第一章 現(xiàn)代船舶維修

《輪機維護與修理》MarineMachineryMaintenance＆Repair課程簡介《輪機維護與修理》是航海類輪機工程專業(yè)的主要專業(yè)類課程，也是主干課。具有很強的實踐性，是《STCW78/95公約》規(guī)定所劃分的7項職能之一。它主要闡述船舶輪機維護和修理以及現(xiàn)代維修理論，介紹有關(guān)船機修造的工藝基礎(chǔ)知識與實用技術(shù)，使學生比較全面地了解我國的修船制度及現(xiàn)代船機修造新工藝、新技術(shù)的應用概況，掌握相關(guān)領(lǐng)域的理論知識的能力，為將來從事高級輪機管理的船機設(shè)備自修、監(jiān)修和監(jiān)造工作打下初步基礎(chǔ)。

教學要求1、熟悉現(xiàn)代維修理論，掌握故障和故障模式的概念；了解輪機故障分類與統(tǒng)計；掌握故障規(guī)律并指導維修保養(yǎng)；掌握故障影響因素；掌握可靠性、維修性的概念。2、掌握液壓試驗、著色探傷、熒光探傷的基本原理與應用；掌握性能參數(shù)監(jiān)控方法和故障診斷技術(shù)。3、掌握典型零部件的常見失效形式、部位、檢測與修理方法；4、通過本課程的學習，進一步掌握船舶維修保養(yǎng)工作的組織管理方法以及分析解決問題的能力。

第一章船機故障與維修

正常Normal

故障跡象Failure

異常狀態(tài)Accident（故障、事故、災難性事故）

維修Maintenance

恢復正常Normal。第一節(jié)維修科學一、船機故障故障是指船舶系統(tǒng)、設(shè)備、機械或其零部件原有功能的喪失。它是一個廣義的喪失功能或功能障礙的狀態(tài)。船機故障是指船舶系統(tǒng)、設(shè)備、機械或其零部件規(guī)定功能的喪失。內(nèi)在因素(如設(shè)計、材料、制造和安裝工藝等)和外部工作條件(如負荷、維護管理、環(huán)境等)的影響（二）故障分類按故障對船舶營運的影響分類按故障發(fā)生和演變過程的特點分類按故障的原因分類按故障的性質(zhì)分類1.按故障對船舶營運的影響分類(1)船舶不停航的局部故障因局部故障導致船機設(shè)備的功能部分喪失，不需停航修理，可在航行中進行故障處理。例如，更換主機某缸的噴油泵。(2)船舶短時間停航的重大故障由于嚴重的故障便船機設(shè)備的功能喪失，必須停航，爭取短時間內(nèi)通過船員自修或采用更換備件等措施排除故障。例如，主機某缸發(fā)生嚴重的拉缸故障，停機檢修或?qū)嵤┓飧状胧?，修后繼續(xù)航行。有的國家對停航時間規(guī)定：貨船不超過6h，客船不超過2h。(3)船舶長時間停航的全局性故障異常嚴重的故障導致船機設(shè)備的功能喪失，造成船舶喪失航行能力，需要進廠進行長時間的修理。例如，主機曲軸折斷、尾軸或中間軸折斷、螺旋槳損壞和船舶擱淺、船體破損等。2.按故障發(fā)生和演變過程的特點分類

(1)漸進性故障船機設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)，配合件的損耗(如磨損、腐蝕、疲勞和材料老化等)累積使其性能逐漸變壞而發(fā)生的故障。這類故障通過連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測可有效地防止故障發(fā)生。柴油機活塞環(huán)—氣缸套的磨損和曲軸—軸承的磨損以及管子腐蝕穿孔等均屬此類故障。(2)突發(fā)性故障因外界隨機因素或材料內(nèi)部的潛在缺陷引起的故障，且無故障先兆，難以預測。例如，主機自動停車、螺旋槳槳葉折斷等。(3)波及性故障或稱二次故障，是由于船機的某種故障引發(fā)的更大的故障，無法預測和防止。例如，發(fā)電柴油機連桿螺栓脫落或斷裂引起連桿、活塞、氣缸套和氣缸蓋甚至機體的破壞，俗稱連桿伸腿。(4)斷續(xù)性故障設(shè)備在某一時間呈故障狀態(tài)，而在另一時間功能又自行恢復的故障，即故障反復發(fā)生。例如，電器開關(guān)接觸不良。3.按故障的原因分類

