船舶机电设备运行状态监测及故障诊断方法分析

船舶机电设备运行状态监测及故障诊断方法分析

郭洁辉徐彬王赛

沪东中华造船（集团）有限公司上海200129

摘要：船舶机电设备的稳定运行影响着船舶运行的安全性，其运行状态监测以及故障诊断受到了更多的关注。基于此，本文对机电设备运行状态监测及故障诊断技术的应用现状进行分析，并提出了一种船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统，为相关工作人员提供参考。

关键词：船舶机电设备；状态监测；故障诊断

引言：船舶机电设备在船舶的运行中有着十分重要的作用，是船舶的组成部分之一。可以说，船舶机电设备运行的状态直接影响着船舶的正常运行。船舶机电设备一旦发生运行故障，不仅会造成极大的经济损失，甚至还会威胁船员的生命安全。在这样的背景下，相关工作人员对于船舶机电设备运行状态监测及故障诊断技术更加重视。

一、船舶机电设备运行状态监测技术及故障诊断技术的现状分析

（一）机电设备运行状态监测技术的现状

随着我国科学技术的不断发展，相关科研机构已经完成了许多有效的探索，新研究成果与新技术接连问世。笔者发现，有关于船舶机电设备运行状态监测的相关技术已经从纯理论阶段转化成研究阶段，并不断向着实用化的阶段发展。在这样的条件下，多种船舶机电设备在线监测系统或是在线监测设备已经不断被应用于实际的工作中。

目前，船舶机电设备运行状态监测技术较为重要的实施手段包括振动监测、性能参数监测、油液分析监测、瞬时转速监测。相比于其他的监测手段，瞬时转速监测有着能够利用瞬时转速波动信号对船舶机电设备运行状态以及故障信息进行判定，有着较好的使用优势。通过瞬时转速波动信号，能够对船舶机电设备的工作质量以及工作状态进行理想化的监测[1]。但是，瞬时转速监测无法对故障的原因进行判定，且相关设备的费用较为高昂，阻碍着其大范围的使用。

（二）机电设备运行故障诊断技术的现状

在新的形势下，为了更好的适应现实需求，我国的航运企业以及相关研究院对于船舶机电设备故障诊断技术进行了研究。随着船舶机电设备状态监测技术的不断提升与发展，船舶机电设备故障诊断技术也取得了突破性的进展，主要包括基于概率统计论的时序模型诊断方法、基于贝叶斯决策判据函数模式识别方法、基于距离判据的故障诊断方法、灰色系统诊断方法、基于线性与非线性判别函数模式识别方法、模糊诊断原理等等。这些机电设备故障诊断的理论与方法，推动了我国船舶机电设备运行故障诊断技术的发展。

二、船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统的设计

（一）船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统的结构设计

笔者设计的该船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统的主要任务为实现对船舶的机电设备运行状态监测和运行故障的诊断。同时，结合计算机信息技术的使用，完成对于船舶机电设备的运行信息和故障信息的分析，保证应用信息化的丰富。

在该船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统中，主要包含着五大模块：数据信息采集模块、数据信息传输模块、数据信息评估模块、数据信息管理模块、应用模块。

该船舶机电设备运行状态监测及故障诊断系统的工作流程如下：数据信息采集模块完成对于船舶机电设备运行状态的相关数据信息的采集后，将其利用数据信息传输模块发送到数据信息评估模块。数据信息评估模块完成机电设备运行状态数据信息的分析后，将结果发送至数据信息管理模块，实现数据信息的保存与输出。在这一过程中，各个模块与应用模块进行数据信息的相互传递，实现人机交互。

（二）数据信息采集模块

由上述系统的工作流程分析能够看出，数据信息采集模块主要承担着船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的采集。相比于其他的监控类信息，船舶机电设备运行状态信息的采集更加重视船舶机电设备关键部位在运行时的振动、温度、电流、保护期状态以及温度等信息的实时采集[2]。目前，多数船舶机电设备都使用了智能化的电控系统，实现了对设备运行状态的自检，所以，该系统只需要连接智能电控系统的数据口，就能完成对于船舶机电设备运行状态相关数据信息的采集。

但是，智能化电控系统中，普遍无法提供振动、温度等机电设备运行状态的数据信息。这就需要通过在船舶机电设备的对应位置加设对应的传感器，并利用模拟转换技术实现对相关数据信息的采集与传递。

（三）数据信息传输模块

该系统的数据信息传输模块主要承担着船舶机电设备运行状态及故障信息的传递，为数据信息评估模块的运行提供数据信息。结合计算机网络的使用，能够使得船舶机电设备运行状态以及故障信息传送至应用模块以及船舶的各个舱室。在数据信息传输模块中，主要包含着全线主干网络、船舶各个舱室局域网以及系统应用模块网络等，使用标准的、开放的网络协议。

（四）数据信息评估模块

该模块主要实现船舶机电设备运行状态以及故障信息的分析与评估，确定船舶机电设备运行状态，判定机电设备的故障类型和故障位置。利用故障数据库数据分析模型算法的建立，能够完成对机电设备故障信息的解析，判定船舶机电设备发生故障的原因。当采集到的故障信息时是较为明确的数据信息，则可以直接对比故障数据库进行故障信息的判断，不需要再次进行数据信息的解析。在判定故障信息后，将其传输至应用模块，向用户发送故障信息的同时，也为用户提供维修维护的相关建议。

另外，结合历史经验数据、状态评估算法、船舶机电设备信息等的使用，能够对船舶机电设备的运行状态以及故障风险进行统筹分析，实现对故障趋势的预警判断。

（五）应用模块

在应用模块中，主要承担着向相关工作人员提供船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的任务，方便机电设备维护与维修的工作人员对船舶机电设备进行管理。例如，对船舶各种机电设备运行状态信息的分类展示、数据信息评估模块对于机电设备的评估结果以及维修维护建议等等。同时，在应用模块中，还能实现对船舶机电设备原始数据的查询、维修历史信息的查询等等。

总结：综上所述，船舶机电设备运行状态及故障诊断对于船舶的安全运行有着重要的影响，通过建立起船舶机电设备运行状态及故障诊断系统，并在其中设置起数据信息采集模块、数据信息传输模块、数据信息评估模块以及应用模块，完成了对船舶机电设备运行的实时监测，并实现了为管理人员提供机电维修建议。

参考文献：

[1]李建峰,袁磊,贺磊.船舶机电设备运行状态监测及故障诊断[J].中国设备工程,2017(02):82-83.

[2]周继伟.浅析船舶机电设备状态监测和故障诊断[J].装备制造技术,2014(03):248-250.