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1 概况

某型挖泥船载量大，船舶总长百余米，在挖泥船施工过程中，驾驶室出现振动大的问题。北京东方所测试工程师通过测试手段确定了振源并提出了整改建议。

2 测试目的

根据现场人员反映，挖泥船在施工过程中，出现振动过大的现象。由于船机设备比较多且结构复杂，无法判断振源位置。本次试验的目的就是通过对船机设备施工过程中的振动信号进行采集，通过数据分析，判断振源的位置。

3 测试设备

根据本次测试要求，测试系统包括东方所INV3062C采集仪，INV9822传感器数只，INV9314力棒，笔记本电脑等。

4 测点布置

根据施工过程，测试工况分为挖泥、满载航行、艏吹、空载航行四个过程。

根据现场人员反馈的情况，挖泥船在现场施工过程中，驾驶台振动较大。因此，在驾驶室的驾驶台和挖泥控制台固定位置处进行测点布置和数据采集。测点位置如图4-1、4-2所示，X方向为船行进方向，Y方向为水平方向，Z方向为垂直方向。

图4-1 驾驶台测点

图4-2 挖泥控制台测点

5数据分析

根据施工过程，测试工况分为挖泥、满载航行、艏吹、空载航行四个过程。对整个施工过程中采集的数据进行数据分析。

5.1挖泥工况

挖泥工况下，对测试数据进行时域分析。可以发现在挖泥过程中，驾驶台和挖泥控制台Z方向的振动幅值明显增大，如图5-1所示。

图5-1 挖泥工况时域分析

 

截取挖泥工况下的稳定工况的数据进行时域分析，可以发现驾驶台Z方向振动有效值是其他方向的3倍左右，挖泥控制台Z方向振动有效值是其他方向的4倍左右，如图5-2所示。

图5-2 挖泥工况时域分析

 

挖泥工况下，对测试数据进行频域分析。可以发现在挖泥过程中，振动频谱中主导频率与耙臂泵相关频率和高压冲水泵叶片频率一致，如图5-3所示。

图5-3 挖泥工况频域分析

挖泥工况下，对测试数据进行三维谱阵分析。可以发现在挖泥过程中，挖泥控制台Z方向的振动主要频率与高压冲水泵叶片频率一致，如图5-4所示。

图5-4 挖泥工况三维谱阵分析

5.2 满载航行工况

满载航行工况下，对测试数据进行时域分析。可以发现在航行过程中，驾驶台和挖泥控制台Y、Z方向的振动幅值相对增大，偶尔出现的船体冲击振动是由于海浪较大导致，如图5-5所示。

图5-5 满载航行工况时域分析

 

截取满载航行工况下的稳定工况的数据进行时域分析，可以发现驾驶台和挖泥控制台Y方向的振动有效值较大，如图5-6所示。

图5-6 满载航行工况时域分析

 

满载航行工况下，对测试数据进行频域分析。可以发现在航行过程中，振动频谱中主导频率与推进螺旋桨叶片频率一致，如图5-7所示。

图5-7 满载航行工况频域分析

 

满载航行工况下，对测试数据进行三维谱阵分析。可以发现在航行过程中，驾驶台和挖泥控制台Y方向的振动主导频率与推进螺旋桨叶片频率一致，如图5-8所示。

图5-8 满载航行工况三维谱阵分析

5.3 艏吹工况

图5-9 艏吹工况

艏吹工况下，对测试数据进行时域分析。可以发现在艏吹过程中，驾驶台和挖泥控制台Z方向的振动幅值明显增大，如图5-10所示。

图5-10 艏吹工况时域分析

截取艏吹工况下的稳定工况的数据进行时域分析，可以发现驾驶台和挖泥控制台Z方向的振动有效值较大，如图5-11所示。

图5-11 艏吹工况时域分析

 