(1)結(jié)構(gòu)性故障船機設(shè)備因結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷、計算上的錯誤或選材不當?shù)葘е碌墓收?。如柴油機氣缸套上部凸緣根部因設(shè)計上受力不當和制造工藝不良引起的凸緣根部多發(fā)性裂紋，甚至缸套斷裂。(2)工藝性故障由于制造、安裝質(zhì)量不佳或質(zhì)量檢驗不嚴等引發(fā)的故障。例如，軸系校中安裝質(zhì)量不良引起的軸系振動、軸承發(fā)熱或過度磨損等。(3)磨損性故障在正常工作條件下長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的故障。由于長期運轉(zhuǎn)，船機零件磨損使其性能參數(shù)逐漸達到極限值，船機性能變壞而發(fā)生故障。例如，由于過度磨損活塞—氣缸間隙過大而產(chǎn)生敲缸、竄氣等故障。(4)管理性故障由于維護保養(yǎng)不良或違章操作等造成的故障。例如，滑油長期不化驗、不更換，變質(zhì)滑油引起軸瓦合金熔化的故障。

4.按故障的性質(zhì)分類(1)人為故障由于操作人員管理不良或行為過失引起的故障。這是不容忽視的故障，目前在船上它已占80%以上，成為故障的主要原因。(2)自然故障由于船舶機械工作環(huán)境變壞，使用條件惡劣，結(jié)構(gòu)和材料缺陷，制造和安裝不良等造成的故障。例如，上述各類故障。（三）故障發(fā)生前的征兆

1.船機性能方面2.船機外觀顯示方面1.船機性能方面

(1)功能異常表現(xiàn)為起動困難，功率不足，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，自動停車，劇烈振動等。(2)溫度異常表現(xiàn)為油、水溫度過高或過低，排煙溫度過高，軸承發(fā)熱等。(3)壓力異常表現(xiàn)為燃油、滑油、冷卻水壓力失常，掃氣壓力、壓縮壓力和爆發(fā)壓力不正常等。(4)示功圖異常柴油機作功不正常，測試出的示功圖圖形異常，計算出的氣缸功率不符合要求。2.船機外觀顯示方面

(1)外觀反常船機運轉(zhuǎn)中油、水、氣等有跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象。排煙異常，如冒黑煙、藍煙或白煙等。(2)消耗反常運轉(zhuǎn)中燃油、滑油和冷卻水的消耗量過多，或不但不消耗反而增加。例如曲柄箱油位增高。(3)氣味反常在機艙內(nèi)嗅到橡膠、絕緣材料的“燒焦味”，變質(zhì)滑油的刺激性氣味等。(4)聲音異常在機艙聽到異常的敲擊聲。如柴油機的敲缸聲、拉缸聲，增壓器喘振聲。此外還有螺旋槳鳴音及各種工作不正常的聲音等。（四）故障模式故障模式是指妨礙產(chǎn)品完成規(guī)定任務的某種可能方式，即產(chǎn)品的故障或失效的表現(xiàn)形式。船舶機械的故障模式有磨損、腐蝕、疲勞破壞等；電器的故障模式有短路、漏電、電路不通等。產(chǎn)品的故障模式可能是單一的，也可能是綜合的。并且產(chǎn)品的故障模式也并非固定不變

（五）故障規(guī)律故障率λ(t)是反映系統(tǒng)、設(shè)備、機械或零部件在給定工作時間內(nèi)由完好狀態(tài)轉(zhuǎn)向故障狀態(tài)的概率

故障率規(guī)律：故障率與時間的規(guī)律關(guān)系，其曲線稱故障率規(guī)律曲線。典型的故障率規(guī)律曲線是“浴盆曲線”

