船舶主機燃油供給管路振動分析與處理策略

摘要：船舶主機燃油供給管路振動現(xiàn)象，在船舶正常運營過程中是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，長時間的劇烈振動會引發(fā)多方面的負面影響，形成連帶性振動，導致管子吊架松懈、燃油管路磨損、管路漏油等問題，容易造成安全隱患問題，從而影響船舶的正常運營。文章分析了船舶主機燃油管路振動的原因，并提出了對應的解決對策。

關(guān)鍵詞：船舶運營；船舶系統(tǒng)；主機燃油供給管路振動；管路尺寸；管路頻率 文獻標識碼：A

中圖分類號：U664 文章編號：1009-2374（2015）27-0114-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.059

1 燃油管路振動的不良后果

燃油管路的振動會引發(fā)多方面的不良后果，會從整體上影響船舶系統(tǒng)，危害船舶的正常使用，縮短其使用壽命，這種不良影響體現(xiàn)在以下四個方面：

1.1 安全問題

船舶機艙通常會處于高溫狀態(tài)運行，特別是當船舶柴油機采用了揮發(fā)性強的柴油時，如果燃油管路長時間處于高速振動狀態(tài)，就容易造成燃油管路的摩擦，長時間的摩擦容易擦出火花，遇到柴油就很可能出現(xiàn)明火，特別是當柴油大面積外泄時，很容易引發(fā)火災。

1.2 設(shè)備的磨損

由于主機燃油供給管路處于高強振動狀態(tài)，其振動經(jīng)過不斷傳遞、傳輸，容易造成巨大的破壞，使得各項受振動牽連的設(shè)備，例如濾器、閥件、油泵等也受到振動磨損，隨著磨損的加劇，這些設(shè)備的功能會受到影響，進而影響船舶整體航行性能的發(fā)揮。

1.3 耽擱船舶航運

船舶是水上主要交通工具之一，主機燃油供給管路振動不僅會引發(fā)整個船舶系統(tǒng)的振動，而且會導致燃油管路系統(tǒng)的整體磨損，長時間的振動還會導致其破損、斷裂等。對應的管子支架、螺栓等也會出現(xiàn)松動、磨損等問題，從而引發(fā)連續(xù)性故障問題。當船舶航行過程中出現(xiàn)故障問題時，需要停止航行處理問題，然而燃油管路多數(shù)分布在船舶機艙底面，這就為故障維修帶來了難度，影響了故障檢修的進度，也耽擱了船舶的正常

航行。

1.4 人身安全隱患問題

船舶主機燃油系統(tǒng)的振動會引發(fā)船體的振動，這樣無疑就加劇了船舶航行過程中的振動，為船舶中的乘員帶來不良威脅，影響航行服務質(zhì)量。同時，船舶常年的振動所造成的內(nèi)部設(shè)備磨損問題很可能會引發(fā)安全危險，進而威脅船員安全，甚至造成沉船事故。

2 主機燃油供給管路振動的原因

2.1 柴油機振動的帶動作用

船舶主機通常為柴油機，一旦柴油機的回轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題，例如不平衡、不穩(wěn)定等時，就容易出現(xiàn)振動現(xiàn)象，由于其底座裝配了彈性設(shè)備，這樣就很容易帶動整個主機燃油供給管路的振動。當船舶處于高速航行狀態(tài)時，柴油機自身的振動強度增加，從而將這部分振動傳輸?shù)脚c其連接的燃油供給管路，造成與之相關(guān)聯(lián)的整個燃油供給管路的振動。

當柴油機處于額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，對應的振動頻率計算公式為：額定轉(zhuǎn)速×柴油機數(shù)量/2/60，這種振動來自于缸體發(fā)火，對應出現(xiàn)了不平衡側(cè)推力，從而引發(fā)了振動。

2.2 不科學的管路現(xiàn)場放樣設(shè)計

船舶的燃油供給管路系統(tǒng)通常是千回百折，出現(xiàn)了多個拐點，管路和艙底之間的距離較遠，管子支撐過長，管碼強度不夠，這樣就為燃油供給管路創(chuàng)造了振動空間，而且管路自身的抗振能力較弱，這些都將加劇供給管路的振動頻率。

2.3 高壓脈沖的不良影響

柴油機噴油是斷斷續(xù)續(xù)進行的，高壓油泵在實際吸油過程中容易引發(fā)燃油總管路出現(xiàn)瞬時的低壓，壓縮后又會導致瞬時的高壓，柴油機每運行兩個輪回，單杠柴油機就會噴一次油，當脈沖頻率同燃油管路固有頻率一樣或者二者成倍數(shù)關(guān)系時，管路的振幅也會對應上升。

