現(xiàn)代船舶設備故障診斷技術及其應用研究

俞敘耀

平湖市華海造船有限公司

一、引言

船舶航運在現(xiàn)階段得到迅猛的發(fā)展，對于保障航運的安全性和穩(wěn)定性顯得尤為重要，這就愈發(fā)凸顯船舶設備故障的檢測與維修的重要性。在這方面，一是可以充分利用各種監(jiān)測手段和技術，強化對船舶運行的安全性保障；二是要強化對專業(yè)技術人員的引進和培訓，用以提高人們對船舶運行技術狀態(tài)的檢測和維護保養(yǎng)技能。通過及時而又科學的對檢測手段的運用，可以及時掌握船舶的各個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并通過對關鍵部位的檢測，以便及時維護和維修，從而保障船舶設備高速、優(yōu)質(zhì)工作，確保船舶運行安全穩(wěn)定，為國際貿(mào)易增添力量。

二、及時對船舶設備進行故障診斷的現(xiàn)實意義

船舶設備故障的及時診斷是保證船舶正常、安全、穩(wěn)定運行的現(xiàn)實要求，及時準確對船舶設備故障進行預警監(jiān)測，是遠洋航行的安全保障。隨著國際貿(mào)易的不斷加快，人們對船舶航運提出了更高的要求，這就是加大對船舶的安全穩(wěn)定運行的保障體系的建立和健全，于是便對船舶設備故障的正確、及時、準確的診斷技術拓展了廣闊的施展平臺。這就要求不斷提升船舶設備故障的檢修水平，及時更新船舶設備故障的診斷手段和技術，不斷提升對故障成因的分析，推出切實可行的維修應急措施與方案，確保船舶安全運行，助推國際貿(mào)易往來的質(zhì)量得以提升，規(guī)模也得以進一步擴大。

1.可以保證船舶穩(wěn)定運行

面對遠渡重洋的船舶而言，能夠安全穩(wěn)定運行是最起碼的保障，否則一切無從談起。因為安全性是一切社會活動的前提和保障，在這方面不需要大費周章來加以闡述，確保船舶航運的安全穩(wěn)定不僅是船舶本身的技術性能的正常狀態(tài)，更是人們對任何交通代步工具最起碼的生存要求。早在20世紀之前，由于當時的船舶構造非常簡陋，因此，對于船舶的維修大多是事后維修，這在當時的航海行為比較稀少的情況下，還是可以接受的。然而到了后來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，船舶數(shù)量的不斷增加，船舶開始遠洋航行，為了保障船舶航行的安全穩(wěn)定性，人們開始對船舶的設備系統(tǒng)進行定期的檢查、維修、保養(yǎng)，這對于逐漸加快、增多的船舶航運來說無疑是提供了安全保障。

2.對船舶航行設備運行情況實時監(jiān)測

對船舶運行的定期檢測、保養(yǎng)、維修雖然對設備系統(tǒng)的正常運行有一定的積極意義，然而在大量地航行社會實踐中，人們逐漸認識到即便是定期檢測也難以保證船舶運行的安全穩(wěn)定。這是因為船舶整個系統(tǒng)在航運的時候處在動態(tài)發(fā)展狀態(tài)，船舶的各個系統(tǒng)在運行過程中難免會發(fā)生故障，因此，單獨指望定期維修保養(yǎng)，難以滿足船舶運行的安全性要求，于是在保修期內(nèi)的實時監(jiān)控船舶運行安全性能的技術問題，就成為人們關注的焦點。加強對船舶運行狀態(tài)的監(jiān)控，能夠把設備系統(tǒng)的故障苗頭消除在萌芽狀態(tài)，預先鎖定故障潛在的因素，以便及時采取措施，防止突發(fā)事件的發(fā)生，進而確保船舶的正常、安全、穩(wěn)定運行。