按故障發(fā)生的時間分為三個階段

并非所有的機械、設(shè)備等產(chǎn)品的故障率規(guī)律都是呈浴盆曲線關(guān)系，五種故障率曲線。1.早期故障期又稱磨合期，是船機投入使用的初期。特點是故障率較高，但隨使用時間的延長而迅速下降。主要是由于設(shè)計、制造的缺陷及操作不熟練、不準確和使用條件不適等造成的。通過調(diào)試、磨合、修理和更換有缺陷的零件等使故障率很快降低，運轉(zhuǎn)趨向穩(wěn)定。2.隨機故障期或稱偶然故障期，是指早期故障期之后磨損故障期之前的一段時間。特點是：(1)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，故障率低，近于恒定，與使用時間關(guān)系不大。(2)出現(xiàn)的故障為偶然因素引起的隨機故障，主要是設(shè)計、制造中的潛在缺陷、操作差錯、維護不良和環(huán)境因素等引起的故障。不能通過調(diào)試消除，也不能用定期更換零部件來預防，所以隨機故障是難以預料的。(3)隨機故障期較長，是船舶機械的主要使用期，也是進行可靠性評估的時期。3.磨損故障期或稱晚期故障期，在船舶機械壽命的后期出現(xiàn)。特點是故障率隨時間的延長而迅速升高，是由于磨損、腐蝕、疲勞和老化造成的。如果在磨損故障期開始前進行修理或更換備件，則可延長隨機故障期，推遲磨損故障期。

曲線A、B有明顯的磨損故障期，通常顯示機械設(shè)備發(fā)生磨損、疲勞和材料老化等故障，可采用定時維修方式延長使用壽命期。往復式發(fā)動機的氣缸、軸承，船體和飛機機體等大量單體部件具有此種故障規(guī)律。

曲線C無明顯的磨損故障期，故障率隨時間延長緩慢增加。航空渦輪發(fā)動機等機械設(shè)備具有此種故障率規(guī)律，可依設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)確定檢修時間。

曲線D、E、F顯示產(chǎn)品在整個壽命期中故障率為常數(shù)，無需進行定時維修。復雜的電子設(shè)備等具有這類故障率規(guī)律。（六）故障的人為因素典型人機系統(tǒng)船舶的綜合可靠度取決于船體、船機固有的可靠度和船員的工作可靠度。船舶海損、機損等事故的原因，約80%是人為因素造成的制訂《國際安全管理規(guī)則》、修訂《STCW公約》(海員培訓、發(fā)證和值班標準國際公約)的目的：以公約的形式強制實施，以減少和防止海上事故的發(fā)生。二、維修科學的概念維修是對船舶機械和設(shè)備維護與修理的統(tǒng)稱。維護或稱技術(shù)保養(yǎng)，是為了保持船舶機械和設(shè)備的技術(shù)性能正常發(fā)揮所采取的技術(shù)措施；船舶修理或稱修船，是當船舶機械和設(shè)備的性能下降、狀態(tài)不良或發(fā)生故障而失效時，為了保持或恢復其原有的技術(shù)性能所采取的技術(shù)措施。維修科學

維修科學是以現(xiàn)代科學技術(shù)為基礎(chǔ)，由多門學科綜合而成的維修理論，適用于各行業(yè)機械設(shè)備維修的通用科學。

全壽命包括：論證、設(shè)計、制造、使用和淘汰五個階段

全壽命維修是由維修論證、可靠性與可維修性設(shè)計、可維修性檢驗、維護與修理、淘汰處理等部分組成的。

對于故障與維修的研究形成了維修科學，即與故障作斗爭的科學。維修科學是以可靠性理論與可維修性理論作為重要的理論基礎(chǔ)。可靠性理論是研究故障規(guī)律的理論；可維修性理論是研究如何易于發(fā)現(xiàn)和排除故障的理論。維修科學是一門獨立的綜合性的通用科學?，F(xiàn)代預防維修

預防維修是指為了防止機械設(shè)備發(fā)生故障，在故障發(fā)生前有計劃地進行一系列的維修工作?，F(xiàn)代預防維修是基于圖1-2的六種故障率規(guī)律曲線，采用以下三種維修方式：1.定時維修方式2.視情維修方式3.事后維修方式

