某型挖泥船振動測試案例

2017-11-09 15:52:35 閱讀次數:2496

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摘要:某型挖泥船載量大,船舶總長百餘米,在挖泥船施工過程中,駕駛室出現振動大的問題。北京東方所測試工程師通過測試手段确定了振源并提出了整改建議。

關鍵詞:挖泥船,振動測試


1 概況

某型挖泥船載量大,船舶總長百餘米,在挖泥船施工過程中,駕駛室出現振動大的問題。北京東方所測試工程師通過測試手段确定了振源并提出了整改建議。

2 測試目的

根據現場人員反映,挖泥船在施工過程中,出現振動過大的現象。由于船機設備比較多且結構複雜,無法判斷振源位置。本次試驗的目的就是通過對船機設備施工過程中的振動信号進行采集,通過數據分析,判斷振源的位置。

3 測試設備

根據本次測試要求,測試系統包括東方所INV3062C采集儀,INV9822傳感器數隻,INV9314力棒,筆記本電腦等

4 測點布置

根據施工過程,測試工況分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個過程。

根據現場人員反饋的情況,挖泥船在現場施工過程中,駕駛台振動較大。因此,在駕駛室的駕駛台和挖泥控制台固定位置處進行測點布置和數據采集。測點位置如圖4-1、4-2所示,X方向為船行進方向,Y方向為水平方向,Z方向為垂直方向。


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圖4-1 駕駛台測點

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圖4-2 挖泥控制台測點


5數據分析

根據施工過程,測試工況分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個過程。對整個施工過程中采集的數據進行數據分析。


5.1挖泥工況

挖泥工況下,對測試數據進行時域分析。可以發現在挖泥過程中,駕駛台和挖泥控制台Z方向的振動幅值明顯增大,如圖5-1所示。

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圖5-1 挖泥工況時域分析

 

截取挖泥工況下的穩定工況的數據進行時域分析,可以發現駕駛台Z方向振動有效值是其他方向的3倍左右,挖泥控制台Z方向振動有效值是其他方向的4倍左右,如圖5-2所示。

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圖5-2 挖泥工況時域分析

 

挖泥工況下,對測試數據進行頻域分析。可以發現在挖泥過程中,振動頻譜中主導頻率與耙臂泵相關頻率和高壓沖水泵葉片頻率一緻,如圖5-3所示。

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圖5-3 挖泥工況頻域分析


挖泥工況下,對測試數據進行三維譜陣分析。可以發現在挖泥過程中,挖泥控制台Z方向的振動主要頻率與高壓沖水泵葉片頻率一緻,如圖5-4所示。

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圖5-4 挖泥工況三維譜陣分析


5.2 滿載航行工況

滿載航行工況下,對測試數據進行時域分析。可以發現在航行過程中,駕駛台和挖泥控制台Y、Z方向的振動幅值相對增大,偶爾出現的船體沖擊振動是由于海浪較大導緻,如圖5-5所示。

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圖5-5 滿載航行工況時域分析

 

截取滿載航行工況下的穩定工況的數據進行時域分析,可以發現駕駛台和挖泥控制台Y方向的振動有效值較大,如圖5-6所示。

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圖5-6 滿載航行工況時域分析

 

滿載航行工況下,對測試數據進行頻域分析。可以發現在航行過程中,振動頻譜中主導頻率與推進螺旋槳葉片頻率一緻,如圖5-7所示。

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圖5-7 滿載航行工況頻域分析

 

滿載航行工況下,對測試數據進行三維譜陣分析。可以發現在航行過程中,駕駛台和挖泥控制台Y方向的振動主導頻率與推進螺旋槳葉片頻率一緻,如圖5-8所示。

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圖5-8 滿載航行工況三維譜陣分析


5.3 艏吹工況

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圖5-9 艏吹工況


艏吹工況下,對測試數據進行時域分析。可以發現在艏吹過程中,駕駛台和挖泥控制台Z方向的振動幅值明顯增大,如圖5-10所示。

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圖5-10 艏吹工況時域分析


截取艏吹工況下的穩定工況的數據進行時域分析,可以發現駕駛台和挖泥控制台Z方向的振動有效值較大,如圖5-11所示。

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圖5-11 艏吹工況時域分析

 

