,机械杂质等,四油液检测法(润滑油法),(2)油样磨粒分析(类型/部位/程度/原因),A磁塞法(磁性探头,25-200m),B光谱分析法(磨粒的化学成分和含量)原子发射光谱/吸收光谱两种磨粒10m),C铁谱分析法(浓度,大小和形貌,成分)(直读式/分析式/旋转式0.1-1000m),D颗粒计数(粒度计数和粒度分布)(磨损状态或油液的污染程度),运动粘度测量装置,油液检测法(润滑油法),光谱监测磨粒来源,磁塞法,发射光谱仪,直读式铁谱仪,分析式铁谱仪,分析式铁谱仪,颗粒计数,Particlecounting,五振动和噪声法,1振动检测,每一零件都有自己的固有振动频率，振动特性的突变与故障有一定的联系，通过测量振动随时间的变化曲线（时域曲线），对波形进行分析（分析方法有：幅域分析、频域分析、时域分析等），找出特征信息，进行诊断（部位和原因）。(缸盖,缸套,主轴承,扭振等),2噪声检测(油管漏泄,气阀漏气等),红外线（0.751000m）是具有强烈的热效应的辐射波，是不可见的光.,特点:(1)非接触;(2)快速,直观,方便;(3)灵敏(0.010.1）;(4)测温范围大（502000）,六红外监测法,温度辐射能（红外线）红外探测器信号分析,组成:(1)知识库;(2)推理机;(3)数据库;(4)解释程序;(5)知识获取程序.此外