船舶振動(dòng)的影響因素及控制

船舶振動(dòng)的影響因素及控制

在運(yùn)作過(guò)程中，由于不規(guī)則平衡力和矩陣的作用，船舶的振動(dòng)現(xiàn)象不可避免。而振動(dòng)的存在,會(huì)使機(jī)件產(chǎn)生撞擊和變形,增加機(jī)件的磨損,從而影響各機(jī)械設(shè)備的使用壽命,由于振動(dòng)需要消耗能量,并且改變各部件的配合間隙和各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,使船舶的可靠性和經(jīng)濟(jì)性下降;同時(shí)振動(dòng)還會(huì)使船員的工作條件惡化,損害健康,產(chǎn)生疲勞而釀成事故。因此,對(duì)于輪機(jī)管理人員來(lái)說(shuō),如何在日常管理工作中,依靠船上已有的技術(shù)和條件,控制船舶振動(dòng)在合理范圍之內(nèi),使船舶能夠平衡運(yùn)行,這可以說(shuō)是機(jī)艙管理工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。1軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的激振力作用影響船舶振動(dòng)的因素有多種多樣,而且也極其復(fù)雜。其中柴油機(jī)及其推進(jìn)軸系的振動(dòng)為引起船舶振動(dòng)的主要因素。柴油機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械,它采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),必然要產(chǎn)生周期性變化的不平衡力和力矩,它們的存在不僅影響活塞,連桿和曲軸的強(qiáng)度,也影響連桿小端和大端軸承的負(fù)荷、潤(rùn)滑和磨損,同時(shí)還使柴油機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)并引起船體振動(dòng),甚至?xí)?dǎo)致柴油機(jī)和船體發(fā)生故障或損壞。船舶推進(jìn)軸系在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)受到各種沖擊和周期性的激振力的作用,主要有以下幾種激振力:(1)柴油機(jī)氣缸氣體力、運(yùn)動(dòng)部件慣性力與重力等產(chǎn)生的作用在曲軸、曲柄銷上的交變切向力和徑向力;(2)螺旋槳在徑向和周向都很不均勻的三維伴流場(chǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),受到的交變縱向和橫向推力和力矩;(3)軸系部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的激振力和力矩。由于這些激振力和力矩的存在,將導(dǎo)致船舶推進(jìn)軸系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng),造成軸系損壞或影響船舶的正常航行。2改善軸系振動(dòng)當(dāng)然,設(shè)計(jì)、制造者會(huì)想盡各種辦法來(lái)消弱引起船舶振動(dòng)的因素。使它控制在一個(gè)限定的范圍之內(nèi)。如柴油機(jī)在其基座上設(shè)置彈性支承,彈性支承將柴油機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)力源與船體隔開(kāi),使振動(dòng)力源不傳或少傳到船體上。合理安排各缸的發(fā)火順序,在曲軸上配置平衡塊以改善內(nèi)部平衡特征,減輕機(jī)身和軸承所受的作用力,改善其振動(dòng)特性。合理選擇螺旋槳槳葉和安裝位置,減少螺旋槳的激振能。提高推進(jìn)軸系的設(shè)計(jì)水平和加工精度,調(diào)整螺旋槳和軸系間夾角,來(lái)改善軸系的振動(dòng)。而作為一名船舶實(shí)際使用的管理人員,我們?nèi)绾我揽看弦延械臈l件和技術(shù),把船舶振動(dòng)控制在合理范圍之內(nèi)呢?2.1管系振動(dòng)的影響柴油機(jī)在運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),往往某一轉(zhuǎn)速區(qū)段內(nèi)船舶的振動(dòng)會(huì)明顯加劇。因此駕駛?cè)藛T在操縱船舶時(shí),要認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),盡量回避船舶長(zhǎng)時(shí)間在“轉(zhuǎn)速禁區(qū)”內(nèi)運(yùn)行,避免柴油機(jī)在有害轉(zhuǎn)速區(qū)段內(nèi)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),造成不必要的振動(dòng)加劇而帶來(lái)的損害。對(duì)于局部的振動(dòng),如管系的共振,可以改變管系的振動(dòng)慣性質(zhì)量和彈性(柔度)的大小及其分布情況,管系中任何振動(dòng)慣性質(zhì)量和彈性(柔度)的改變都可以變動(dòng)整個(gè)管系的自振頻率,從而避開(kāi)管系共振,達(dá)到減振目的。