船舶智能動(dòng)力系統(tǒng)的試驗(yàn)要求

李國(guó)祥 王海燕

船舶智能動(dòng)力系統(tǒng)是指能綜合利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)所獲得的各種信息和數(shù)據(jù)，對(duì)組成動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)備與系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、健康狀況進(jìn)行分析和評(píng)估，為動(dòng)力系統(tǒng)的使用、操作和控制、檢修、管理等方面的決策提供支持。

驗(yàn)證智能動(dòng)力系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)可以通過(guò)試驗(yàn)獲取。根據(jù)目前技術(shù)條件，智能動(dòng)力系統(tǒng)的試驗(yàn)條件可以歸為三類，即制造廠內(nèi)的臺(tái)架試驗(yàn)、船廠的系泊試驗(yàn)和仿真試驗(yàn)。

智能動(dòng)力系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)

智能動(dòng)力系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)，是指動(dòng)力裝置出廠前在制造廠家內(nèi)進(jìn)行的對(duì)該船舶主動(dòng)力裝置的各項(xiàng)運(yùn)行性能指標(biāo)，運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換，智能安全保護(hù)，超極限性能等項(xiàng)目在臺(tái)架上進(jìn)行一系列自動(dòng)測(cè)試和檢驗(yàn)的方法，并將臺(tái)架試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和分析。

各船級(jí)社都有船用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)要求或指南，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是CB/T 3254.3-2013船用柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)第2部分，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了船用柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)要求、試驗(yàn)項(xiàng)目。

常規(guī)系統(tǒng)的試驗(yàn)項(xiàng)目包括：?jiǎn)?dòng)試驗(yàn)，各缸工作均勻性試驗(yàn)，調(diào)速性能試驗(yàn)，符合特性試驗(yàn)，速度特性試驗(yàn)，萬(wàn)有特性試驗(yàn)，推進(jìn)特性試驗(yàn)，最低空載穩(wěn)定試驗(yàn)，最低工作穩(wěn)定轉(zhuǎn)速試驗(yàn)，換向試驗(yàn)，倒車試驗(yàn)，電控系統(tǒng)功能試驗(yàn)。

智能動(dòng)力系統(tǒng)可以在臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。不同功能的智能系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)有不同的要求。

智能動(dòng)力系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)就是在常規(guī)臺(tái)架試驗(yàn)要求的前提下，利用動(dòng)力裝置自身或智能系統(tǒng)提供的傳感器，在臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)自動(dòng)或者手動(dòng)獲取以上智能系統(tǒng)所需要的性能參數(shù)，為智能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能決策、視情維修等智能功能提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

智能動(dòng)力系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中應(yīng)包括應(yīng)滿足如下要求：

（1） 臺(tái)架試驗(yàn)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速要求；

（2） 在每種負(fù)荷、轉(zhuǎn)速下的時(shí)間要求；

（3） 需要獲取數(shù)據(jù)的種類；

（4） 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取方式；

（5） 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存方式；必要時(shí)，可以查驗(yàn)和備份相關(guān)數(shù)據(jù)；

（6） 獲取數(shù)據(jù)的容量要求。

智能動(dòng)力系統(tǒng)在臺(tái)架試驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)采用系統(tǒng)制造商提供的記錄形式，完整、無(wú)遺漏地記錄于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可在需要時(shí)查詢、備份。

智能動(dòng)力系統(tǒng)的系泊試驗(yàn)

系泊試驗(yàn)是在機(jī)電設(shè)備和其系統(tǒng)安裝結(jié)束的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備的調(diào)整及性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證機(jī)電設(shè)備是否達(dá)到原設(shè)計(jì)性能，是否滿足船舶設(shè)計(jì)、船檢規(guī)范和系泊試驗(yàn)大綱規(guī)定的要求。系泊試驗(yàn)的依據(jù)是GB/T 3471-2011海船系泊及航行試驗(yàn)通則。

系泊試驗(yàn)是在船廠碼頭上進(jìn)行的，船舶基本上處于一種靜止?fàn)顟B(tài)，又受到碼頭堤岸的限制，因此，主機(jī)、輔機(jī)、軸系、各種設(shè)備、系統(tǒng)等都不能進(jìn)行全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，這是系泊試驗(yàn)的局限性。

利用本船的智能動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行系泊試驗(yàn)，可以大大優(yōu)化以上傳統(tǒng)系泊試驗(yàn)的流程和工作量，只要智能系統(tǒng)安裝到位，以上提及的試驗(yàn)內(nèi)容幾乎可以同時(shí)進(jìn)行。這就大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間和工作強(qiáng)度。

