船舶轮机管理第三章

1、第三章 动力装置的可靠性第一节 基本概念第二节 船舶动力装置的可靠性第三节 提高船舶动力装置可靠性的措施第四节 动力装置故障诊断方法下课！第一节 可靠性的基本概念一、基本概念 1.可靠性 “产品在规定条件下和规定时间内， 完成规定功能的能力” 。属于定性概念 “产品”可靠性研究的对象，如元件、器件和系统 “规定条件”如外界条件、使用工况、使用方法 和维护条件等； “规定时间”产品工作期限，如时间的累积值、距离、 次数等 “规定功能”规定条件下完成规定工作而不发生故障 对船舶动力装置而言，可以理解为 产品：整个动力装置 规定条件：环境条件（如温度、湿度、振动、负荷、 航行条件）；要求的操作、管理

2、和维护条件 规定时间：通常取两次大修的间隔时间 规定功能：达到运行指标如P、n、油耗、蒸发量、装卸能力、 防污能力2.可靠度R(t) 产品在规定条件下，规定时间内完成 规定功能的概率。属于定量的概念同类产品可靠度的近似公式 R(t)=(N-n(t)/NN:产品的总数n(t):规定时间t内发生故障的产品数例如，某产品规定时间10000h，可靠度为0.95,说明该产品约有95%的产品可以工作10000h。特点： 规定时间越长，可靠度越小3.不可靠度F(t) （也称为故障概率） 产品在规定条件下规定时间内，丧失规定功能的概率 同类产品的不可靠度 F(t)=n(t)/N特点：规定时间越短，不可靠度越小

3、4.故障率（用表示）：工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻以后，单位时间内发生故障的概率（t）=NR(t)-NR(t+t)/NR(t) tt:时间区间NR(t)：在t时刻仍可继续工作的产品NR(t+ t)：在（t +t）时刻仍可继续工作的产品当t0时，则（t）=-1/R(t)dR(t)/dt=-R(t)/R(t)两边同时积分得：(见教材）当(t)= =常数时，R(t)=e- t 故障率分为平均故障率和瞬时故障率平均故障率 =某一时间内的总故障数/某一时间内的总工作时间当t0时的故障率称为瞬时故障率。5.维修性 维修：为使产品维持在可使用状态所作的一切工作 维修度： 产品按照要求进行维修，能

4、保持或恢复到 完成规定功能的概率。就船舶而言， 维修产品通常为成本高、结构复杂、耐用的产品。 如，缸套、活塞、泵、喷油器 不维修产品通常为成本低、结构简单的零部件。 如螺栓、螺帽、垫圈、填料等常用消耗品。称作物料维修度表征了产品修理的难易程度维修度高的产品，可弥补可靠性不足的缺陷6.平均寿命 产品工作到发生故障的时间平均值 可维修产品：两次故障的时间平均值 不可维修产品：从开始工作到发生故障的平均工作时间7.故障率曲线故障率曲线 (也称浴盆曲线） ：产品的故障率随时间变化的 规律。见3-1-1图 早期故障期 故障率较高的原因：设计不合理、制造缺陷、安装不当、 磨合不当 偶然故障期 故障率较低，

5、但很难预测，需着重研究。原因往往与 工作环境、管理不当有关 耗损故障期 故障率较高的原因：产品的疲劳、磨损、老化 3-1-1图 故障率曲线二、船舶的特殊性1.船用产品在陆地难以充分模拟试验2.产品数量少、更新快3.零部件多，质量、功能各异，所需知识面广 4.设备使用环境苛刻、多变5.故障的排除和修理很难得到陆上支持，船员能力有限6.修理时间紧，条件差。特别是在风浪天7.数据收集整理欠缺，对故障的了解欠缺 第二节 船舶动力装置的可靠性一、航行的可靠性 1. 船舶故障的不同定义： a.达不到正常航速，应用于班轮 b.不能维持最低航速，应用于大风浪天 c.失去操纵性，应用于靠离码头、窄水道 2.船舶