3.確定科學合理的維護時間

對于船舶出現(xiàn)故障的維修時間，要結合實際考察故障出現(xiàn)的部位和情況，有針對性地開展故障排查工作。隨著科學技術的不斷進步，人們不僅能夠檢測到船舶運行過程中存在的故障隱患，更能夠確定故障存在的具體位置，掌握發(fā)生故障的原因，進而為設備維修技術人員提供較為精準的數(shù)據(jù)信息，幫助技術人員鎖定故障維修范圍。甚至可以根據(jù)故障隱患的影響程度，推算出維修的工作時間，這對于保障船舶的正常運行有著積極的意義。對于防止失修和過剩維修造成成本浪費也有著一定的助推作用，能夠提高故障診斷的工作效率和維修質(zhì)量，更能夠大大節(jié)約維修的時間成本。

三、常見的船舶設備故障類型

診斷船舶故障技術的應用對于保障船舶運行的積極意義非常明顯，可以最大化促進船舶運行的安全穩(wěn)定性，可以實時對船舶的運行狀況進行監(jiān)控，可以運用相關技術提供給技術人員智能信息，用以幫助技術人員確定故障維修時間。所以必須重視對船舶故障診斷系統(tǒng)的應用，不斷完善這一先進的檢測系統(tǒng)，尤其對故障類型的技術優(yōu)化方面，明確常見的船舶故障類型，為技術人員的搶修和日常維護提供科學可行的實施方案，進而提高船舶運行狀態(tài)下設備故障診斷的精準性，提升實時維修質(zhì)量，保障船舶安全穩(wěn)定運行。關于船舶設備的故障類型大致可以分為電子設備方面的故障、機械設備方面的故障以及機電設備方面的故障三個大類。

1.船舶電子設備方面的常見故障

現(xiàn)代船舶大量使用電子設備和儀器，標志著高科技含量對于船舶運行的全覆蓋，這不僅是出于對船舶的智能化管理，更是現(xiàn)代船舶技術的偉大實踐和應用。電子設備和儀器的大量應用在給智能化船舶管控的同時，也給電子設備和儀器的維護保養(yǎng)帶來新的課題，而這方面恰恰是船舶診斷故障技術應用的主要方面。船舶設備在長期的運行過程中會出現(xiàn)故障，尤其是船舶設備運用的諸多電子儀器設備，在實現(xiàn)智能化控制的同時勢必會給這些電子儀器設備因為諸多因素的影響下造成各種故障，比如，電機的異常、電壓的紊亂、電流的不穩(wěn)定以及電路短路等等，進而會影響和制約船舶的正常運行。

2.船舶機械設備方面的常見故障

機械設備是船舶的主要構成，是船舶得以正常運轉的支撐，是所有的電子設備儀器的依托。比如船舶機輪的能量轉換、推進作業(yè)等等都是通過機械設備系統(tǒng)來實現(xiàn)的。因此，船舶的機械設備出現(xiàn)問題直接會給整個船舶的安全帶來難以逆轉的影響，會直接造成船舶的安全隱患，進而影響船舶的安全穩(wěn)定運行。船舶機械設備的正常穩(wěn)定運行的重要意義不言而喻，因此需要對船舶運行的相關設備尤其是機械系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測。在監(jiān)測的過程中要積極運用各種監(jiān)測手段，確定機械設備內(nèi)部存在的故障安全隱患，大膽利用船舶設備專屬的故障診斷技術，給專業(yè)技術人員提供機械設備運行方面的相關運行參數(shù)，幫助技術人員作出相應的故障診斷和處置方案，不斷提高故障診斷的精準度和及時性。

3.船舶機電設備方面的故障

機電設備系統(tǒng)是船舶運行的核心系統(tǒng)，在船舶的運行過程中存在發(fā)生故障的可能性，這主要表現(xiàn)在兩個層面。一個是非常明顯的故障，也叫顯性故障，再一個就是在外表看不出來的，感覺不到的故障隱患，又叫隱性故障。對于這兩種故障隱患所表現(xiàn)出來的形式也不盡相同，比如，機電設備出現(xiàn)火花或者冒煙，這就是顯性故障。而隱形故障盡管在外表看不出來，而機電設備卻會出現(xiàn)無法正常運行的狀況，這類情況無法直接判斷故障部位，卻是機電設備隱患最為常見的現(xiàn)象。對于顯性故障可以通過立即斷電有針對性地開展搶修，而對于隱性故障造成停機停電的，要采用機電設備故障診斷方法，借助先進科學的技術手段，及時、迅速、準確的判斷引起故障的部位，進而采取應急措施，確保機電設備正常工作。