如某輪的柴油機(jī)柴油回油管由于振動(dòng)激烈,造成柴油回油管與高壓油泵回油管連接圓弧處幾次發(fā)生斷裂,漏油嚴(yán)重,甚至影響船舶作業(yè),后來(lái)在柴油回油管上加裝三角支撐,振動(dòng)情況得到明顯改善。這正是運(yùn)用改變振動(dòng)慣性質(zhì)量來(lái)避開(kāi)管系的共振。2.2系統(tǒng)運(yùn)行反應(yīng)產(chǎn)生的錯(cuò)誤船舶在出廠時(shí)廠方都會(huì)提供各種機(jī)械設(shè)備的使用說(shuō)明書(shū),說(shuō)明書(shū)中都有各種機(jī)械設(shè)備的使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值,這些標(biāo)準(zhǔn)值是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、制造人員無(wú)數(shù)次試驗(yàn)而得出的,應(yīng)該說(shuō)是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的最佳數(shù)值,除非我們能夠確信使用其他的數(shù)值對(duì)船舶運(yùn)行更加有利,否則不允許我們輕易的變動(dòng)。(1)柴油機(jī)的噴油壓力,噴油定時(shí),氣閥間隙是否符合要求。如柴油機(jī)的噴油壓力降低,不僅會(huì)影響柴油霧化質(zhì)量,而且會(huì)使噴油定時(shí)提早,燃燒惡化,工作粗暴,使柴油機(jī)振動(dòng)加劇,甚至造成氣缸積碳嚴(yán)重,活塞環(huán)密封不嚴(yán)漏氣,柴油機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)性下降,對(duì)船舶運(yùn)行十分不利。在實(shí)際工作中本人遇到過(guò)這種情況;某輪主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲音尖銳、振動(dòng)較大,排氣冒黑煙嚴(yán)重,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)噴油壓力僅為28Mpa,而按說(shuō)明書(shū)要求為35Mpa,對(duì)噴油壓力校正后主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),排氣冒黑煙現(xiàn)象改善。(2)各種部件的配合間隙和相對(duì)位置精度是船舶能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵。如柴油機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)部件的失中,不僅加劇磨損,而且還會(huì)產(chǎn)生敲缸、拉缸等故障,使船舶無(wú)法正常運(yùn)行。同樣配合間隙的過(guò)大、過(guò)小都會(huì)對(duì)機(jī)件運(yùn)行造成不利的影響。以拖輪上重要設(shè)備——絞纜機(jī)為例,某一新型絞纜機(jī)由于齒合間隙過(guò)大,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)件撞擊力大,不僅聲響異常,而且管系的固定螺絲、法蘭螺絲因振動(dòng)劇烈經(jīng)常松動(dòng),甚至導(dǎo)致船舶無(wú)法作業(yè)。而絞纜機(jī)剎車帶間隙過(guò)小,在放纜繩時(shí)同樣也會(huì)導(dǎo)致機(jī)體聲響異常,振動(dòng)過(guò)大。(3)各種螺栓的擰緊度是否符合說(shuō)明書(shū)的要求,軸系對(duì)中是否符合說(shuō)明書(shū)的要求。以管系法蘭螺栓為例,現(xiàn)在新造的船舶法蘭床墊一般都安裝尼龍墊,當(dāng)初次擰緊螺栓時(shí),由于尼龍墊存在一定彈性,螺栓擰緊度感覺(jué)已上緊。但由于船舶的振動(dòng),再加上尼龍墊存在老化現(xiàn)象,彈性會(huì)漸漸消失,螺栓會(huì)漸漸松動(dòng)。一旦螺栓產(chǎn)生松動(dòng),管系振動(dòng)會(huì)加劇,而振動(dòng)加劇會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致螺栓產(chǎn)生松動(dòng)。本人剛上新船時(shí)就遇到這種情況,而且還是滑油主管路法蘭螺栓松動(dòng),導(dǎo)致法蘭尼龍床墊沖破,滑油在高壓下大量泄漏,情形十分危險(xiǎn)。因此,在滑油管路法蘭上不要使用尼龍床墊。2.3船際機(jī)械運(yùn)行合理在船舶運(yùn)行過(guò)程中,總是伴隨著各種摩擦和振動(dòng),因此機(jī)械設(shè)備的各種標(biāo)準(zhǔn)值并不是一成不變,而是在不斷發(fā)生變化,當(dāng)超過(guò)一定數(shù)值時(shí),需要對(duì)其進(jìn)行維修。