艏吹工況下,對測試數據進行頻域分析。可以發現在艏吹過程中,振動頻譜中主導頻率與艙内泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一緻,如圖5-12所示。

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圖5-12 艏吹工況頻域分析

 

艏吹工況下,對測試數據進行三維譜陣分析。可以發現在艏吹過程中,挖泥控制台Z方向的振動主導頻率與艙内泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一緻,如圖5-13所示。

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圖5-13 艏吹工況三維譜陣分析


5.4 空載航行工況

空載航行工況下,對測試數據進行時域分析。可以發現在航行過程中,駕駛台和挖泥控制台Y、Z方向的振動幅值相對增大,偶爾出現的船體沖擊振動是由于海浪較大導緻,如圖5-14所示。

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圖5-14 空載航行工況時域分析

 

截取空載航行工況下的穩定工況的數據進行時域分析,可以發現駕駛台和挖泥控制台Y方向的振動有效值較大,如圖5-15所示。

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圖5-15 空載航行工況頻域分析

 

航行工況下,對測試數據進行三維譜陣分析。可以發現在航行過程中,駕駛台和挖泥控制台Y方向的振動主頻與推進螺旋槳葉片頻率一緻,如圖5-16所示。

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圖5-16 空載航行工況三維譜陣分析

 

綜上,挖泥船在施工過程中,駕駛室内的振動頻率彙總如表5-1所示。由于高壓沖水泵、艙内泥泵的驅動電機都為變頻電機,可在一定範圍内調節電機轉速,表中的頻率隻是測試時刻的頻率(具體數據均略去)。


表5-1 不同工況下的振動頻率

序号

工況

主要振動頻率

方向

1

挖泥

同耙臂泵相關頻率

同高壓沖水泵葉片頻率

Z

2

滿載航行

同推進螺旋槳葉片頻率

Y

3

艏吹

同艙内泥泵葉片頻率

同高壓沖水泵葉片頻率

Z

4

空載航行

同推進螺旋槳葉片頻率

Y

 

5.5 高壓沖水泵分析

艏吹工況下,根據《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》标準要求對高壓沖水泵進行振動測試分析數據。

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圖5-17 高壓沖水泵振動時域波形

 

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圖5-18 高壓沖水泵振動時域分析

 

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圖5-19 高壓沖水泵振動時域有效值分析

 

通過對高壓沖水泵振動數據的分析,發現高壓沖水泵各向振動有效值均超過了标準要求

 

5.6 泥泵分析

艏吹工況下,根據《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》标準要求對泥泵進行振動測試并分析數據。

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圖5-20 泥泵振動時域有效值分析


通過對泥泵振動數據的分析,左右泥泵各向振動有效值均符合标準要求。

 

6.結論

(1)     整個施工過程分為挖泥、滿載航行、艏吹、空載航行四個工況,駕駛室振動大主要出現在挖泥和艏吹工況下;

(2)     施工期間駕駛室的振動主要是泥泵和高壓沖水泵工作時葉片的振動頻率導緻;

(3)     泵振動大小與泵的負載有關,泵負載影響因素主要有轉速、真空度、泵内介質密度、流速等;

(4)     根據《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》标準,高壓沖水泵的振動級别不符合标準;左右泥泵的振動級别符合标準。

 

7.建議

(1)     增加挖泥船駕駛室的結構阻尼

阻尼材料可以吸收系統振動的能量,使自由振動的振幅衰減,對于強迫振動的振幅有抑制作用。

(2)     增加泵隔振裝置或駕駛室隔振裝置

用具有彈性的隔振裝置,将振動的泵(振源)與地基隔離,以便減少振源通過地基影響周圍的設備,這是主動隔振方式;将需要保護的設備與振動的地基隔離,使其不受振源的影響,這是被動隔振方式。集控室采用的是被動隔振方式,隔振效果顯著。

(3)     檢查高壓沖水泵。