艏吹工况下，对测试数据进行频域分析。可以发现在艏吹过程中，振动频谱中主导频率与舱内泥泵叶片频率和高压冲水泵叶片频率一致，如图5-12所示。

图5-12 艏吹工况频域分析

 

艏吹工况下，对测试数据进行三维谱阵分析。可以发现在艏吹过程中，挖泥控制台Z方向的振动主导频率与舱内泥泵叶片频率和高压冲水泵叶片频率一致，如图5-13所示。

图5-13 艏吹工况三维谱阵分析

5.4 空载航行工况

空载航行工况下，对测试数据进行时域分析。可以发现在航行过程中，驾驶台和挖泥控制台Y、Z方向的振动幅值相对增大，偶尔出现的船体冲击振动是由于海浪较大导致，如图5-14所示。

图5-14 空载航行工况时域分析

 

截取空载航行工况下的稳定工况的数据进行时域分析，可以发现驾驶台和挖泥控制台Y方向的振动有效值较大，如图5-15所示。

图5-15 空载航行工况频域分析

 

航行工况下，对测试数据进行三维谱阵分析。可以发现在航行过程中，驾驶台和挖泥控制台Y方向的振动主频与推进螺旋桨叶片频率一致，如图5-16所示。

图5-16 空载航行工况三维谱阵分析

 

综上，挖泥船在施工过程中，驾驶室内的振动频率汇总如表5-1所示。由于高压冲水泵、舱内泥泵的驱动电机都为变频电机，可在一定范围内调节电机转速，表中的频率只是测试时刻的频率（具体数据均略去）。

表5-1 不同工况下的振动频率

序号	工况	主要振动频率	方向
1	挖泥	同耙臂泵相关频率 同高压冲水泵叶片频率	Z向
2	满载航行	同推进螺旋桨叶片频率	Y向
3	艏吹	同舱内泥泵叶片频率 同高压冲水泵叶片频率	Z向
4	空载航行	同推进螺旋桨叶片频率	Y向

 

5.5 高压冲水泵分析

艏吹工况下，根据《JB/T 8097-1999 泵的振动测量与评价方法》标准要求对高压冲水泵进行振动测试分析数据。

图5-17 高压冲水泵振动时域波形

 

图5-18 高压冲水泵振动时域分析

 

图5-19 高压冲水泵振动时域有效值分析

 

通过对高压冲水泵振动数据的分析，发现高压冲水泵各向振动有效值均超过了标准要求。

 

5.6 泥泵分析

艏吹工况下，根据《JB/T 8097-1999 泵的振动测量与评价方法》标准要求对泥泵进行振动测试并分析数据。

图5-20 泥泵振动时域有效值分析

通过对泥泵振动数据的分析，左右泥泵各向振动有效值均符合标准要求。

 

6.结论

（1）     整个施工过程分为挖泥、满载航行、艏吹、空载航行四个工况,驾驶室振动大主要出现在挖泥和艏吹工况下；

（2）     施工期间驾驶室的振动主要是泥泵和高压冲水泵工作时叶片的振动频率导致；

（3）     泵振动大小与泵的负载有关，泵负载影响因素主要有转速、真空度、泵内介质密度、流速等；

（4）     根据《JB/T 8097-1999 泵的振动测量与评价方法》标准，高压冲水泵的振动级别不符合标准；左右泥泵的振动级别符合标准。

 

7.建议

（1）     增加挖泥船驾驶室的结构阻尼

阻尼材料可以吸收系统振动的能量，使自由振动的振幅衰减，对于强迫振动的振幅有抑制作用。

（2）     增加泵隔振装置或驾驶室隔振装置

用具有弹性的隔振装置，将振动的泵（振源）与地基隔离，以便减少振源通过地基影响周围的设备，这是主动隔振方式；将需要保护的设备与振动的地基隔离，使其不受振源的影响，这是被动隔振方式。集控室采用的是被动隔振方式，隔振效果显著。

（3）     检查高压冲水泵。