維修是為了保持船舶機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能正常發(fā)揮采取的技術(shù)措施,船舶航行期間進(jìn)行適時(shí)、充分的維修是保證船舶機(jī)械設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)的主要手段,同時(shí)也可以減少船舶的修理工程和費(fèi)用,它對(duì)延長(zhǎng)船舶壽命,提高船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性,保證船舶安全航行、控制振動(dòng)等有著直接關(guān)系。另外,船舶的振動(dòng)與管理者的操作有著密切的聯(lián)系。上述提到的轉(zhuǎn)速禁區(qū)的回避就是明顯例子。另外如果船舶在運(yùn)行時(shí),舵角變化過(guò)快、過(guò)大,油門突加突減都會(huì)使船舶振動(dòng)明顯加劇。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高(超速)時(shí),曲柄連桿機(jī)構(gòu)會(huì)由于轉(zhuǎn)速太高、慣性力過(guò)大,可能導(dǎo)致連桿螺栓斷裂,機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)。因此管理人員在操作過(guò)程中要嚴(yán)格遵守各項(xiàng)操作規(guī)程和公司規(guī)定的各項(xiàng)規(guī)章制度。3日常管理應(yīng)注意以下幾點(diǎn)船舶在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于船舶振動(dòng)問(wèn)題的注意事項(xiàng)有多種多樣,下面僅以本人遇到的實(shí)際情況,談一些在日常管理中值得注意事項(xiàng):3.1每40020080對(duì)于剛投入營(yíng)運(yùn)不僅的新船來(lái)說(shuō),要注意某些方面的維修間隔,以6L28HLX主機(jī)為例,主機(jī)底腳固定螺栓的松馳情況檢測(cè),最初安裝時(shí)為主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)100小時(shí),此后為每6000小時(shí);增壓器只在主機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)的100小時(shí)檢查螺栓帽的松馳情況;同樣測(cè)量主機(jī)曲臂的偏差只在最初的100小時(shí)進(jìn)行,此后作為每3000小時(shí)檢修。這是由于機(jī)械部件在剛裝配時(shí),各配合表面可能會(huì)不十分服帖。以主機(jī)底腳螺栓為例,其承受主機(jī)各缸周期性氣體力產(chǎn)生的傾覆力矩,如松動(dòng)將會(huì)使柴油機(jī)機(jī)座下面的墊床磨損,從而使機(jī)座局部下沉,導(dǎo)致曲軸臂距差的變化,影響曲軸的受力狀態(tài),當(dāng)松動(dòng)的螺栓數(shù)量增多時(shí),還會(huì)加劇主機(jī)的振動(dòng),嚴(yán)重的可能使機(jī)座位移。3.2中間軸承滲油機(jī)油能使各運(yùn)動(dòng)部件得到充分潤(rùn)滑,減少各機(jī)件的摩擦,從而有效減輕船舶振動(dòng)。以本人遇到的實(shí)際情況為例:某輪剛出廠運(yùn)轉(zhuǎn)不久,中間軸承最后一道軸承出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。起初懷疑可能軸承安裝不正或軸承油封漏油。后來(lái)對(duì)整個(gè)軸系作仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn),船廠工人在出廠對(duì)軸系中的萬(wàn)向節(jié)加過(guò)牛油不到位。后來(lái)重新給萬(wàn)向節(jié)加注足量牛油,滲油現(xiàn)象消失。事后分析,由于軸系萬(wàn)向節(jié)加注牛油不到位,萬(wàn)向節(jié)潤(rùn)滑不足,影響十字軸的滑動(dòng),導(dǎo)致軸系振動(dòng)加劇,最后一道軸承滲油。3.3油機(jī)各缸排溫上升,增壓壓力大有些細(xì)小的保養(yǎng)工作看起來(lái)不十分起眼,但同樣十分重要,比如說(shuō)各種濾器的清洗工作。某輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)些油機(jī)各缸排溫逐漸升高,同時(shí)增壓器也出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。起初懷疑螺旋槳打槳,但觀察柴油機(jī)各儀表數(shù)值的變化,柴油機(jī)的增氣壓力反而有所降低,經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)增壓器進(jìn)口濾網(wǎng)被嚴(yán)重堵塞,造成柴油機(jī)進(jìn)氣量減少,使燃油得不到充分燃燒,造成排溫升高,增壓器發(fā)生喘振,清洗增