四、確定船舶設備故障常用的診斷技術

對于船舶設備故障的診斷常用的方法有著歷史發(fā)展的印記，也標志著故障診斷技術的不斷進步。開始叫做傳統(tǒng)的診斷方式，也叫直接測量法，就是通過儀表儀器直接測量電機電路的相關讀數(shù)，比如電壓電流等異常現(xiàn)象，進而推斷出相關的故障位置，并及時加以維修。這種診斷方式最大的長處就是簡單易行，便于操作，最大的短板就在于人為的因素比較濃烈，比如，技術人員的經(jīng)驗豐富，甚至于在機器旁聽一聽就可能推斷出問題的所在，這就要求工程技術人員有著豐富的檢修閱歷。在實際的社會實踐中，這一類的檢修僅憑著電壓表、電流表的異常來診斷船舶的設備故障，顯然是跟不上時代的要求的，于是便有一系列的新的診斷故障的方式和方法問世。

1.基于信號處理的故障診斷技術

基于信號處理的故障診斷方法可以分為幾個類型，一個是根據(jù)信號模型數(shù)據(jù)直接給出檢測判斷，再一個就是相應的信號分析和信號處理。從本質(zhì)上來說，故障的發(fā)生由碰撞、沖擊、震蕩和突變等原因所致，繼而引發(fā)安裝在設備儀器上面的信號傳感器的數(shù)據(jù)的異變，人們可以提取畸變點的故障信息，提取故障特征，進而對設備進行故障判斷，比如，故障發(fā)生的部位和時間等等。在這個方面要對船舶的設備目標實時監(jiān)測，利用傳感技術和信息采集技術掌握船舶電子設備的運行參數(shù)和性能指標，然后技術人員對獲取的數(shù)據(jù)進行分析進而確定存在故障的部位和處置方案。比如，光纖式傳感技術、數(shù)字傳感技術的應用，可以有效提高實時監(jiān)測的及時性和數(shù)據(jù)準確性。

2.設備故障機理以及設備故障特性的應用

隨著大數(shù)據(jù)技術和計算機技術的廣泛應用，船舶設備的故障診斷也引入計算機技術，通過船舶設備故障的運行機理和特性數(shù)據(jù)的處理，利用仿真模擬的實驗環(huán)境對船舶設備故障的及時、精準診斷，進而提高船舶故障診斷的科技含量和精準度。在這個過程中，對于掌握設備儀器的故障機理和故障特性非常重要，利用計算機進行遙感識別的基礎數(shù)據(jù)信息，通過對計算機技術數(shù)據(jù)的設定，將信息信號的放大和預處理，導入模擬分析軟件，協(xié)助相關技術人員提高設備故障檢測的及時性和精準性，找出故障的具體位置，進而采取應急措施盡快排除故障隱患，保證船舶設備正常運行，最終確保船舶的正常安全運行。

3.基于知識型計算機智能診斷技術

知識和實踐經(jīng)驗對于提高船舶故障的檢測診斷的積極意義，不僅在于能夠避免計算機模型帶來的偏差，更是充分利用了專家積累的經(jīng)驗。在這方面最為亮眼的就是把專家的豐富的經(jīng)驗引入計算機智能型判斷體系，將專家的知識和經(jīng)驗轉化成知識庫數(shù)據(jù)，然后通過智能設置，充分發(fā)揮計算機智能化處理的作用，將人力不可及的技能發(fā)揮出來，對船舶設備的工作狀況和工作條件進行分析，繼而推斷出船舶設備故障發(fā)生的原因，從而進一步給出解決故障隱患的技術方案，及時采取果斷措施排除隱患，確保船舶設備正常運轉，進而保障船舶安全穩(wěn)定運行。

