許文進，樊曉江

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214431 )

智能柴油機的飛速發(fā)展，軸承磨損檢測系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛運用于智能柴油機中，本公司承接的修造船舶中也多次遇到此類柴油機，由于不了解軸承磨損檢測系統(tǒng)，按常規(guī)修理主軸承軸瓦后，主機無法正常啟動，只能緊急邀請服務商來解決難題。在船舶修造質量、船期保障方面給船東留下了負面印象，也增加了本公司修理成本，公司因此多次放棄此類柴油機主軸瓦的拆檢、修理工程。經(jīng)過多方努力，完成了公司造船項目中船舶柴油機軸承磨損的安裝調試，總結形成相關技術資料。

1 主機軸磨損監(jiān)測系統(tǒng)的作用

曲軸是柴油機重要部件之一，曲軸在工作時受力情況較為復雜，它在周期變化的氣體壓力、慣性力以及力矩的共同作用下產(chǎn)生交變應力，并發(fā)生扭轉和彎曲振動，引起附加振動應力。同時，曲軸形狀復雜，其橫斷面沿軸線方向急劇變化，存在嚴重的應力集中現(xiàn)象，這些應力作用在曲軸頸上，曲軸頸和主軸承瓦是相對運動件，曲軸頸的硬度高于主軸承瓦硬度，所以曲軸頸和主軸承瓦的磨損主要體現(xiàn)在軸瓦上(特別是下瓦)；伴隨柴油機長期運轉會使主軸承軸瓦產(chǎn)生磨損，進而使曲軸的軸線發(fā)生變化，嚴重的會引起主軸承過熱嚴重，甚至燒損，造成柴油機停車。為了避免這種情況的發(fā)生，就必須對曲軸的工作狀況進行檢測，常規(guī)的檢測方法是定期檢查柴油機曲軸軸頸，測量曲軸曲柄臂差，通過曲軸曲柄臂差的變化來反映曲軸中心線的變化，如果發(fā)現(xiàn)超出軸承磨損極限值，則必須對軸承進行修理。這種檢測方法必須要在主機停泊狀態(tài)下進行，具有滯后性，而軸承磨損監(jiān)測系統(tǒng)則實現(xiàn)了對曲軸、十字頭、曲柄銷工作狀況的實時檢測，為主軸承修理提供了依據(jù)。

2 柴油機軸磨損監(jiān)測系統(tǒng)基本原理

柴油機主軸承、曲柄銷軸承和十字頭軸承的承載部分，任意微小變化都會導致一個或者多個十字頭的下止點位置發(fā)生變化。監(jiān)測系統(tǒng)是利用位置傳感器測量出柴油機各缸十字頭滑塊下止點位置的細微變化，并以此推斷當前軸承的磨損狀況。軸承磨損檢測系統(tǒng)工作流程[1]：信號獲取→柴油機轉速補償→去除干擾(濾波)→偏差計算→信號分析和評估。如果是曲柄銷軸承或者是十字頭軸承磨損，那么該缸的2個監(jiān)測探頭下止點位置同時會發(fā)生變化，而如果是主軸承磨損，則該主軸承上安裝的臨近2個缸的監(jiān)測探頭的下止點位置都會發(fā)生變化。

3 某型軸承磨損監(jiān)測系統(tǒng)的安裝與調試

3.1 傳感器的安裝

軸承磨損監(jiān)測探頭分別設置于每個缸的十字頭滑塊下方，每個缸2個滑塊下方各安裝1個探頭。探頭有專用支架，支架安裝于主機高壓油泵側導板的下方，探頭的編號順序是從主機的第1缸開始，如圖1所示，第1缸有2個探頭，分別是1.1、1.2……第7缸是7.1、7.2。