6、航行可靠性分析 1）操纵性：中速机高于低速机 据目前的资料统计，低速机为0.988，中速机为0.991 2）全损船的数量和吨位在增加，见3-2-1表 3）全损船中，散货船占的比例大，见3-2-2表 4）全损船中，人为因素造成故障占的比例大，约80% 5）全损船中，老龄船占的比例大，90%以上为1 5年以上 的老龄船3-2-1表 19871991年世界全损船舶统计3-2-2表 19871991 年世界全损船舶按船型统计二、船舶机械故障分析1.各种机械故障中，主机故障占的比例大，约占38%。见3-2-3表3-2-3表 各种机械发生故障的比例2主机故障中，材质问题和污损问题占的比例大，分别为24.3

7、%和24.7%。见3-2-4表3-2-4表 按主机故障原因分类的发生故障的比例（%）3.柴油机部件故障中，低速机的十字头轴承、气缸盖、增压器和活塞；中速机的主轴承、增压器、连杆大端轴承和活塞占的比例大。见3-2-5表机械种类主机柴油发电机机舱辅机甲板辅机各管路阀电动机其它说明人X小时(%)36.619.317.912.35.12.56.3故障总次数为7521故障次数3815.710.913.78.13.99.7设计材料安装操作自然磨损腐蚀污损振动管理1.924.37.49.510.510.424.710.01.33-2-5表 柴油机部件发生故障的比例（%）第三节 提高船舶动力装置可靠性的措施一

8、、影响动力装置可靠性的因素 a.设计：可靠度的基本保证 b.制造：材质、加工精度、工艺 c.安装：间隙、预紧力、找正 d.管理：按要求操作，保证工作环境，及时保养、维修 见3-3-1表二、合理选用系统的联接方式 1.串联系统： n个独立部件组成一个系统，若其中一个部件发生故障，系统就发生故障。见右3-3-1图 如，主机轴系桨 3-3-1图串联系统可靠性方框图 可靠度： R(t)=R1(t)R2(t) Rn(t)A1A2An3-3-1表 影响动力装置可靠性的因素设计制造管理推断营运特点和工作条件原材料使用操作选用设备的质量和数量加工机械文件管理系统设计、储备度及可靠度分配制造工艺维修制度安全系数

9、和部件的降级使用装配工艺维修工艺设计数据的选取试验方法备件管理配套和布局质量检查方法人员培训人机工程质量管理道德观念和思想状况维修性作业人员管理使用环境标准化、简单化、自动化包装、运输、储藏特点：a.系统可靠度部件可靠度 b.部件越多，系统可靠度越大 c.部件越多，成本越高，机舱饱和度越大固定式联接热态备用 备用部件和基本部件预先都联入系统，同时投入工作。 如机动航行，增开一台发电机 特点：部件运行时间长，系统可靠性变差固定联接冷态备用 备用部件预先联入系统，在基本部件发生故障后， 投入工作。如，备用泵、双联滤器等 特点：运动部件运行时间短，系统可靠性好 流动式备用 基本部件发生故障后，才将备

10、用部件联入系统 如船上备用活塞、气缸、喷油器等备件 应用场合：系统有多个相同基本部件表决系统 n个基本部件只需其中r个部件正常工作，系统就正常工作 见3-3-3图 备用比 (n-r）/r 特点： 备用比越大，可靠性越高。3. 混合联接系统 3-3-3图5个部件中取4个表决系统方框图 系统中既有并联也有串联的系统。见3-3-4图3-3-4图 混合联接系统可靠性方框图12345A1A4A2A3三、提高维修性 1.消除妨碍人体感官功能发挥的因素 以便及时发现和判断故障 2.系统布置要符合人体特征，如身高、腕力、视力 3.操作维修场所要设适当的保护措施如防护罩、护栏、隔热 4.维修操作作业力求简单方便

