淺析船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

安長(zhǎng)武

摘要：船舶機(jī)電設(shè)備是船舶的重要組成部分，在船舶的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，船舶中機(jī)電的運(yùn)行狀態(tài)將直接關(guān)系到船舶的正常工作。一旦船舶中的機(jī)電設(shè)備發(fā)生問(wèn)題故障，很可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，重則還會(huì)造成人員的傷亡。作為船舶的重要組成部分，機(jī)電設(shè)備具有復(fù)雜多樣性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的存在將會(huì)給船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷產(chǎn)生了很大的困難。研究船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的方法，具有很重要的顯示作用。本文通過(guò)從船舶運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)建立的必要性、船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的現(xiàn)狀、如何對(duì)船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷三個(gè)方面展開(kāi)了分析，希望本文的見(jiàn)解可以給廣大從事船舶維護(hù)工作的技術(shù)員工提供幫助。

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

船舶在運(yùn)輸和維護(hù)國(guó)家主權(quán)等方面有著重要的作用。船舶的動(dòng)力裝置是船舶的核心。因?yàn)榇敖?jīng)常在海里工作、航行時(shí)間也比較長(zhǎng)，海上的環(huán)境惡劣等多種因素的影響，導(dǎo)致傳播動(dòng)力裝置出現(xiàn)問(wèn)題和各種不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題出現(xiàn)，這些都需要得到高度的重視。目前，狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在船舶這種大型的裝備維修領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著改革開(kāi)放的深入發(fā)展，我國(guó)與周邊各個(gè)國(guó)家的貿(mào)易往來(lái)、商品的進(jìn)出口量都在持續(xù)的增長(zhǎng)，運(yùn)輸業(yè)得到了大發(fā)展，對(duì)船舶的需求也是越來(lái)越大，但是雖然船舶的性能越來(lái)越高，但是船舶安全問(wèn)題在現(xiàn)在依然是一個(gè)不可避免的問(wèn)題。為此，本文對(duì)傳播機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷等相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)了分析。

一、船舶運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)建立的必要性

分享一個(gè)真實(shí)發(fā)生的案例，在2016年3月27日，“粵惠貨5220”船舶在航行到西樵水道的西樵大橋上游時(shí)，突然失去動(dòng)力從而造成船舶失控，雖然采取了緊急措施，但是受到水流等各種因素的影響，還是沒(méi)能很好的對(duì)“粵惠州貨5220”進(jìn)行控制，導(dǎo)致觸碰到了大橋上，給橋面造成了破損，同時(shí)船體的甲板也受到變形。從這個(gè)案例中，我們可以得出，船舶的設(shè)備對(duì)船舶的安全具有重要的影響，因此，研究出一種可以對(duì)船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷的安全系統(tǒng)，來(lái)檢測(cè)船只的運(yùn)行狀態(tài)，診斷船舶是否存在安全問(wèn)題，并給予相關(guān)人員安全提示，做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題技術(shù)排除，從而保護(hù)船舶及船舶人員的安全，都是很有必要的。

二、船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的現(xiàn)狀

近些年來(lái)，隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)也在不斷進(jìn)行探索和實(shí)踐，各種新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，不斷得到完善。經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)的船舶的機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)在不斷的進(jìn)行完善，開(kāi)展逐漸向?qū)嵱没A段進(jìn)行轉(zhuǎn)換，各種在線的檢測(cè)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，讓人們看到了的希望。性能參數(shù)監(jiān)測(cè)、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)等方式都是目前船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的有效的技術(shù)手段。

在這些技術(shù)當(dāng)中，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)可以比較高效的監(jiān)測(cè)船舶機(jī)電的工作狀態(tài)，并可以通過(guò)瞬時(shí)信號(hào)對(duì)機(jī)器的出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行一個(gè)傳遞，讓人們及時(shí)確定故障。不過(guò)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x需要具有高精度的特點(diǎn)，所以導(dǎo)致相關(guān)費(fèi)用也比較高，導(dǎo)致了該功能難以實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于故障診斷這個(gè)方面，目前，為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，國(guó)內(nèi)外的一些航運(yùn)企業(yè)也開(kāi)展了對(duì)故障診斷技術(shù)的研究。隨著船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和科技進(jìn)步，產(chǎn)生了許多新的故障診斷方法，并逐漸應(yīng)用到了傳播的故障診斷工作中。

三、如何對(duì)船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障診斷

船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷主要完成的任務(wù)就是對(duì)船舶的機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障的發(fā)現(xiàn)和排查，并結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)分析技術(shù)對(duì)船舶的運(yùn)行信息進(jìn)行一系列的分析，找到故障的信息和解決故障的方案?；诖宋覀兛梢越⒁粋€(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)可以由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：信息采集層、信息傳輸層、數(shù)據(jù)信息評(píng)估層、應(yīng)用層。