智能動(dòng)力系統(tǒng)的系泊試驗(yàn)也有其局限性，比如這類試驗(yàn)必須在智能系統(tǒng)安裝到位的前提下進(jìn)行，同時(shí)由于不進(jìn)行全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，有些工況數(shù)據(jù)無(wú)法從系泊試驗(yàn)時(shí)獲得。

智能動(dòng)力系統(tǒng)系泊試驗(yàn)，應(yīng)無(wú)需增加額外的要求，能利用已安裝到船上的系統(tǒng)設(shè)備，自動(dòng)測(cè)取（但不限于）以下的數(shù)據(jù)，并應(yīng)在集控室的控制臺(tái)上在線顯示、同步保存于機(jī)艙的專用數(shù)據(jù)庫(kù)中。有必要時(shí)，經(jīng)授權(quán)后可查驗(yàn)和拷取相關(guān)數(shù)據(jù)：

（1） 主機(jī)的正倒車判斷和啟動(dòng)次數(shù)Sn；

（2） 主機(jī)的有效輸出扭矩Teff和功率Peff；

（2） 主機(jī)的各缸的平均有效壓力Pm，壓縮壓力Pcm；

（3） 主機(jī)/螺旋槳轉(zhuǎn)速n；

（4） 主機(jī)的增壓器轉(zhuǎn)速nT；

（5） 增壓器的增壓壓力PTC;

（5） 主機(jī)的燃油消耗量Fc及消耗率Fcr；

（6） 主 機(jī)的各缸的排 氣 溫 度Tex；冷卻水溫度Tcc；

（7） 主 機(jī) 的 廢 氣 排 放 成 分EXcom；

（8） 主機(jī)的聲光報(bào)警裝置有效性試驗(yàn)，報(bào)警動(dòng)作可靠準(zhǔn)確。

智能動(dòng)力系統(tǒng)在系泊試驗(yàn)中獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)采用系統(tǒng)制造商提供的記錄形式，完整、無(wú)遺漏的記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可在需要時(shí)查詢、備份。

仿真試驗(yàn)

臺(tái)架試驗(yàn)和系泊試驗(yàn)可以為智能動(dòng)力系統(tǒng)提供一定量的有效數(shù)據(jù)，但主要是提供正常工況的數(shù)據(jù)，一般情況下，無(wú)法提供故障狀態(tài)下的有效數(shù)據(jù)。因此，全面驗(yàn)證智能動(dòng)力系統(tǒng)還需要仿真試驗(yàn)的支持。

仿真試驗(yàn)雖然不能百分之百地獲取實(shí)際動(dòng)力裝置的全部性能和參數(shù)，但能做到實(shí)際臺(tái)架試驗(yàn)和系泊試驗(yàn)無(wú)法做到的某些功能項(xiàng)目，如主機(jī)的破損性飛車試驗(yàn)、掃氣箱著火、螺旋槳脫落、排氣閥損壞、噴油器工作不正常等等故障狀態(tài)，是全面驗(yàn)證智能系統(tǒng)功能的有效手段。

目前，針對(duì)船用動(dòng)力裝置的仿真試驗(yàn)，還沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。但從技術(shù)角度講，至少要包括實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)、船舶的系泊試驗(yàn)、航行試驗(yàn)等規(guī)定的一些基本要求，更重要的是包括實(shí)際試驗(yàn)條件下無(wú)法進(jìn)行的破壞性試驗(yàn)：

（1） 滿足臺(tái)架試驗(yàn)要求；

（2） 滿足系泊試驗(yàn)要求；

（3） 滿足航行試驗(yàn)要求；

（4） 滿足破壞性試驗(yàn)要求，包括但不限于以下模擬試驗(yàn)：飛車模擬，曲柄箱爆炸模擬，掃氣箱著火，主機(jī)拉缸咬缸，主軸承，曲柄銷軸承，十字頭軸承等的斷油燒熔，螺旋槳脫落，排氣閥損壞，噴油器工作不正常等。

為進(jìn)行仿真試驗(yàn)，待驗(yàn)證的智能動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)滿足相應(yīng)的軟、硬件要求。

智能動(dòng)力系統(tǒng)是一種新事物，其技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)和云技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，且目前正處高速發(fā)展階段。該技術(shù)應(yīng)用于船舶領(lǐng)域，在輪機(jī)工程領(lǐng)域的應(yīng)用更是日新月異。當(dāng)前，自動(dòng)化和智能控制技術(shù)在不斷突破常規(guī)理念，對(duì)于智能技術(shù)的試驗(yàn)條件，既有與傳統(tǒng)設(shè)備的試驗(yàn)條件緊密結(jié)合，也要根據(jù)智能動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)提出新的要求，特別是仿真試驗(yàn)在驗(yàn)證智能動(dòng)力系統(tǒng)方面具有不可替代的作用。