船舶運(yùn)維背景與壓裂船痛點(diǎn)分析

近年來，隨著全球海洋工程規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，船舶裝備的運(yùn)維問題逐漸受到行業(yè)關(guān)注。根據(jù)SNS Insider的研究數(shù)據(jù)，全球船舶維修與保障市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2026-2033年間將保持約6.26%的復(fù)合年增長(zhǎng)率。市場(chǎng)規(guī)模有望從2025年的334.7億美元增至2033年的544年億美元。主要反映了現(xiàn)役船隊(duì)的老齡化趨勢(shì)，以及在國際海事組織（IMO）迫切嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)下，船舶進(jìn)行技術(shù)改造與精細(xì)化維護(hù)的剛性需求。

圖1 船舶維修與保養(yǎng)服務(wù)市場(chǎng)（船舶維修與保養(yǎng)服務(wù)）來源：SNS Insider

據(jù)勞埃德船級(jí)社（LR）對(duì)復(fù)雜海工裝備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，海工支撐船及特種作業(yè)船的機(jī)械故障風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于普通商船。特別是壓裂船這類專門用于海上油氣井壓裂作業(yè)的工程船舶，動(dòng)力與推進(jìn)系統(tǒng)不僅需要應(yīng)對(duì)高溫、高濕及強(qiáng)鹽霧的極端海洋環(huán)境，還需承受泵組作業(yè)船帶來高頻持續(xù)振動(dòng)。

這種復(fù)合故障場(chǎng)極易引發(fā)潤(rùn)滑油膜的剪切失效，導(dǎo)致在關(guān)鍵斷裂副之間產(chǎn)生大量磨損顆粒并引發(fā)局部過熱。這不僅顯著縮短了昂貴泵組與動(dòng)力系統(tǒng)的使用壽命，更可能因單點(diǎn)故障引發(fā)數(shù)千萬美元級(jí)別的作業(yè)中斷損失。

因此，能夠?qū)υO(shè)備的潤(rùn)滑狀態(tài)及運(yùn)行健康程度進(jìn)行實(shí)時(shí)反映的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，正逐步成為船舶動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)維管理的重要發(fā)展方向之一。

一、項(xiàng)目概況

為深入貫徹落實(shí)《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)綱要（2024—2030年）》以及《“人工智能+制造”專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施意見》等國家政策，積極推進(jìn)高端海洋工程裝備綠色化、智能化運(yùn)維與狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用，一家企業(yè)采納了智火柴《船用潤(rùn)滑系統(tǒng)智能在線監(jiān)測(cè)與故障診斷方案》，并應(yīng)用于海洋工程壓裂船動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)維管理。

該項(xiàng)目針對(duì)壓裂船動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行工況，在關(guān)鍵潤(rùn)滑節(jié)點(diǎn)部署了7套智能在線油液監(jiān)測(cè)裝置。5臺(tái)發(fā)電機(jī)組各配置1套監(jiān)測(cè)裝置，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，左右推尾系統(tǒng)齒輪箱各配置1套監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵潤(rùn)滑狀態(tài)。通過實(shí)時(shí)采集與智能分析設(shè)備潤(rùn)滑健康，以提升船舶動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性，同時(shí)大幅提高運(yùn)維效率與決策精準(zhǔn)度。

二、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)部署

現(xiàn)場(chǎng)部署裝置主要監(jiān)測(cè)的是壓裂船1-5#發(fā)電機(jī)組滑油艙的46號(hào)抗磨液壓油與左右尾推進(jìn)系統(tǒng)齒輪箱220號(hào)齒輪油這兩類關(guān)鍵潤(rùn)滑介質(zhì)。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集粘度、溫度、密度、介電常數(shù)、水活性、水含量及污染度等關(guān)鍵特征參數(shù)，通過油液劣化模型，捕捉高速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的油液抗磨性能衰減，以及推進(jìn)系統(tǒng)重載沖擊工況下的極壓性能變化，為后續(xù)的故障預(yù)警提供底層數(shù)據(jù)支撐。

1. 壓裂船-1號(hào)發(fā)電機(jī)組

2. 壓裂船-2&3號(hào)發(fā)電機(jī)組

3. 壓裂船-4號(hào)發(fā)電機(jī)組

4. 壓裂船-5號(hào)發(fā)電機(jī)組

取樣設(shè)計(jì)針對(duì)發(fā)電機(jī)和推進(jìn)齒輪箱的油箱分別進(jìn)行改造。取油口均設(shè)置于油箱底部，以采集最具代表性的底層油液，避免油液分層導(dǎo)致的采樣偏差。回油口均設(shè)置于油箱頂部，形成完整的獨(dú)立閉環(huán)循環(huán)通路，使得設(shè)備主潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常運(yùn)行不受監(jiān)測(cè)過程影響。

5. 壓裂船-左尾推（4號(hào)推進(jìn)）

6. 壓裂船-右尾推（5號(hào)推進(jìn)）

數(shù)據(jù)采集與傳輸環(huán)節(jié)，統(tǒng)一采用工業(yè)級(jí)有線RS485通信方式，該方式抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸穩(wěn)定可靠，能夠滿足船舶機(jī)艙強(qiáng)電磁環(huán)境下的長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行要求。通過以上現(xiàn)場(chǎng)部署，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與壓裂船動(dòng)力設(shè)備潤(rùn)滑回路的無縫集成，為壓裂船后續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、異常智能分析及預(yù)警提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

三、系統(tǒng)應(yīng)用成果

從目前運(yùn)行情況看，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)46號(hào)抗磨液壓油的劣化趨勢(shì)捕捉較為靈敏，尤其在發(fā)電機(jī)滑油艙底部取樣設(shè)計(jì)的閉環(huán)回路中，數(shù)據(jù)連續(xù)性與重復(fù)性表現(xiàn)良好，能夠真實(shí)反映底層油液的實(shí)際工況。客戶反饋，系統(tǒng)部署后實(shí)現(xiàn)了油液狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，成功識(shí)別多次潛在異常，如粘度偏差和污染物積累，避免了潤(rùn)滑故障引發(fā)的非計(jì)劃停機(jī)發(fā)生。

在實(shí)際應(yīng)用層面，這套監(jiān)測(cè)方案解決了壓裂船動(dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高溫、高濕及強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下，油液性能變化難以實(shí)時(shí)追蹤的問題。這為船舶在全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色的智能化運(yùn)維管理提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐，也為高端海洋工程裝備落實(shí)《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)綱要》提供了可復(fù)制的典范。

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