船舶机电设备运行状态监测及故障诊断研究

杨增理

摘 要：船舶机电设备是船舶的重要组成部分，其在船舶的运行之中有着极其重要的价值，船舶机电设备运行的好坏对船舶能否正常运转有着直接的影响。若一旦船舶机电设备出现故障，不只有可能带来巨大的经济损失，还可能造成人员伤亡情况。就此问题，本文立足于船舶机电设备自身的运行状态技术与故障诊断技术的相关问题，试图探索出一种全新的船舶设备运行状态与诊断故障系统技术，用以在线监测船舶机电设备的运行状态。

关键词：船舶机电设备；状态监测；故障诊断

以往的船舶监测管理系统存在着船舶和监测中心脱节、信息过时、监测不力等问题。船舶监测系统出现之后，从一定程度上缓解了以往船舶监测管理系统的不足，对船舶信息达到了实时、全面的监测管理。船舶机电设备可以帮助工作人员实时的分析、掌握船舶运行实况，且技术人员通过机电设备运行状态进行初步的故障诊断，其不仅有助于增强社会经济效益，还能给与船舶工作者以重要的保障作用。

一、当前船舶机电设备运行状态监测与故障诊断技术近况分析

1、状态监测技术现状

随着科技日益发展，国内人诸多科研机构院所都对船舶机电设备运行进行了许多积极有效的研究，出现大量新科技和成果，各种船舶机电设备状态监测技术也脱离了纯理論状态，逐渐趋向实用化阶段，同时大批在线的监测系统和传感系统也不断出现。目前，船舶机电设备运用的状态监测手段主要有以下四种：瞬时转速监测系统、性能参数监测系统、振动系统以及油液分析监测系统。而其中的瞬时转速监测系统主要运用了瞬时转速波动信号技术，通过对机电设备工作质量与工作状态的监测，能让船舶机电设备的正常运作得到有效保障，而这种技术正好能充分掌控船舶极端设备的运行情况和相关故障的信息。但是这种方法也有不足之处，那就是它可以确定机电设备运行不正常缸位，却无法明确故障原因；主要是因为瞬时转速测量仪是在一瞬间反应至转内角速度的变化，其就必须有高频率响应和高精度等特征，也就致使该设备费用较高，同时，现场安装和调试使用也都较难以达到。

2、故障诊断技术现状

为适应当前新形势的需求，国内外诸多航运企业及科院机构对船舶机电设备故障诊断技术展开了研究，随着状态监测技术的发展，以致产生了许多新的故障诊断方法及理论。比如，依据灰色系统判别方法、概率统计论的时序模型判别方法、依据线性与非线性判别函数模式的识别方法等等。

二、关于船舶机电设备运行状态监测与故障诊断系统的计划方案

1、船舶设备运行状态监测与故障诊断系统布局方案

首先，要对船舶机电设备运行状态监测与故障的进行有效诊断，运用先进的信息技术对船舶机电设备的运转用及故障进行有效掌控，以通过信息化技术让船舶设备运转状态监测以及故障诊断系统得到保障。其次，船舶机电设备的运行状态监测和故障诊断系统的理论结构组成主要由四个部分组成，即数据信息采集层、数据信息传输层、数据信息评估层、数据信息管理层以及应用层（如下图一）。

2、数据信息采集层

数据信息采集层主要用于对对船舶机电设备运行状态和故障信息的采集。在对运行状态信息的采集过程中，重点在于对船舶机电设备重要结构运转的转速、温度、电流、振动等多个方面的信息采集，而这又与普通的监控类信息完全不同。这个只需要连接电控系统就能够采集数据信息，同时通过船舶机电设备中安置对应的传感器，可以模拟转换这些数据信息之后在进行采集。

3、数据信息传输层

数据信息传输层的主要作用在于对采集层采集到的船舶机电设备的运行状态和故障信息的相关数据与信息进行数据信息的传输过程。同时，还能运用数据信息技术将船舶机电设备运行状态监测和故障诊断系统应用层和各个船室的信息进行网络链接。数据信息传输层主要分为三个部分，即：全线主干网络、各船室局域网络以及系统应用层网络等，同时运用标准的开放式网络协议，以实现应用信息化和扩展系统功能的目的。

4、数据信息评估层

数据信息评估层的主要作用是用于对船舶机电设备运行状态和故障监测的数据信息经过采集后，对其进行分析和评估。主要通过建立故障数据信息库和数据分析模型算法，完成运行状态和故障两种数据信息的分析和评估，得到有效的故障诊断结论，最终通过此结论对船舶机电设备故障形成的原因和趋势进行分科学分析。建立数据分析模型算法是智能诊断最重要的技术，并对船舶机电设备的振动频率进行了重点分析。

5、应用层

应用层的主要作用在于为船舶机电设备的维护人员供以各种维修信息化功能，其优势不仅在于人机界面操作简单便捷，还能给船舶机电设备带来多种功能操作和计划，以及维修的资源，同时还能将其进行信息化的管理，将船舶机电设备的各个备件进行分有效管理，还能运用应用层对船舶机电设备的相关信息进行查询、统计、输入等。

结语：

总之，在船舶机电设备的运转过程中，研究其运行状态的监测与故障诊断有着至关重要的作用，因此，在设计船舶机电设备运行状态监测与故障诊断系统时，应研发出适合船舶机电设备运行状态监测与故障诊断的实际需要和智能化的发展趋势，运用这个系统可以有效的提升船舶诊断机电设备故障的速度，降低船舶机电设备故障的发生概率和经济损失，确保船舶安全运行。

参考文献：

[1]顾海军.船舶机电设备故障诊断方法及应用实践微探[J].探索科学，2016（5）.

[2]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（2）：82-83.

[3]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（3）：248-250.