11、 5.要有良好的可达性对于维修性好坏的鉴别见3-3-2表3-3-2表 维修性检查表机械方面1.在装配、更换备件、维修时能否看清全部备件？身体能否接近这些零件？2.在正常状态下，所有的测试点是否都有很好的接近性？3.在正常状态下，是否能保证所有现场易于使用专用工具？4.采用的装配方式是否考虑了易于拆装？5.是否对维修、试验、储存等有不符实际的实施要求？6.是否考虑了不使工作人员遭受突然事故的伤害？7.各组件能否独立的装置在希望的位置或容易维修的位置？续表人机工程方面1.指示器是否装的使操作人员能看请客度、指针、数字等？是否能方便、正确的读出数据？2.显示器是否使读数误差最小？3.调节器一类的仪表

12、所采用的把手、旋钮等布置是否合适？是否有利于操作员转身？4.控制台是否设计的有宽敞的放腿位置？书写时是否有合适的表面和高度？是否有良好的隔声、隔振和照明？5.照明是否考虑了特定工作的要求？有无照明不足的仪表？6.是否把晃眼的因素控制的最小？7.在更换、修理组件和零件时，是否可以不拆下其它的任何零件？维修工作是否复杂？8.是否考虑了重量大的部件的搬运问题？9.产品和说明书符号、代码是否一致？四、提高管理水平据统计，人为因素造成的故障占80%。其中， a:普通船员责任心不强占50%，表现为 工作不仔细，检查不及时，违章操作 b:干部船员管理水平低占50%。表现为 业务水平低，维修保养不良，指挥不当

13、， 判断错误，操作错误五、充分利用指导性文件 a.制作操作规程 b.指导维修 c.判断设备技术状态 六、做好可靠性数据的收集、整理和分析 1.改进设备的设计 2.改进维修保养的方法 3.修改标准和规范 4.提高故障的判断能力第四节 动力装置故障诊断方法一、 柴油机的故障形式 A.磨损： 缸套、活塞、曲轴轴承等机件 B.疲劳损坏： 曲轴、连杆、活塞、缸套、活塞烧裂、缸盖裂纹、 机架断裂、传动齿轮损坏等 C.其他形式如：穴蚀、烧蚀等。 柴油机故障主要出现在燃烧室组件和曲轴连杆组件 船舶机械故障主要出现在运动、摩擦组件二、故障诊断的基本方法 A.直观检查法 通过目力或仪器（显微镜，频闪仪，着色渗透等

14、） 等观察零件表面的磨损、缺陷情况 如柴油机气阀、活塞、缸套等零件 B.性能参数分析法 利用仪器、仪表测定设备的温度、压力及流量等性能参数， 处理、分析和比较后，判断机械设备的运行状况和趋势 如柴油机转速、功率、气缸压力、排烟温度、增压压力等 C.振动、噪声分析法 采集、分析和研究机械零部件的振动和噪声的特征和机理 根据其变化，诊断机器的运行状态。 D.油液分析法见3-4-1图 采集机械设备的油样（如润滑油、液压油等）， 分析其性能和其中的磨粒，评价机械磨损状态， 预测发展趋势。 此外，还有应力应变检测和无损检测等方法。三、设备工况检测 A.信息的采集 正确的选择传感器 温度、振动等传感器、人的感官是一种特殊的传感器 B.信息分析处理，也称数据处理 利用专门的电子仪器或计算机（或人的大脑） 对原始的杂乱的信息加以处理，获得对故障最敏感的 性能参数。3-4-1图 油液监测系统框图油液监测技术润滑剂衰败分析磨损微粒分析定性简易检测定量指标检测综合指标检测光谱油料分析铁谱监测技术磁塞检测滤纸法检测 C.状态识别、判断和预报 根据特征参数，参照规范，利用各种知识和经验， 对设备状态进行识别、诊断和预测四、设备故障诊断技术最适合的设备 A. 关键设备。如，没有备用机组的大型机组 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