摘 要：针对船舶设备日趋复杂、设备故障诊断难的问题，提出了基于油液监测技术的两种故障诊断方法：采用多种油液监测技术协同诊断和联合其他监测技术手段综合诊断。实例证明，基于油液监测技术的故障诊断研究将是未来船舶设备故障诊断研究的一个重要方向。

关键词：油液监测 光谱分析 铁谱分析 故障诊断

0前言

润滑油是机械设备的“血液”，在机械设备中起着润滑、冷却、清洗、密封、防蚀等重要作用[1]。在船舶设备的磨损故障中，润滑不良是导致磨损失效的主要原因。油液监测包括对油液本身的物理化学性能分析和对油液中磨粒分析两大部分。油液的物理化学性能分析包括油品的衰化、添加剂的损耗和污染情况。油液中磨粒分析包括磨粒的化学成分、浓度含量、尺寸大小和几何形貌等。采用有效的油液分析技术，能获得机器磨损程度、磨损类型和磨损部位等方面的信息。

1多种油液监测技术协同诊断

油液的物理化学性能可采用傅立叶红外检测、水分、闪点、粘度、酸碱值等检测方法，磨损微粒可采用光谱分析、铁谱分析、颗粒计数器法、磁塞检测、滤纸法检测等[2]。光谱分析法优势在于监测效率高、操作简单和灵敏度高等，但还存在失效快、无法应用于大尺寸磨损颗粒等弊端。铁谱分析技术的检测结果能直接反映出船舶设备磨损程度，帮助预判船舶设备磨损原因、磨损部位等。但由于该技術不能分析非磁性物质种类和含量，很可能造成监测结果存在误差，并且对检测人员的个人经验依赖度高。理化性能分析法通过对润滑油的理化性能进行监测，来诊断船舶设备中润滑剂的物理化学性能，从而判断设备损坏程度，避免由于设备润滑不良或过度磨损造成船舶设备故障等。颗粒计数法监测对象主要是既定体积的油液中包含的磨粒浓度和分布情况等，由于这一技术只进行磨粒含量的监测，还无法为故障问题的明确诊断提供有效信息，还需要结合其他技术来为设备维修决策提供准确的故障监测信息。多种油液监测技术协同故障诊断是对设备进行油液取样后，进行水分、光谱、铁谱、颗粒计数器等检测，根据检测结果综合诊断故障部位、故障原因。

2 与其他监测技术协同诊断

设备状态监测除了油液监测技术，还有振动监测、红外电气监测、无损检测、腐蚀监测等技术，针对不同的设备可采用一种或多种类别监测技术协同识别故障[3]。以燃气轮机为例，可采用多种状态监测和故障诊断方法来对燃气轮机进行故障诊断[3]。可采用油液监测方法检测燃气轮机的润滑油，从而发现摩擦、腐蚀、疲劳、污染等类故障；也可采用红外监测方法监测燃气轮机各部位的温度状况，及时发现温度异常部位；也可采用无损检测方法进行无损探伤发现裂纹、拉痕等故障；还可以通过振动监测方法，应用频谱分析技术有效识别燃气轮机的不平衡、不对中、部件摩擦、基础松动、油膜涡动、结构共振、叶片损伤等故障。

3 故障诊断实例

3.1 高压空压机润滑油进水故障诊断

某船装备两台高压空压机，在某次航行中，随行监测保障人员对1号、2号高压空压机润滑油进行了常规光谱分析和水分分析。光谱分析采用美国M/C型原子发射光谱仪，水分分析采用海军工程大学研制的HGWTO型现场水分快速分析仪。经光谱分析处理（表1），发现1号、2号高压空压机润滑油中各金属元素含量正常。而经快速水分分析（表2）后发现1号高压空压机润滑油水分含量正常，2号高压空压机润滑油中的水分含量远远大于0.2%（润滑油中水分含量大于0.2%时即视为超标）。鉴于2号高压空压机Na、Mg元素含量正常，可排除进海水，而高压空压机组室内空气流通不好，机器运转产生的热量无法散出室外，断定2号高压空压机润滑油中水分为冷凝水，建议室内放置风扇降温，避免冷凝水形成。同时，结合机器运转状态，建议对2号高压空压机中润滑油进行更换，防止进水后的润滑油造成设备故障。换油后，对2号高压空压机中润滑油进行水分检测，发现水分含量已正常，设备运转也

正常。

3.2 齿轮箱润滑油中混入液压油故障诊断

某舰航行时发现4#站齿轮箱中大量润滑油从滚筒离合器中溢出，并伴有刺鼻气味。立即停机检查，发现渗出油液异样，随即对该装置齿轮油进行光谱分析和水分分析。由表3水分分析测试数据可以看出，水分含量达到15.08%，而润滑油中水分含量大于0.2%时即视为超标，应立即换油。由于该装置没有管路接触海水和淡水，故而排除外部进水可能。结合该装置结构，初步判断齿轮箱内部管路存在泄漏，导致液压油混入齿轮油中，而两种不同类型的油混合后发生反应，从而产生刺鼻难闻的气味。由表4润滑油光谱分析数据可以看出，Na元素含量严重超标，而混入的液压油为水性液压油，且钠含量较高，正好验证了上述判断。为了避免齿轮箱内部的齿轮产生腐蚀损伤，建议立即将齿轮箱内的油立即放掉。

待齿轮箱内油液放掉后，利用Olympus工业视频内窥镜对齿轮箱内部进行了全面的检查，发现内部液压管接头处破裂。液压管接头处破裂后导致液压油渗入齿轮箱内部，使得齿轮油与液压油混合后反应，出现了之前齿轮箱的滚筒离合器溢油的现象。对破裂处泄漏的过程进行了视频采集，最终定位了故障部位，为下一步故障维修提供了科学依据。原本类似故障进厂修理需半月时间，但此次仅四天时间就修复装备，大大缩短了修理时间，改进了修理工艺。

4 结语

以油液技术为基础，无论是多种油液监测技术协同船舶设备故障诊断，还是油液监测技术协同其他监测技术，在船舶设备故障诊断中都能取得较好的效果。因此，有必要加大对船舶设备故障诊断中油液监测技术的研究，发挥其在维护船舶设备正常运行和故障诊断上的作用，是实现船舶设备高效运行的有效措施。

参考文献：

[1] 胡一军.油液监测技术在设备管理与维修中的应用[J].设备管理与维修，2014（06）：12-13.

[2] 石新发，刘东风，孙云岭.油液监测多源信息融合模型构建方法研究[J].武汉理工大学学报，2018（04）：253-256.

[3] 李定国，陈聪.装备监测保障技术关联度评估[J]，四川兵工学报，2012（07）：1-4.