1 概況
某型挖泥船載量大，船舶總長百余米，在挖泥船施工過程中，駕駛室出現(xiàn)振動大的問題。北京東方所測試工程師通過測試手段確定了振源并提出了整改建議。
2 測試目的
根據(jù)現(xiàn)場人員反映，挖泥船在施工過程中，出現(xiàn)振動過大的現(xiàn)象。由于船機(jī)設(shè)備比較多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法判斷振源位置。本次試驗的目的就是通過對船機(jī)設(shè)備施工過程中的振動信號進(jìn)行采集，通過數(shù)據(jù)分析，判斷振源的位置。
3 測試設(shè)備
根據(jù)本次測試要求，測試系統(tǒng)包括東方所INV3062C采集儀，INV9822傳感器數(shù)只，INV9314力棒，筆記本電腦等。
4 測點布置
根據(jù)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(jù)現(xiàn)場人員反饋的情況，挖泥船在現(xiàn)場施工過程中，駕駛臺振動較大。因此，在駕駛室的駕駛臺和挖泥控制臺固定位置處進(jìn)行測點布置和數(shù)據(jù)采集。測點位置如圖4-1、4-2所示，X方向為船行進(jìn)方向，Y方向為水平方向，Z方向為垂直方向。
圖4-1 駕駛臺測點
圖4-2 挖泥控制臺測點
5數(shù)據(jù)分析
根據(jù)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(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
5.1挖泥工況
挖泥工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析。可以發(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Z方向的振動幅值明顯增大，如圖5-1所示。
圖5-1 挖泥工況時域分析
截取挖泥工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺Z方向振動有效值是其他方向的3倍左右，挖泥控制臺Z方向振動有效值是其他方向的4倍左右，如圖5-2所示。
圖5-2 挖泥工況時域分析
挖泥工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析。可以發(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，振動頻譜中主導(dǎo)頻率與耙臂泵相關(guān)頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-3所示。
圖5-3 挖泥工況頻域分析
挖泥工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在挖泥過程中，挖泥控制臺Z方向的振動主要頻率與高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-4所示。
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(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Y、Z方向的振動幅值相對增大，偶爾出現(xiàn)的船體沖擊振動是由于海浪較大導(dǎo)致，如圖5-5所示。
圖5-5 滿載航行工況時域分析
截取滿載航行工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺和挖泥控制臺Y方向的振動有效值較大，如圖5-6所示。
圖5-6 滿載航行工況時域分析
滿載航行工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，振動頻譜中主導(dǎo)頻率與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-7所示。
圖5-7 滿載航行工況頻域分析
滿載航行工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Y方向的振動主導(dǎo)頻率與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-8所示。
圖5-8 滿載航行工況三維譜陣分析
5.3 艏吹工況
圖5-9 艏吹工況
艏吹工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析。可以發(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Z方向的振動幅值明顯增大，如圖5-10所示。
圖5-10 艏吹工況時域分析
截取艏吹工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺和挖泥控制臺Z方向的振動有效值較大，如圖5-11所示。
圖5-11 艏吹工況時域分析
艏吹工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析。可以發(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，振動頻譜中主導(dǎo)頻率與艙內(nèi)泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-12所示。
圖5-12 艏吹工況頻域分析
艏吹工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在艏吹過程中，挖泥控制臺Z方向的振動主導(dǎo)頻率與艙內(nèi)泥泵葉片頻率和高壓沖水泵葉片頻率一致，如圖5-13所示。
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(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Y、Z方向的振動幅值相對增大，偶爾出現(xiàn)的船體沖擊振動是由于海浪較大導(dǎo)致，如圖5-14所示。
圖5-14 空載航行工況時域分析
截取空載航行工況下的穩(wěn)定工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行時域分析，可以發(fā)現(xiàn)駕駛臺和挖泥控制臺Y方向的振動有效值較大，如圖5-15所示。
圖5-15 空載航行工況頻域分析
航行工況下，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行三維譜陣分析。可以發(fā)現(xiàn)在航行過程中，駕駛臺和挖泥控制臺Y方向的振動主頻與推進(jìn)螺旋槳葉片頻率一致，如圖5-16所示。
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，駕駛室內(nèi)的振動頻率匯總?cè)绫?-1所示。由于高壓沖水泵、艙內(nèi)泥泵的驅(qū)動電機(jī)都為變頻電機(jī)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，表中的頻率只是測試時刻的頻率（具體數(shù)據(jù)均略去）。
表5-1 不同工況下的振動頻率
5.5 高壓沖水泵分析
艏吹工況下，根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》標(biāo)準(zhǔn)要求對高壓沖水泵進(jìn)行振動測試分析數(shù)據(jù)。
圖5-17 高壓沖水泵振動時域波形
圖5-18 高壓沖水泵振動時域分析
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(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)高壓沖水泵各向振動有效值均超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。
5.6 泥泵分析
艏吹工況下，根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》標(biāo)準(zhǔn)要求對泥泵進(jìn)行振動測試并分析數(shù)據(jù)。
圖5-20 泥泵振動時域有效值分析
通過對泥泵振動數(shù)據(jù)的分析，左右泥泵各向振動有效值均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
6.結(jié)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(xiàn)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(dǎo)致；
（3）泵振動大小與泵的負(fù)載有關(guān)，泵負(fù)載影響因素主要有轉(zhuǎn)速、真空度、泵內(nèi)介質(zhì)密度、流速等；
（4）根據(jù)《JB/T 8097-1999 泵的振動測量與評價方法》標(biāo)準(zhǔn)，高壓沖水泵的振動級別不符合標(biāo)準(zhǔn)；左右泥泵的振動級別符合標(biāo)準(zhǔn)。
7.建議
（1）增加挖泥船駕駛室的結(jié)構(gòu)阻尼
阻尼材料可以吸收系統(tǒng)振動的能量，使自由振動的振幅衰減，對于強(qiáng)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，將振動的泵（振源）與地基隔離，以便減少振源通過地基影響周圍的設(shè)備，這是主動隔振方式；將需要保護(hù)的設(shè)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。
