船舶动力装置状态监测与主机故障诊断的研究

          　　摘要：船舶动力作为船舶的心脏，是船舶获取机械能、电能、和热能的机械设备，它是否可以安全稳定的运行，是船舶能不能安全运行的关键。现如今为了避免突发性故障停机造成的危害人民生命以及损害经济利益的安全事故发生，可以采用在线状态监测和故障诊断技术，对船舶动力装置运行状态发生故障征兆做出及时的分析。
　　关键词：船舶动力装置 状态监测 故障诊断
　　中图分类号：U6 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0343-01
　　1、船舶动力装置研究的意义
　　船舶数量和吨位的快速增长是航运业飞速发展带来的必要要求，这种情况下船舶的航行速度也需要提升，因此船舶的安全性越来越受到人们的关注，我国与各国的贸易往来、进口量的连年增长，是航运业新的机遇，但是在船舶种类日新月异的今天。船舶安全方面也是一个不可避免的问题。随着科学技术的发展，船舶动力正朝着大型化、多样化、紧密化方向发展，它的工作性能得到了很大的提高，自动化的也适应于多种操作，但是由于自身结构的复杂化，以及工作环境的不理想，以及同一动力装置持续运转的时间长等问题导致发生故障的可能性极大。而且这会导致人身安全遭到威胁，造成巨大的经济损失。因此对船舶动力装置状态的监测与故障技术的研究，可以让人们及时的发现船舶动力装置故障的发生前兆，为后期的维修与保养建立一个有效的技术参数数据。也可以对于设备维修的决策做出正确的指导，有效的将事故发生率降低，为正常工作做保障。
　　船舶航行所需要的能量是由燃料化学能转为热能、机械能、对船舶产生的推进力。船舶动力装置是全部机械、设备和系统的总体，它主要由：（1）推进装置：船舶动力装置中最重要的组成部分，工作原理是整套设备可以发出一定的功率然后经传动设备和轴系带动螺旋桨。主要包括主机、传动设备。船舶轴系和推进器。（2）辅助装置：主要包括发电副机组、辅助锅炉装置、压缩空气系统和液压泵站，保证船舶航行中的生活所需。（3）管路系统：由管路泵、滤器、热交换器、各种阀件组成，在船舶管路系统中被用来连接各种机械设备。（4）处理污染设备：用来处理船舶航行中所产生的各种垃圾的设备。（5）：甲板机械主要包括起货机、锚机等。是船舶航行、停泊时需要的机械设备。（6）自动化设备：包括自动调节、遥控等设备，可以减轻员工劳动力，提高工作效率。
　　2、船舶动力装置状态监测与故障诊断的方法
　　船舶动力系统复杂，装置其原理涉及电子、器械、化学、物理等多领域。
　　2.1 直接测量
　　初期的船舶故障通过对仪表、仪器看、听、摸等方法直接测量诊断对象的有关运行状态。如果运行状态不在正常的变化范围内则判断其将要或者已经发生故障。虽然方法简单，但是容易发生失误。
　　2.2 在数学模型上进行讨论
　　能进一步的将船舶运动的实时情况进行分析。如：状态估计法、过程参数估计法，主要是利用系统的状态和参数变化的特点建立精确的数字模型。
　　2.3 传统故障诊断
　　故障树推理法具有故障传播层次性的特点，根据诊断对象结构、功能间的相互关系，做出因果的推理。船舶动力装置的故障原因一般都在大的故障事件之中，对发现的故障事件进行逐级排查确定故障原因。故障树的诊断仿佛符合人类逻辑思维能力，容易被多数人理解。
　　2.4 数据诊断法
　　通过对各种模式的统计识别，包括：信息特征选择、维数压缩，在各种距离的聚类上建立分析方法，然后对故障原因进行诊断。如：Bayes分类器。
　　2.5 综合推理法
　　在模糊数学的基础上，利用对各种特征量设备的综合统计，通过人脑思维中的模糊逻辑，得出对故障原因的分析。
　　2.6 神经网络方法
　　利用计算机系统模拟人脑的结构和功能，通过物理上可实现的器件构成一种虚拟的神经系统，可以模拟人的工作过程，具有很强的输入、输出非线性映射性。
　　2.7 模拟专家系统方法
　　可以将人类专家获得的知识和经验变成程序输入到计算机里，是计算机可以利用这些程序对故障原因进行分析，包括：知识输入系统、知识库、推理机和输出系统。可以把许多专家的知识集中到一起，使得计算机系统的诊断处理能力高速、有效。这已经成为故障争端系统研发中的重要组成。
　　2.8 进行多种方法的融合
　　如果将以上叙述的故障诊断方法进行系统的优化和结合，这样就可以扬其所长避其所短，超常的发挥诊断效果。如：模拟专家系统与神经网络的结合等。
　　3、船舶主机常用的监测与诊断技术
　　船舶主机故障诊断技术主要是：热力参数监测、瞬时转速监测、振动监测、油液监测。利用热力参数的变化对船舶的动力装置工作状态做出一个判断，主要是对排气温度、转速、冷却水进出口温度等进行分析。重点是可以对船舶柴油机的性能做出判断。船舶主机的瞬时转速波动能把机器是否正常工作的状态反映出来，通过对此数据的分析，就可以诊断出机器故障的原因。利用船舶主机表面发发出的振动信号也是可以诊断器械故障的原因。润滑油是早船舶主机中循环流动的，润滑油质量的变化以及它所含的杂志可以表面零件磨损情况以及类型和程度。
　　船舶动力装置监测诊断也是有难点的，因为船舶动力装置设备组成复杂，很难有与之相适应的的模型来研究，而且船舶动力装置的故障一个可能引起多个前兆，关系不确定判断比较模糊。由于船舶动力装置工作环境的特殊性，许多有效的信号都不能及时的传达，内部部件相近相互影响，让一些故障部件的特殊信号混淆，难以分辨，这样就对船舶动力装置故障的诊断增加了难度。
　　结束语
　　故障诊断就是当一个系统的状态偏离了原先规定的正常的工作状态，使得系统失去它的某些功能，很多研究说明，船舶动力装置故障诊断技术是多种经验结合现代技术进行及时的诊断，它定会向着网络化、实时在线诊断方面发展，在这点上应该吧适合船舶动力装置故障诊断的专用新型程序作为重点。利用各种状态的信息，对其进行多源信息的结合和综合分析，对故障原因进行及时的判断。而且网络化是现代故障诊断技术发展的一个必要方向，利用网络实现资源共享，将各种的故障诊断数据系统结合起来，这样可以减少人员经济的投入，减少投资，为企业带来效益，也加快企业现代化管理的进程。
　　参考文献：
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