基于模糊綜合評價法的船用空壓機(jī)技術(shù)狀態(tài)評估研究

王旭

摘 要： 根據(jù)船用空壓機(jī)的性能參數(shù)以及實際運行狀況，確定其技術(shù)狀態(tài)評估指標(biāo)和狀態(tài)等級；建立一套基于模糊綜合評價法的空壓機(jī)技術(shù)狀態(tài)評估體系，并結(jié)合實際案例進(jìn)行分析研究，驗證方法的有效性。

關(guān)鍵詞： 空壓機(jī)；技術(shù)狀態(tài)評估；模糊綜合評價法

前言：在現(xiàn)在船舶技術(shù)設(shè)備中，空氣壓縮機(jī)是一種必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，它通過在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的活塞或作旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)子的作用，壓縮氣體分子的間隙，提高其壓力，滿足工作要求。特別是在以空氣壓縮機(jī)為核心組件的其他設(shè)備裝置中，空壓機(jī)的安全運行與整個裝置的可靠性緊密相關(guān)，其安全隱患更不容忽視。所以，空壓機(jī)的技術(shù)狀態(tài)評估研究具有重要意義。

本文首先選定空壓機(jī)運行狀態(tài)的典型指標(biāo)，進(jìn)而確定各指標(biāo)的閾值以及建立隸屬函數(shù)，然后將其技術(shù)狀態(tài)劃分等級，進(jìn)而運用模糊綜合評價法進(jìn)行評估，最后選取實例進(jìn)行驗證，為空氣壓縮機(jī)維護(hù)、檢修提供了依據(jù)，實現(xiàn)設(shè)備管理的高效性、經(jīng)濟(jì)性。

1船用空壓機(jī)的技術(shù)狀態(tài)評估指標(biāo)

排壓：氣體經(jīng)過壓縮后得到的最終壓力稱為排壓。級間壓力的大小也能體現(xiàn)出機(jī)器是否正常運行。排壓是衡量空壓機(jī)工作狀況最直觀的參量，需重點關(guān)注。

排量：排量是指單位時間內(nèi)排入排氣管的氣體的量，通常分為質(zhì)量排量和體積排量。對于多級空壓機(jī)，其排量為各級進(jìn)出口處氣體排氣量累計值，排量也是衡量空壓機(jī)工作情況最直觀的量。在空壓機(jī)正常工作時，可以根據(jù)實際生產(chǎn)需要調(diào)整調(diào)節(jié)氣閥，以改變氣體流量，進(jìn)而調(diào)整空壓機(jī)工況。

排溫：排溫是指空壓機(jī)最后一級排出氣體的溫度。其值的大小與潤滑油、被壓縮氣體的性質(zhì)等因素有關(guān)。在空壓機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中，排溫是一個關(guān)鍵參量，它是用來判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要指標(biāo)。

振動烈度：采集空壓機(jī)各個關(guān)鍵部位的振動信號，然后對獲得的這些信息與設(shè)備的正常指標(biāo)值進(jìn)行比對，由此判斷該空壓機(jī)的運行狀況是否良好。

2空壓機(jī)狀態(tài)等級的劃分

根據(jù)狀態(tài)評估需要，需要對空壓機(jī)的運行狀況進(jìn)行等級進(jìn)行劃分，將評估結(jié)果主要劃分為四個等級：優(yōu)秀、良好、一般、差。

優(yōu)秀：空壓機(jī)的狀況較好，整體性能優(yōu)秀，可以不用檢修。良好：空壓機(jī)各項指標(biāo)處于良好范圍內(nèi)，系統(tǒng)運行良好，可以正常運行，但在系統(tǒng)運行完成之后有針對的進(jìn)行檢修。一般：空壓機(jī)處于一般運行狀態(tài)，空壓機(jī)各項指標(biāo)朝著惡化的趨勢發(fā)展，需要時時檢測，出現(xiàn)問題時及時排除。差：空壓機(jī)處于故障狀態(tài)，各項指標(biāo)綜合評估已經(jīng)超越臨界值，再運行下去會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，需要立即停機(jī)檢查維修。

根據(jù)本文選取的排壓、排量、排溫和動烈度作為技術(shù)狀態(tài)評估的指標(biāo)，結(jié)合某型空壓機(jī)的工作狀況，收集到在空壓機(jī)各個技術(shù)狀態(tài)下以上指標(biāo)關(guān)系如下：

3運用模糊綜合評價法進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)評估

3.1建立隸屬函數(shù)

①排壓閾值的設(shè)定及隸屬函數(shù)的建立

排壓閾值的設(shè)定：A1=19.67——優(yōu)秀狀態(tài)與良好狀態(tài)之間的閾值；

A2=19.34——良好狀態(tài)與一般狀態(tài)之間的閾值；

A3=19——一般狀態(tài)與差狀態(tài)之間的閾值。

建立隸屬函數(shù)

當(dāng)排壓處于優(yōu)秀狀態(tài)下時，賦值為0.9；當(dāng)排壓處于良好狀態(tài)下時，賦值為0.7；當(dāng)排壓處于一般狀態(tài)下時，賦值為0.5；當(dāng)排壓處于差狀態(tài)下時，賦值為0.1。

②排量、排溫、振動烈度閾值的設(shè)定及隸屬函數(shù)的建立

方法同上，分別確定排量、排溫、振動烈度閾值及隸屬函數(shù)

3.2 模糊綜合評價

空壓機(jī)技術(shù)狀態(tài)評語集記作V={優(yōu)秀，良好，一般，差}。因素集與其關(guān)系用評價矩陣R來表示為：

根據(jù)測定的排壓、排量、排溫和振動烈度的值大小，代入相應(yīng)的隸屬函數(shù)，結(jié)合評判權(quán)重系數(shù)建立評判矩陣： C=AOR（c1，c2，L，cn），向量C是進(jìn)行綜合評判的結(jié)果，根據(jù)隸屬度最大原則， cj即為最佳解[13]。

根據(jù)各個因素值帶入隸屬函數(shù)所得的值及計算所得權(quán)重，然后選取偏大型隸屬函數(shù)，可得到空壓機(jī)狀態(tài)評估因素值：

4案例分析

某型空壓機(jī)在持續(xù)運行過程中出現(xiàn)排壓、排量、排溫和振動烈度值的波動現(xiàn)象，現(xiàn)需要根據(jù)排壓、排量、排溫和振動烈度值得變化，對該空壓機(jī)進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)評估，以確定該空壓機(jī)能否可以繼續(xù)運行，避免發(fā)生故障。以下是某型空壓機(jī)在運行中一小時內(nèi)檢測到四組排壓、排量、排溫和振動烈度的數(shù)值：

由上述結(jié)果可得， C=0.750，處于良好與優(yōu)秀范圍內(nèi)，因而該空壓機(jī)處于良好狀態(tài)，排壓、排量、排溫和振動烈度指標(biāo)都處于良好范圍內(nèi)，空壓機(jī)各項指標(biāo)處于良好范圍內(nèi)，系統(tǒng)運行良好，可以正常運行，但要定時注意各項指標(biāo)的變化，在系統(tǒng)運行完成之后有針對的進(jìn)行檢修。綜上所述，該模糊綜合評判方法可以對空壓機(jī)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行有效的評估。

按照3.1節(jié)中介紹的思路是對四組實驗數(shù)據(jù)的每一個指標(biāo)因素直接求隸屬度，然后求綜合隸屬度，最后采用最大隸屬度原則，求最優(yōu)解。本案例則先求四組實驗數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，再求隸屬度，相比以上方法更為科學(xué)準(zhǔn)確，減少誤差。