首先，第一層為數(shù)據(jù)信息的采集層，這一層的主要任務(wù)就是負(fù)責(zé)對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息和故障信息進(jìn)行采集。與一般的監(jiān)測(cè)類信息不同的是，船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)更側(cè)重于對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵部位的信息采集，例如溫度、轉(zhuǎn)速、電流等等。有些比較高級(jí)的船舶上配有比較智能化、比較先進(jìn)的系統(tǒng)，自己就可以完成對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，是一個(gè)比較完善的電控系統(tǒng)，只需要聯(lián)系電控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口就可以實(shí)現(xiàn)信息的收集。對(duì)于一些難以用電控系統(tǒng)收集的信息，例如溫度等數(shù)據(jù)信息，就可以通過(guò)船舶設(shè)備中安裝的傳感器，將這些信息予以收集。

信息傳輸層主要任務(wù)是傳輸數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息才采集層采集到的船舶的機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果和故障信息傳輸?shù)较乱粋€(gè)階段，即數(shù)據(jù)信息的評(píng)估層，供給評(píng)估層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)估。最后分析和評(píng)估完成后，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷應(yīng)用層，把船舶的各個(gè)艙室通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生緊密的聯(lián)系，并連接到網(wǎng)絡(luò)上。數(shù)據(jù)信息傳輸層主要分為主干網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)、船舶各個(gè)艙室網(wǎng)絡(luò)等幾個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)信息化應(yīng)用。

數(shù)據(jù)信息評(píng)估層是建立在數(shù)據(jù)信息采集完成的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)信息評(píng)估層的主要任務(wù)就是對(duì)信息采集層采集到的船舶幾點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)信息和出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估。通過(guò)故障數(shù)據(jù)信息庫(kù)對(duì)信息進(jìn)行處理，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息和故障信息進(jìn)行分析和解析，從而經(jīng)過(guò)分析提取到有效的船舶機(jī)電設(shè)備的故障特征信號(hào)，從而分析和診斷船舶機(jī)電設(shè)備的故障的成因和解決措施，方便人們最高效率的找出問(wèn)題，并及時(shí)解決問(wèn)題。如果數(shù)據(jù)信息采集層采集到的就是明確的故障信息，那么直接將采集到的信息通過(guò)故障數(shù)據(jù)信息庫(kù)進(jìn)行對(duì)比即可找出問(wèn)題的成因，不必再次進(jìn)行更深層次的分析，然后再將正確的信息傳輸給應(yīng)用層，并由應(yīng)用層給出維修的建議和方法，最終達(dá)到解決故障的目的。此外，數(shù)據(jù)信息評(píng)估層還可以借助狀態(tài)評(píng)估算法、歷史數(shù)據(jù)、船舶機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)的信息等內(nèi)容來(lái)分析評(píng)估數(shù)據(jù)信息層所采集到的數(shù)據(jù)信息，然后評(píng)估船舶機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及存在的故障風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的目的，針對(duì)發(fā)生的故障，向應(yīng)用層提出相應(yīng)的維修計(jì)劃建議。

應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)向船舶機(jī)電設(shè)備維修管理人員提供各種維護(hù)，具備操作簡(jiǎn)單方便的界面，并展示船舶機(jī)電設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和各項(xiàng)功能。比如分類展示船舶各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，顯示數(shù)據(jù)信息評(píng)估層的分析評(píng)估結(jié)果以及出現(xiàn)故障的維護(hù)、維修建議，還可以對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備最初的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢。應(yīng)用層還能管理船舶機(jī)電設(shè)備的維修記錄，還能通過(guò)應(yīng)用層直接查詢、儲(chǔ)存船舶機(jī)電設(shè)備的一些相關(guān)的設(shè)備信息，并提供數(shù)據(jù)信息生成服務(wù)，給人們對(duì)信息的查詢帶來(lái)了極大的便利，通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用層具有很強(qiáng)大的查詢功能。

結(jié)語(yǔ)：結(jié)合上文分析，我們可以知道，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)的設(shè)計(jì)符合船舶機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和對(duì)運(yùn)行故障診斷，利用該系統(tǒng)可以增強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)診斷效果，減少了不必要的檢修工作，該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效降低船舶機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的概率，從而有效保障船舶的安全航行，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷現(xiàn)狀及發(fā)展[J].陳源華，張?jiān)吕祝瑖?yán)新平.中國(guó)設(shè)備工程. 2010（05）

[2]工程船舶動(dòng)力機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技巧分析[J].劉卓桓.電子世界. 2018（11）

[3]機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與船舶維修[J].汪法武.中國(guó)科技信息. 2005（12）

[4]工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[J].謝寶義.中國(guó)設(shè)備工程. 2002（03）