船舶機電設備運行狀態監測及故障診斷研究

楊增理

摘 要：船舶機電設備是船舶的重要組成部分，其在船舶的運行之中有著極其重要的價值，船舶機電設備運行的好壞對船舶能否正常運轉有著直接的影響。若一旦船舶機電設備出現故障，不只有可能帶來巨大的經濟損失，還可能造成人員傷亡情況。就此問題，本文立足于船舶機電設備自身的運行狀態技術與故障診斷技術的相關問題，試圖探索出一種全新的船舶設備運行狀態與診斷故障系統技術，用以在線監測船舶機電設備的運行狀態。

關鍵詞：船舶機電設備；狀態監測；故障診斷

以往的船舶監測管理系統存在著船舶和監測中心脫節、信息過時、監測不力等問題。船舶監測系統出現之后，從一定程度上緩解了以往船舶監測管理系統的不足，對船舶信息達到了實時、全面的監測管理。船舶機電設備可以幫助工作人員實時的分析、掌握船舶運行實況，且技術人員通過機電設備運行狀態進行初步的故障診斷，其不僅有助于增強社會經濟效益，還能給與船舶工作者以重要的保障作用。

一、當前船舶機電設備運行狀態監測與故障診斷技術近況分析

1、狀態監測技術現狀

隨著科技日益發展，國內人諸多科研機構院所都對船舶機電設備運行進行了許多積極有效的研究，出現大量新科技和成果，各種船舶機電設備狀態監測技術也脫離了純理論狀態，逐漸趨向實用化階段，同時大批在線的監測系統和傳感系統也不斷出現。目前，船舶機電設備運用的狀態監測手段主要有以下四種：瞬時轉速監測系統、性能參數監測系統、振動系統以及油液分析監測系統。而其中的瞬時轉速監測系統主要運用了瞬時轉速波動信號技術，通過對機電設備工作質量與工作狀態的監測，能讓船舶機電設備的正常運作得到有效保障，而這種技術正好能充分掌控船舶極端設備的運行情況和相關故障的信息。但是這種方法也有不足之處，那就是它可以確定機電設備運行不正常缸位，卻無法明確故障原因；主要是因為瞬時轉速測量儀是在一瞬間反應至轉內角速度的變化，其就必須有高頻率響應和高精度等特征，也就致使該設備費用較高，同時，現場安裝和調試使用也都較難以達到。

2、故障診斷技術現狀

為適應當前新形勢的需求，國內外諸多航運企業及科院機構對船舶機電設備故障診斷技術展開了研究，隨著狀態監測技術的發展，以致產生了許多新的故障診斷方法及理論。比如，依據灰色系統判別方法、概率統計論的時序模型判別方法、依據線性與非線性判別函數模式的識別方法等等。

二、關于船舶機電設備運行狀態監測與故障診斷系統的計劃方案

1、船舶設備運行狀態監測與故障診斷系統布局方案

首先，要對船舶機電設備運行狀態監測與故障的進行有效診斷，運用先進的信息技術對船舶機電設備的運轉用及故障進行有效掌控，以通過信息化技術讓船舶設備運轉狀態監測以及故障診斷系統得到保障。其次，船舶機電設備的運行狀態監測和故障診斷系統的理論結構組成主要由四個部分組成，即數據信息采集層、數據信息傳輸層、數據信息評估層、數據信息管理層以及應用層（如下圖一）。

2、數據信息采集層

數據信息采集層主要用于對對船舶機電設備運行狀態和故障信息的采集。在對運行狀態信息的采集過程中，重點在于對船舶機電設備重要結構運轉的轉速、溫度、電流、振動等多個方面的信息采集，而這又與普通的監控類信息完全不同。這個只需要連接電控系統就能夠采集數據信息，同時通過船舶機電設備中安置對應的傳感器，可以模擬轉換這些數據信息之后在進行采集。

3、數據信息傳輸層

數據信息傳輸層的主要作用在于對采集層采集到的船舶機電設備的運行狀態和故障信息的相關數據與信息進行數據信息的傳輸過程。同時，還能運用數據信息技術將船舶機電設備運行狀態監測和故障診斷系統應用層和各個船室的信息進行網絡鏈接。數據信息傳輸層主要分為三個部分，即：全線主干網絡、各船室局域網絡以及系統應用層網絡等，同時運用標準的開放式網絡協議，以實現應用信息化和擴展系統功能的目的。

4、數據信息評估層

數據信息評估層的主要作用是用于對船舶機電設備運行狀態和故障監測的數據信息經過采集后，對其進行分析和評估。主要通過建立故障數據信息庫和數據分析模型算法，完成運行狀態和故障兩種數據信息的分析和評估，得到有效的故障診斷結論，最終通過此結論對船舶機電設備故障形成的原因和趨勢進行分科學分析。建立數據分析模型算法是智能診斷最重要的技術，并對船舶機電設備的振動頻率進行了重點分析。

5、應用層

應用層的主要作用在于為船舶機電設備的維護人員供以各種維修信息化功能，其優勢不僅在于人機界面操作簡單便捷，還能給船舶機電設備帶來多種功能操作和計劃，以及維修的資源，同時還能將其進行信息化的管理，將船舶機電設備的各個備件進行分有效管理，還能運用應用層對船舶機電設備的相關信息進行查詢、統計、輸入等。

結語：

總之，在船舶機電設備的運轉過程中，研究其運行狀態的監測與故障診斷有著至關重要的作用，因此，在設計船舶機電設備運行狀態監測與故障診斷系統時，應研發出適合船舶機電設備運行狀態監測與故障診斷的實際需要和智能化的發展趨勢，運用這個系統可以有效的提升船舶診斷機電設備故障的速度，降低船舶機電設備故障的發生概率和經濟損失，確保船舶安全運行。

參考文獻：

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