4.船舶設備故障的技術方法的融合

盡管在船舶設備故障的診斷方面有著很多的方式和方法，但是通過大量的社會實踐不難發(fā)現(xiàn)，這些方式方法有著各自積極的一面，同時也有著各自的一些缺點。比如，數(shù)學模型的判斷可以減少人為失誤的因素，但是缺乏實時畫面的真實意境，因而對設備故障的診斷會失之偏頗。反過來說，專家的經(jīng)驗固然可貴，然而也有著主觀臆斷，也會影響對船舶設備故障的正確判斷。信號信息的采集和分析有著計算機技術的幫助，對于船舶設備故障的診斷有著積極的意義，然而假定信息采集不全，也會影響對于船舶設備故障的正確診斷。因此，必須對所有能采取的手段和技術進行融合，才能正確及時判斷船舶設備故障存在的因素，才能真正起到預先判斷和警示的作用，才能提高設備故障的精準維修。

五、應用現(xiàn)代船舶設備故障診斷技術路徑分析

1.強化對于船舶設備機械故障的排查維修

現(xiàn)代航運的迅猛發(fā)展是國際經(jīng)貿(mào)合作的形勢要求，而船舶的遠洋航行的安全性是一切經(jīng)貿(mào)合作工作的前提和保障。這就為現(xiàn)代船舶設備的技術故障排查拓寬了應用的領域，也給現(xiàn)代船舶設備故障診斷技術提供了施展才能的機會。從故障的體系來說，船舶設備故障最為常見的就是船舶設備的機械故障，也是船舶維護維修的重心所在。比如，機械設備的磨損、腐蝕和斷裂等造成的機械故障和運轉失靈失效，主要是因為超強工作、設備老化等原因導致。對于船舶設備的狀態(tài)檢測主要有三種辦法，一是振動分析法，再一個就是油液分析法，第三就是熱力參數(shù)分析法，而將這三種辦法結合起來就是綜合分析法。在實際工作中，要靈活掌握各種檢測方法，加以綜合分析。

2.加強對電氣設備的檢測維護

船舶設備常見的故障較為常見的是電氣方面的事故，比如，發(fā)電機故障和主配電板的故障。對于發(fā)電機來說，故障來源有幾個方面，一個是發(fā)電機工作但是沒能形成電壓，這個時候聲光報警就會響起，這可能是因為電機的磁場失磁，進而形成馬達空轉，一般來說只需要進行充磁就可以解決這個問題。第二類就是發(fā)電機失壓，這種情況可能是集成環(huán)電路出現(xiàn)故障。第三類就是發(fā)電機出現(xiàn)逆功率，這主要是并聯(lián)電機組原動機出現(xiàn)故障所致。主配電板最常見的故障大致可以分為三種，一個是主配電板跳閘，比如，過載和電路短路均會造成這種情況的發(fā)生。第二種常見的故障就是主配電板不能實現(xiàn)自主閉合。最后一種就是發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈，可能是因為并聯(lián)機組系統(tǒng)無法確保分配的穩(wěn)定性與合理性等等。

3.動力系統(tǒng)常見故障的檢測維修

在這方面最為常見的是柴油機拉缸，比如，在柴油機內(nèi)部可以聽到干摩擦聲音，這就可能是柴油機拉缸現(xiàn)象。出現(xiàn)這類故障的原因很多，比如，因為柴油機高溫運行造成潤滑油的油膜遭到破壞，造成金屬的高溫熔融，可能是潤滑油不合格等原因。再比如，出現(xiàn)船體劇烈震動，可能是螺旋槳葉片斷裂所造成的。這個時候要緊急停車，降低速度進行處理。這種情況的原因很多，比如，螺旋槳的質(zhì)量不合格，抑或是遭到海水的腐蝕，再有就是螺旋槳曾經(jīng)與礁石發(fā)生碰撞等等。

六、結束語

綜上所述，船舶設備故障的及時診斷是船舶安全穩(wěn)定運行的前提和保障。在這方面，一是要充分利用各種先進的技術方法，及時準確應用于船舶的設備故障檢修預警系統(tǒng)；二是要融合各種先進的故障診斷技術，取百家之長，融合成特有的設備故障隱患的排查體系，精準地診斷出故障隱患的成因和具體位置，進而給出科學可行的應急維修方案；三是要堅持實事求是的思維路線，追求實效，一切以解決實際問題為終極目標。