圖1 探頭編號順序示意圖

安裝按圖2所示，具體安裝步驟如下。

1)軸承磨損監(jiān)測探頭與支架通過螺紋連接，如圖2所示。先將支架的鎖緊螺栓松開，探頭監(jiān)測面朝上，順著調節(jié)螺紋旋進支架，探頭監(jiān)測面旋出頭即可，用手旋緊支架的鎖緊螺栓(不用扳手)，注意保護探頭監(jiān)測面及數(shù)據(jù)線插口不受損。

2)柴油機正車盤車，將要安裝的曲柄臂盤至下止點，裝上帶有探頭的支架，并做好支架螺栓的保險。

3)將軸承磨損探頭慢慢向十字頭滑塊旋進，用檢測墊片(如圖3所示)調整探頭與滑塊間的間隙(如圖4所示)，確保十字頭滑塊與探頭間的間隙為3 mm，此為初調。

4)接上數(shù)據(jù)線，注意數(shù)據(jù)線接口應對準。扳緊鎖緊螺栓，數(shù)據(jù)線鋪設保護，以確保盤車不碰主機曲柄臂。依次安裝各缸的主機軸磨損探頭。

圖2 安裝示意圖

圖3 檢測墊片

圖4 間隙調整

3.2 軸承磨損監(jiān)測儀的操控界面介紹

柴油機曲柄臂箱內(nèi)各缸的探頭安裝好后，檢查接線箱，電纜連接正確，給軸承磨損檢測系統(tǒng)供電，打開顯示屏，輸入密碼，跳出主界面。主界面介紹如圖5所示。

1-標定確認按鈕； 2-信號模式選擇； 3-主機發(fā)火順序； 4-傳感器峰值；5-傳感器實時位置數(shù)值；6-傳感器安裝正確位置區(qū)間；7-單位選擇；8-傳感器位置編號。圖5 主界面

使柴油機正車方向盤車2圈，軸承磨損探頭會自動記錄探測到距滑塊的實際位置距離，并換算成電信號在主界面上顯示。每個活塞向下移動時，相對應汽缸中的2個滑塊也向下移動，初調后一般會出現(xiàn)A、B、C、D、E、F 6種狀態(tài)，如圖6所示。以圖6條塊標識傳感器的輸出位置。

圖6 狀態(tài)圖

A為活塞沒有移動到傳感器設置的位置(傳感器沒感應到滑塊位置)；B為活塞向下運動，但沒有到達正確的位置；C為活塞向下運動，接近正確的位置；D為活塞往下運動，到達正確位置；E為達到正確位置后，活塞向上運動；F為活塞往下運動，越過了正確位置，探頭與滑塊間的間距太小。

如果傳感器位置初調精確，那么這些條塊將如圖6中D狀態(tài)所示，隨著柴油機的運動，條塊也會跟隨變化(柴油機快速運動時會顯示不出條塊變化)。

3.3 軸承磨損監(jiān)測探頭的調整方法及界面設置

1)確定調整方向。主界面中記錄各探頭顯示的傳感器峰值，峰值在13～15 mA間為安裝合格。探頭距滑塊的距離越大，監(jiān)測顯示的峰值越小；反之，探頭距滑塊的距離越小，監(jiān)測顯示的峰值越大。如圖6中，D、E 2種狀況就不需要再調整。A、B、C 3種狀況屬于滑塊距探頭的間距太大，應調小探頭與滑塊的距離，探頭應順時針旋轉往上抬；F屬于滑塊與探頭的間距太小，應調大探頭與滑塊的距離，探頭應逆時針旋轉往下降。

2)確定調整距離。根據(jù)各探頭顯示的傳感器峰值來決定探頭抬高或下降量。從實踐經(jīng)驗中得出，當探頭旋轉1圈，探頭的監(jiān)測變化量為3 mA，依次類推可得出1/4圈為0.75 mA，1/2圈為1.50 mA，3/4圈為2.25 mA。用簡單的數(shù)學方式表示：1=3.00 mA；1/4=0.75 mA；1/2=1.50 mA；3/4=2.25 mA。

