从轮机工程视角认识液压技术

吴勇朱林志

摘要：液压技术在十八世纪末诞生以来，已经伴随着科学技术的发展获得了较为广阔的发展空间。液压技术在工程建设领域有着非常广泛的应用，其中在轮机工程领域也受到了施工和使用方的欢迎。本文研究为液压设备的优化改造提供了一定的参考价值。

关键词：轮机工程；液压技术；应用

液压技术发展中，具有标志性的事件是上世纪英国制造的世界第一台水压机。之后在300年多的发展中，液压控制技术得到了很好的推广应用。在上世纪三十年代在战争中应用于武器装备中后，更是得到了各国的高度重视和着力推动。在上个世纪的六十年代之后，液压技术向民用领域普及和使用。特别是在计算机技术、空间技术等相关学科的技术发展支持下，液压技术在轮机工程领域得到了更有效果的应用价值。液压技术在轮机工程领域的研究，学术界从理论角度出发的比较多，但是单独从轮机工程的应用上进行研究的还不是很深入。本文主要是对目前轮机工程领域的液压技术进行综合性、概念性的研究分析。

一、轮机工程相关概念

在船舶动力不再是以人力为主，转变为利用设备为动力进行船舶行驶时，就有了轮机的概念。最早的船舶动力设计中，是将水轮安装在船体的两侧，因此有了轮船这种对船舶的称呼。之后就约定俗成地对船舶上相关的机械设备都称之为轮机，主要就包括了船舶上所有的动力装置和设备。轮机工程作为一项比较独立的学科，已经在学术界得到了认可。所以轮机工程的学科内涵变得更为丰富，不再单单局限于船舶使用的相关动力设备。目前学术界对轮机工程的定义是，对整个船舶系统的安全、经济、适航性能进行系统化、体系化研究。学科的研究涉及到物理、化学、数学、动力学等多门学科的知识，主要包含有五个方面的主要范围。第一个范围是涉及船舶机械设备的制造和管理的优化。这种优化包含着生产过程、机器和机器、机器和环境之间的优化管理。船舶机械设备是轮机工程发展中重要的基础，可以说机械设备是轮机工程的重要领域。第二个范围是人和机械上的管理。传统的轮机工程主要关注于机器的重要性。目前人们在研究中越来越重视到操作人员在机械设备优化中的作用，操作人员素质和业务水平，能有效减少人机管理、人机协调方面造成的生产和管理事故。第三个范围是船舶机务管理。船舶管理公司对船舶运行管理中，对船舶的机械设备的安全运行会进行密切关注。所以船舶公司的日常管理会制定相关的管理制度和体系，来对船舶的设备进行管理维护，以避免船舶运行中可能发生的安全事故。第四个范围是对船舶的行政管理职能。目前随着国家对环境问题的重视，特别是国际上的海事和环保组织对船舶运行中的排放标准提出了更为严格的标准。国家和各级船社也就需要制定和落实相关的管理应用措施。行政管理的主要内容就是围绕国家、国际海事机构出台的相关公约法规进行执行和贯彻，优化和改进的相关工作。第五个范围是船舶机电一体化。这一范围主要包含有船舶上的所有电子电气设备、辅助机械设备和热机设备等。主要是适应目前机电设备发展的一体化、系统化管理方向对机械电子设备实现整体控制。这些控制主要应用到液压控制、程序控制和连续控制、逻辑控制四种类型，其中液压控制在轮机工程中已经发挥了越来越重要的作用。

二、液压技术在轮机工程应用中的发展和现状

液压技术是一种以油液等液体作为工作介质来控制液体压力，从而实现对动力的传递和控制的传动方式。液压技术是一种静压传动模式，就是传动时能量的转换和动能的传递是利用液体的静压力实现。液压技术最初是水利学、流体力学的研究分支。在1605年帕斯卡提出了液体静压力传动原理后液压技术出现了雏形，之后的牛顿对粘性液体的相对运动内摩擦定律，流体力学的伯努利方程等都为现代液压技术的发展做出了重要的理论贡献。液压技术从原理上分析可以看到，压力波是传动的主要介质。所以压力波的传播速度直接由介质的弹性模量决定。船舶的液压控制系统中，介质的流速不能过高，这样就能避免出现紊流现象、和压力的损失。润滑和密封是轮机工程液压技术最关键的因素。润滑使介质能降低摩擦系数、形成密封，避免过度磨损。液压控制技术最容易发生的问题是漏油，在液压设备发生漏油时，会直接导致液压设备无法平稳正常运行，无法得到设计的合格传动比。

进入新世纪以来，液压技术主要是在高压、高速和高效率、大功率、低噪声上有了很大的进步。目前的液压设备已经形成了集成化设计，设备可靠性大大提高，在比例控制、数字控制和伺服控制领域都取得了很多应用成果。液压设备的制造材料和液压介质上的最新研究成果，让液压技术在轮机工程领域得到更为前沿的应用。面向轮机工程将来的发展需要看，液压技术会朝着4个方向发展：第一是液压技术设备更加集成化、小型化和轻量化、交合化。液压技术通过减少配管、优化结构设计，让设备的可靠性提高的同时，安装和维护都更加便捷。第二是液压控制元件更加适应机电一体化的主机发展需要。比如适应更加复杂工作环境的电液比例阀，响应频率高而准确的电液伺服阀，制造成本得到有效控制的比例阀等。第三是满足环境保护需要的新型液压技术。比如以纯水为介质的水液压技术等。

三、船舶液压技术的故障示例及其故障维修建议

船舶用的液压锚机是目前船舶上应用比较广泛的液压设备。液压锚机一般采用手动三位的四通阀作为液压控制阀，从而控制锚机的运行方向。利用变量泵来控制马达的输入油流量，以控制锚机的运行速度。在M轮船开锚起航时，操作人员发现锚机的运行速度变慢而且马力不足，液压泵出现明显的噪声。在出现故障之后，轮机长安排人员进行故障查找和维修。初步判断是油泵的前端精滤子堵塞，造成了锚机速度降低、动力减小。但是在对滤子进行清洗后，发现锚机的运行问题没有得到解决。因此船舶进行了停靠检修。在检修中发现液压油出现发臭和泡沫过多的情况，在对锚机故障进行深入分析后认为，锚机系统中的空气排出不完全，导致液压油和空气混合后，油泵的进口处真空度太小，直接减少流量，从而导致压力降低。在使用时间过长后，油泵出现吸排困难，从而动力和压力都越来越小。锚机的液压油因为没有按照设计要求进行更换，也是导致此次故障的主要原因。因此维修人员对整个锚机的系统更换了新的液压油，避免新旧液压油混合出现问题，之后进行系统空气的彻底排除。经过这样的检修后，锚机恢复了正常工作。

从上面的锚机故障中可以看到，液压系统的组成元件、管道设备比较多，系统比较复杂，出现故障的概率也比较大。因此要高度重视液压设备的日常维护和保养，让液压设备的相关元件、介质油都按照设计要求进行定期的更换、清洁、润滑等工作，还要加强轮机操作人员的业务培训，避免因为操作不当引起液压设备故障。

轮机工程中使用液压设备的数量会越来越多。液压技术的发展也为轮机工程的设备安全、平稳运转提供了积极的技术支持。在液压设备的日常使用和管理中，要加强操作人员的专业技术培训，提高岗位技能。要定期开展液压设备的维护、清洁和保养，从而保证设备的长期可靠运转使用。

参考文献：

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