船舶機電設備故障診斷方法研究

劉衛(wèi)

【摘 要】船舶的發(fā)展在中國已有著幾千年的歷史，從古代的鄭和下西洋發(fā)展到現(xiàn)在，隨著我國科學信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的船舶行業(yè)也迎來了新的發(fā)展階段，卻也存在著設備故障的問題，并影響到了船舶的整體運行。因此，本文對船舶機電設備的故障診斷方法進行了研究，首先闡釋了其故障診斷的意義和方法設計；其次，分析了其故障檢測過程的實現(xiàn)，最后對它的試驗結(jié)果進行了發(fā)證分析。

【關(guān)鍵詞】船舶；機電設備；故障診斷；檢測過程；方法研究

中圖分類號： U672 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0043-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.017

0 引言

雖然，我國的船舶行業(yè)獲得了較快的發(fā)展，但是，因船舶機電設備故障而造成的安全事故頻率也有所上升，給大家的生命財產(chǎn)安全造成了巨大的損失，所以，船舶機電設備的故障診斷方法研究是必不可少的。

1 船舶機電設備故障診斷的意義

隨著我國信息科學技術(shù)和經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展和進步，我國的船舶行業(yè)也獲得了快速的發(fā)展，船舶逐漸呈現(xiàn)出大型化、多樣化的形態(tài)，導致大家對船舶運行的安全引起了足夠的重視，而任何的機電設備都會有故障的時候，船舶機電設備亦是如此。因此，在（1）船舶機電設備故障診斷有利于提高船舶機電設備的維修效率。在船舶運行的過程中，機電設備的故障發(fā)生時不確定的，所以做好船舶機電設備故障診斷有利于維修人員及時的發(fā)現(xiàn)船舶機電設備的故障問題，從而減小其對船舶運行的影響，為機電設備的維修提供科學的數(shù)據(jù)，極大的提高了設備維修的效率。（2）船舶機電設備故障診斷有利于節(jié)約故障診斷及維修成本。船舶機電設備如果在運行的過程中發(fā)生故障，不僅會對設備運行的安全造成影響，還會阻礙船舶相關(guān)功能的實施。只有做好機電設備故障診斷工作，相關(guān)的維修人員才能夠快速的找到故障問題，并及時的制定出科學系統(tǒng)的機電設備故障維修方案，從而有效的表面了故障維修工作出現(xiàn)盲目的現(xiàn)象，為機電設備的故障維修提供了充足的時間，在節(jié)約了故障維修的成本同時，確保了船舶機電設備的安全有效運行。

2 船舶機電設備故障診斷方法設計

通常情況下，船舶機電設備的故障診斷方法是與計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及信息采集技術(shù)脫離不了關(guān)系的，它主要是對船舶運行的參數(shù)進行診斷，通過計算機對船舶的運行參數(shù)進行計算處理后，在計算處理的結(jié)果之下相對準確的找到機電設備故障所處的空間位置，設計好一定的診斷方法后就可以開始維修步驟了，其中船舶機電設備故障診斷主要從設備運行狀態(tài)診斷以及故障空間位置定位這兩個重點方面入手。近些年來，我國相關(guān)的科研人員針對船舶機電設備的故障診斷研究取得了可喜的進步和發(fā)展，他們所提出的相關(guān)故障診斷方法不僅可以能夠使得故障檢修人員實時監(jiān)測故障后發(fā)現(xiàn)故障的具體位置以及問題，還可以通過對設備故障診斷使得船舶運行更加的高質(zhì)、高效。目前，最小二乘支持向量機模型最是經(jīng)常被用來進行船舶機電設備的故障診斷，此方法主要是在船舶機電設備運行參數(shù)收集的基礎上將收集的運行參數(shù)同預先設定的運行參數(shù)進行比較。

3 檢測過程的實現(xiàn)

3.1 機電設備故障數(shù)據(jù)管理

在船舶機電設備故障檢測（如圖1）過程中，作為重要的就是機電設備故障數(shù)據(jù)管理，即收集故障數(shù)據(jù)，然后進行機電設備故障數(shù)據(jù)管理，從而為設備故障檢測提供科學的數(shù)據(jù)依據(jù)。首先，對收集到的設備故障數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)的規(guī)則進行分類處理，其次將分類號的數(shù)據(jù)進行歸檔儲存，讓船舶機電設備故障數(shù)據(jù)形成一個數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡。

