船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷研究

楊增理

摘 要：船舶機(jī)電設(shè)備是船舶的重要組成部分，其在船舶的運(yùn)行之中有著極其重要的價(jià)值，船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的好壞對(duì)船舶能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著直接的影響。若一旦船舶機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障，不只有可能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能造成人員傷亡情況。就此問(wèn)題，本文立足于船舶機(jī)電設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)技術(shù)與故障診斷技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，試圖探索出一種全新的船舶設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與診斷故障系統(tǒng)技術(shù)，用以在線監(jiān)測(cè)船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：船舶機(jī)電設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷

以往的船舶監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)存在著船舶和監(jiān)測(cè)中心脫節(jié)、信息過(guò)時(shí)、監(jiān)測(cè)不力等問(wèn)題。船舶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)之后，從一定程度上緩解了以往船舶監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的不足，對(duì)船舶信息達(dá)到了實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)管理。船舶機(jī)電設(shè)備可以幫助工作人員實(shí)時(shí)的分析、掌握船舶運(yùn)行實(shí)況，且技術(shù)人員通過(guò)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行初步的故障診斷，其不僅有助于增強(qiáng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，還能給與船舶工作者以重要的保障作用。

一、當(dāng)前船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)近況分析

1、狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

隨著科技日益發(fā)展，國(guó)內(nèi)人諸多科研機(jī)構(gòu)院所都對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行了許多積極有效的研究，出現(xiàn)大量新科技和成果，各種船舶機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)也脫離了純理論狀態(tài)，逐漸趨向?qū)嵱没A段，同時(shí)大批在線的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)也不斷出現(xiàn)。目前，船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段主要有以下四種：瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、性能參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)以及油液分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。而其中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要運(yùn)用了瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)信號(hào)技術(shù)，通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備工作質(zhì)量與工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，能讓船舶機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)作得到有效保障，而這種技術(shù)正好能充分掌控船舶極端設(shè)備的運(yùn)行情況和相關(guān)故障的信息。但是這種方法也有不足之處，那就是它可以確定機(jī)電設(shè)備運(yùn)行不正常缸位，卻無(wú)法明確故障原因；主要是因?yàn)樗矔r(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x是在一瞬間反應(yīng)至轉(zhuǎn)內(nèi)角速度的變化，其就必須有高頻率響應(yīng)和高精度等特征，也就致使該設(shè)備費(fèi)用較高，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試使用也都較難以達(dá)到。

2、故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

為適應(yīng)當(dāng)前新形勢(shì)的需求，國(guó)內(nèi)外諸多航運(yùn)企業(yè)及科院機(jī)構(gòu)對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)展開(kāi)了研究，隨著狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，以致產(chǎn)生了許多新的故障診斷方法及理論。比如，依據(jù)灰色系統(tǒng)判別方法、概率統(tǒng)計(jì)論的時(shí)序模型判別方法、依據(jù)線性與非線性判別函數(shù)模式的識(shí)別方法等等。

二、關(guān)于船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的計(jì)劃方案

1、船舶設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)布局方案

首先，要對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障的進(jìn)行有效診斷，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)用及故障進(jìn)行有效掌控，以通過(guò)信息化技術(shù)讓船舶設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷系統(tǒng)得到保障。其次，船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的理論結(jié)構(gòu)組成主要由四個(gè)部分組成，即數(shù)據(jù)信息采集層、數(shù)據(jù)信息傳輸層、數(shù)據(jù)信息評(píng)估層、數(shù)據(jù)信息管理層以及應(yīng)用層（如下圖一）。

2、數(shù)據(jù)信息采集層

數(shù)據(jù)信息采集層主要用于對(duì)對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障信息的采集。在對(duì)運(yùn)行狀態(tài)信息的采集過(guò)程中，重點(diǎn)在于對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備重要結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速、溫度、電流、振動(dòng)等多個(gè)方面的信息采集，而這又與普通的監(jiān)控類(lèi)信息完全不同。這個(gè)只需要連接電控系統(tǒng)就能夠采集數(shù)據(jù)信息，同時(shí)通過(guò)船舶機(jī)電設(shè)備中安置對(duì)應(yīng)的傳感器，可以模擬轉(zhuǎn)換這些數(shù)據(jù)信息之后在進(jìn)行采集。

3、數(shù)據(jù)信息傳輸層

數(shù)據(jù)信息傳輸層的主要作用在于對(duì)采集層采集到的船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸過(guò)程。同時(shí)，還能運(yùn)用數(shù)據(jù)信息技術(shù)將船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用層和各個(gè)船室的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鏈接。數(shù)據(jù)信息傳輸層主要分為三個(gè)部分，即：全線主干網(wǎng)絡(luò)、各船室局域網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)等，同時(shí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用信息化和擴(kuò)展系統(tǒng)功能的目的。

4、數(shù)據(jù)信息評(píng)估層

數(shù)據(jù)信息評(píng)估層的主要作用是用于對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)采集后，對(duì)其進(jìn)行分析和評(píng)估。主要通過(guò)建立故障數(shù)據(jù)信息庫(kù)和數(shù)據(jù)分析模型算法，完成運(yùn)行狀態(tài)和故障兩種數(shù)據(jù)信息的分析和評(píng)估，得到有效的故障診斷結(jié)論，最終通過(guò)此結(jié)論對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備故障形成的原因和趨勢(shì)進(jìn)行分科學(xué)分析。建立數(shù)據(jù)分析模型算法是智能診斷最重要的技術(shù)，并對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備的振動(dòng)頻率進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

5、應(yīng)用層

應(yīng)用層的主要作用在于為船舶機(jī)電設(shè)備的維護(hù)人員供以各種維修信息化功能，其優(yōu)勢(shì)不僅在于人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單便捷，還能給船舶機(jī)電設(shè)備帶來(lái)多種功能操作和計(jì)劃，以及維修的資源，同時(shí)還能將其進(jìn)行信息化的管理，將船舶機(jī)電設(shè)備的各個(gè)備件進(jìn)行分有效管理，還能運(yùn)用應(yīng)用層對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、輸入等。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，研究其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與故障診斷有著至關(guān)重要的作用，因此，在設(shè)計(jì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)研發(fā)出適合船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的實(shí)際需要和智能化的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用這個(gè)系統(tǒng)可以有效的提升船舶診斷機(jī)電設(shè)備故障的速度，降低船舶機(jī)電設(shè)備故障的發(fā)生概率和經(jīng)濟(jì)損失，確保船舶安全運(yùn)行。

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