3 控制振動的科學方法

3.1 調(diào)整管路尺寸

船舶的主機燃油供給管路系統(tǒng)，在管路的內(nèi)徑不一致，當管路內(nèi)徑較小，和主機內(nèi)部燃油總管的管徑出現(xiàn)差距時，如果流量不變，就會導致主機外部燃油管路超高的內(nèi)部壓力，基于這一點就應該擴大管路通徑，這樣能夠有效控制振動。

3.2 調(diào)整燃油管路固有頻率

調(diào)整燃油管路的布置，控制彎管的數(shù)量，并對應控制管子支撐的高度，在此基礎(chǔ)上再增設(shè)多個管子支架，讓布局更稠密，并保證支架足夠的強度，從而達到燃油管路頻率調(diào)整的目的。

3.3 牢固管碼與支撐

為了緩解振動、減輕顛簸，可以選擇門形雙抱HALF彈性管碼，底面的支架也變成槽鋼，更換其螺栓型號，改成8.8級螺栓。這樣提高了管子支架的約束強度，也提升了管碼的約束力度，能夠從整體上提升其振動頻率，從而控制振動，維護其穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，也能防止其同壓力脈動頻率達到同一個值，出現(xiàn)共振問題。

3.4 控制燃油總管的供油壓力

一般來看，燃油供泵出口處的壓力被設(shè)為固定的壓力值，這個數(shù)值通常為0.92MPa，燃油對應的脈沖能量會隨著其壓力升高而增大。燃油供泵主要負責為柴油機提供供油壓力，這其中所需的壓力值大概在0.5～0.962MPa，可以適度控制燃油供給泵的壓力值，但前提是要達到柴油機的需求。

3.5 增設(shè)管路蓄能設(shè)備

柴油機具有自己的工作原理與運轉(zhuǎn)模式，這就意味著燃油總管內(nèi)部的壓力脈動必然會存在，也正是因為在脈動的作用下，才導致管路系統(tǒng)發(fā)生振動，當振動達到某一強度，就要積極想辦法來控制脈動能量，從而達到減振的目的。

通過增設(shè)管路蓄能設(shè)備，能夠有效控制管路內(nèi)部燃油壓力脈動強度，而且經(jīng)過實驗證明控制的成效較好。對于蓄能設(shè)備類型的選擇，應該切實參照船舶的特點，其中包括船艙機艙的空間大小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運行原理等，優(yōu)選體積小、便于裝配、結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定的蓄能設(shè)備?？梢詫⑿钅茉O(shè)備配置在主機進油管路系統(tǒng)，也就是主機和回油管路鏈接的地方，同時選擇高壓軟管把主機自身構(gòu)造同外部管路分離開來，從而集中控制了主機振動，控制了振動的傳播，發(fā)揮機械隔振的功能和作用。

3.6 創(chuàng)建管路振動在線監(jiān)測系統(tǒng)

對于船舶振動故障的分析與診斷，當前已經(jīng)形成了多種方法，也對應發(fā)揮了積極有效的作用，在當前信息技術(shù)大發(fā)展的背景下，使得信號識別技術(shù)嶄露頭角，振動分析法也對應獲得了極大的發(fā)展，選擇振動分析法能夠?qū)崿F(xiàn)對船舶管路振動的整體監(jiān)測，從而對振動引發(fā)的故障做出提前預測與防范。

在信息技術(shù)的支持下，振動在線監(jiān)測技術(shù)得到了運用，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對柴油機本身故障的監(jiān)測，同時也能夠發(fā)揮對柴油機其他部件的監(jiān)測。

監(jiān)測系統(tǒng)通過收集振動數(shù)據(jù)，然后再經(jīng)系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)信息進行科學分析、處理，從而達到對柴油機結(jié)構(gòu)故障問題的診治、判斷與分析。

選擇在線監(jiān)測，并實施結(jié)構(gòu)振動分析一方面能夠為設(shè)備的改良、設(shè)計、完善等提供有效依據(jù)，科學判斷振動類型、振動根源，分析出振動能否帶來故障問題，從而對應做出科學、有效的解決對策；另一方面選擇這種方法可以促進被監(jiān)測設(shè)備各項功能的有效發(fā)揮，并通過數(shù)據(jù)分析等來制定科學的檢修流程，形成一套合理的檢修計劃，這樣才能確保船舶設(shè)備被長期使用。

4 結(jié)語

船舶主機燃油供給管路振動是一項需要引起高度重視的大問題，必須細致分析引發(fā)振動的原因，并對應采取科學的解決對策，通過調(diào)整管路尺寸、調(diào)整燃油管路固有頻率、牢固管碼與支撐、增設(shè)管路蓄能設(shè)備并加強振動在線監(jiān)測等方式來緩解管路振動，從而從整體上維護船舶運行的安全。

參考文獻

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作者簡介：李金華（1980-），男，湖北鐘祥人，江門市南洋船舶工程有限公司機械工程師，研究方向：船舶管路放樣設(shè)計。

（責任編輯：秦遜玉）