同時，在對船舶機電設備故障數(shù)據(jù)進行管理時，可以發(fā)現(xiàn)，當機電設備運行時，他并不是沒有規(guī)律可尋的，相反它的運行必須要遵循一定的運行法則，不可脫離這一法則之外，以確保運行法則的可靠性。并且在對設備故障進行檢測時，其需要檢測的內(nèi)容包括了相關(guān)的故障數(shù)值、文字以及相關(guān)性等。如果設備故障參數(shù)呈現(xiàn)給大家的是文字狀態(tài)，則需要將些文字與之前機電設備的運行法則進行對比；若設備故障參數(shù)呈現(xiàn)給大家的是數(shù)值狀態(tài)時，則需要對這些數(shù)值根據(jù)運行法則產(chǎn)生的數(shù)值情況進行分類處理，并將每類數(shù)值與電機設備的運行參數(shù)進行比較，然后對運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行分類與管理，得到與其相對應的運行規(guī)則后再進行故障檢測。但是，機電設備在運行的過程中還涉及到了參數(shù)以及權(quán)值系數(shù)的運行，而這兩類運行參數(shù)的結(jié)果是基于運行法則計算后才能科學得出的，且一旦運行法則計算錯誤，將會給整個船舶機電設備故障診斷帶來不小的打擊，最后的故障結(jié)果并以參數(shù)法則的形式出現(xiàn)。

3.2 機電設備故障空間位置計算

本文在計算船舶機電設備故障空間位置是采用方法最小二乘支持向量機模型（如圖2），該方法可以科學有效的獲取設備故障的檢測信號，并據(jù)此對設備故障空間位置進行估計，從而提高故障檢測的精準度。將設備故障實際參數(shù)設為，設備故障檢測控制參數(shù)為v（l），數(shù)據(jù)輸入階數(shù)為n，數(shù)據(jù)輸出階數(shù)為q，其該方法中設計到的模型計算公式如下：

Zq=（l+1）=g（Zq（l-1），…，Zq（l-p）*v（l-1），…，v（l-n））（1）

但是，該方法存在著一大缺陷，即最小二乘支持向量機模型的相關(guān)參數(shù)無法根據(jù)系統(tǒng)的實際需要進行調(diào)整。因此，當船舶機電設備為出現(xiàn)故障時，由于該模型本身就存在著一定的誤差，其最后的故障檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差，只有對收集到的樣本故障數(shù)據(jù)進行訓練才能夠的提高該模型的適用性。在使用該模型時，需要輸入數(shù)據(jù)Zq（l-1），…，Zq（l-p）以及v（l-1），…，v（l-n），最終可得到以下計算公式：

因此，該模型的故障檢測計算公式如下所示：

在計算船舶機電設備故障空間位置時，通常將該模型分為局部和整體故障檢測模型，其中，船舶機電設備的故障檢測是由全局故障檢測模型進行的，而計算船舶機電設備故障空間位置則由局部故障檢測模型執(zhí)行，且模型的輸出與輸入關(guān)系如表1所示：

4 試驗結(jié)果與仿真

為了驗證最小二乘支持向量機模型對船舶機電設備故障檢測的效果，需要對其進行仿真分析，其過程為：首先，收集1000個船舶機電設備運行信號；其次，檢測這些運行信號是否存在故障；最后，將這些運行信號的故障檢測結(jié)果與船舶機電設備實際發(fā)生故障情況進行對比，其中船舶發(fā)出噪聲的參數(shù)如表2所示：

最后，采用該故障檢測方式的結(jié)果如表3所示：

由上述表3中得出了以下結(jié)果：使用最小二乘支持向量機模型對船舶機電設備進行故障檢測時，通過對船舶機電設備故障檢測結(jié)果分析處理后可知，及時船舶機電設備在運行時受到了噪音的干擾，卻依然沒有對設備故障檢測結(jié)果造成不良影響，其試驗結(jié)果還是具備科學性和有效性的，可以進行廣泛的推廣使用。

5 結(jié)語

總之，船舶機電設備作為船舶運行最為重要的部分，它的功能好壞決定著船舶運行的效率和安全，但是，由于船舶運行所處的環(huán)境經(jīng)常會與水、風浪等打交道，使得船舶機電設備比較容易受到侵蝕故障的困擾，而船舶經(jīng)營公司要想改變這一現(xiàn)狀，就必須得在這一方面下更多的功夫，投入更多的精力和時間在船舶機電設備故障診斷方法的研究上。

【參考文獻】

[1]李建峰，袁磊，賀磊.船舶機電設備運行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷[J].中國設備工程，2017（02）：82-83.

[2]王雪山.探析船舶機電設備故障診斷方法[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（04）：116-117.