定時維修方式定時維修是按照規(guī)定的時限(或期限)對機械、設(shè)備進行拆卸、檢驗和維修，以防止故障的發(fā)生。應具備的條件：(1)故障率曲線有明顯的磨損故障期，如圖1-2中A、B型故障率曲線，不適于發(fā)生偶然性故障的設(shè)備；(2)設(shè)備的無故障生存期要足夠大，即正常使用期較長，否則無維修的必要；(3)采用其他任何維修方式均不適宜的設(shè)備。特點：針對性和準確性不高，有時不僅無效，甚至有害，可靠性不很高和維修工作量大、費用高。對設(shè)備的監(jiān)控是階段性的和不連續(xù)的是現(xiàn)代預防維修中不可缺少的維修方式

視情維修方式

視情維修或稱按狀態(tài)維修，是指對機械、設(shè)備不確定維修期，而是通過不斷地監(jiān)控設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況和定量分析其狀態(tài)資料，按照實際情況來確定維修時間，從而避免故障發(fā)生。應具備的條件：(1)設(shè)備的故障率曲線應具有進展緩慢的磨損故障期，以便監(jiān)測到故障信息后來得及采取防止故障發(fā)生的措施；(2)具有能夠反映設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的參數(shù)、參數(shù)標準或標準圖譜，以便準確地診斷設(shè)備的故障；(3)具有視情設(shè)計的設(shè)備結(jié)構(gòu)，為進行視情維修提供必要的條件，如設(shè)備上有安裝傳感器的孔、口等；(4)視情維修是以現(xiàn)代化的監(jiān)控手段和故障診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，因此需具備先進的原位無損檢測裝置及與電子計算機相連的終端顯示裝置等，以進行保護、預警，防止故障發(fā)生。特點：維修的針對性強；可有效地預防故障和充分地利用設(shè)備的工作壽命；維修工作量和費用均少是理想的預防維修方式事后維修方式

事后維修是在設(shè)備發(fā)生故障后才進行的維修；事后維修也絕非等待故障的發(fā)生適用于故障不直接危害使用安全且仍保持基本功能的設(shè)備，或采用預防維修不經(jīng)濟的耗損性設(shè)備。特點：是一種非預防性的維修方式是預防維修體系中的補充維修方式的選擇

一般應選用視情維修方式或定時維修方式其發(fā)生不危及安全的故障，即偶然性故障時采用事后維修方式經(jīng)過精確計算有規(guī)定使用壽命的零部件或設(shè)備采用定時維修大多數(shù)設(shè)備和零部件逐步采用視情維修與定時維修相結(jié)合的方式一個復雜設(shè)備中的不同項目，可依具體情況分別選用不同維修方式；同一項目可采用一種或多種維修方式?？煽啃耘c可維修性概念

可靠性理論是研究設(shè)備故障的宏觀與微觀規(guī)律，提高設(shè)備可靠性的學科，是現(xiàn)代維修科學的重要基礎(chǔ)理論?？煽啃岳碚摓樵O(shè)計出不易發(fā)生或較少發(fā)生故障的機械和設(shè)備奠定了基礎(chǔ)，機械和設(shè)備的可靠壽命為確定維修中的最佳維修間隔期、備件數(shù)量等提供可靠的依據(jù)，故障機理和故障分析技術(shù)為修復故障做了充分的準備?？删S修性理論是研究維修的宏觀和微觀規(guī)律，為設(shè)計出容易維修保養(yǎng)的機械和設(shè)備提供科學依據(jù)，是現(xiàn)代維修科學的重要基礎(chǔ)理論?？煽啃愿拍?/p>

定義：產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時間、規(guī)定的條件下完成規(guī)定的功能的能力。可靠性是反映產(chǎn)品耐用和可靠程度的一種性能?？煽啃允钱a(chǎn)品固有的特性之一，是產(chǎn)品的功能隨時間的延長保持穩(wěn)定的程度。規(guī)定的時間是指產(chǎn)品的使用期和貯存期；規(guī)定的條件是指產(chǎn)品的環(huán)境條件、使用條件、維修條件和工作方式等；規(guī)定的功能是指產(chǎn)品設(shè)計時所賦予的工作性能規(guī)定的功能是指產(chǎn)品設(shè)計時所賦予的工作性能固有可靠性、使用可靠性可靠性概念

可靠性研究的內(nèi)容：可靠性理論、