同樣可以用簡單的數(shù)學計算方法確定探頭調整距離。

(1)案例1：某缸的傳感器峰值為10.25 mA，請確定探頭調整距離。

解： 14-10.25=3.75 mA (式中14為傳感器安裝正確位置區(qū)間值)。

(2)案例2：某缸的傳感器峰值為16.25 mA，請確定探頭調整距離。

解：14-16.25=-2.25 mA(式中14為傳感器安裝正確位置區(qū)間值)。

可以得出調整值為-2.25 mA，探頭調整距離為-3/4，即探頭逆時針旋轉3/4圈。

3)探頭調整。依據(jù)主界面顯示的傳感器峰值，確定需要微調的探頭編號，并分析出探頭調整方向及調整距離，作好記錄。待柴油機主滑油泵停止12 h后打開相關缸的道門，柴油機正車盤車至該曲柄臂左平位置，人員戴好腳套進入曲柄臂箱，卸去探頭數(shù)據(jù)線接頭，松開探頭的鎖緊螺栓，用記號筆在探頭的監(jiān)測端面畫一橫線，以便辨別出探頭旋轉角度，根據(jù)分析記錄調整旋轉好探頭，緊固鎖緊螺栓，插上數(shù)據(jù)線接頭，檢查各緊固件的保險合格后出機。

4)所有探頭微調結束后再次正車盤車2周，當主界面中記錄各探頭顯示的傳感器峰值都在13～15 mA為微調合格。然后點擊“標定確認”按鈕，在彈出的對話框中點擊確認“YES”，在彈出的對話框內(nèi)先點擊全選“ALL”，再點擊確認“OK”，在跳出的對話框內(nèi)點擊“OK”，標定完成?？梢赃M入“LEARNING”界面。

5)依次點擊下列按鈕，進入“LEARNING”界面。點擊“STARET”按鈕，在跳出的對話框中點擊“OK”按鈕，系統(tǒng)進入學習模式，系統(tǒng)將自動學習500 h，不再需要外部指令輸入。

4 檢修中注意事項

1)設立500 h的“學習階段”，就是為了獲得在不同轉速區(qū)域相應轉速對應的參考值。在柴油機運轉的第1個1 000周，軸承磨損監(jiān)測系統(tǒng)取樣測得1 000個距離值，由此計算得到1個平均值作為“1 000取樣參考值”。在接下來的“學習階段”，對應于每個設定的轉速點，系統(tǒng)會以50 h為一周期，自動取樣作為相應轉速的參考值，值與“1 000取樣參考值”相比較超過0.2 mm，就會觸發(fā)“學習警報”，在某些不確定情況或程序中算法的限制都會偶爾出現(xiàn)誤報警，當不太精確的“參考值”沒有更新前，也會出現(xiàn)誤報警。在500 h的“學習階段”出現(xiàn)以上報警時，首先檢查各軸承溫度是否異常，其次檢查各監(jiān)測探頭是否有松動或線接頭是否異常，如果都正常我們把它視為“學習階段誤報警”，只要復位報警即可。如果檢查各缸確實有異常狀況，則必須消除故障，重新進行監(jiān)測探頭安裝調試。

2)柴油機停止時，系統(tǒng)電源不必關閉。在500 h的學習模式階段，只有柴油機轉速高于20%額定轉速才自動計時，所以在停泊狀態(tài)下是否關閉電源對學習模式計時沒有影響。

5 結束語

軸承磨損檢測系統(tǒng)實現(xiàn)了柴油機曲軸和主軸承工況的實時監(jiān)測，必將在柴油機中廣泛使用，由于系統(tǒng)設計原因，該系統(tǒng)在柴油機曲軸維護檢修過程中需要往往重新設定調整，文章介紹了某種軸承磨損檢測系統(tǒng)安裝、調試的方法及注意事項，為船舶輪機管理人員及修理者提供一定的啟發(fā)和幫助。