浅析船舶机电运行状态监测和故障诊断

安长武

摘要：船舶机电设备是船舶的重要组成部分，在船舶的运行过程中发挥着重要的作用，船舶中机电的运行状态将直接关系到船舶的正常工作。一旦船舶中的机电设备发生问题故障，很可能造成巨大的经济损失，重则还会造成人员的伤亡。作为船舶的重要组成部分，机电设备具有复杂多样性的特点，这些特点的存在将会给船舶机电设备运行状态监测和故障诊断产生了很大的困难。研究船舶机电设备运行状态监测与故障诊断的方法，具有很重要的显示作用。本文通过从船舶运行状态监测与故障诊断系统建立的必要性、船舶机电运行状态监测和故障诊断的现状、如何对船舶机电运行状态进行监测和故障诊断三个方面展开了分析，希望本文的见解可以给广大从事船舶维护工作的技术员工提供帮助。

关键词：船舶机电;状态监测;故障诊断

船舶在运输和维护国家主权等方面有着重要的作用。船舶的动力装置是船舶的核心。因为船舶经常在海里工作、航行时间也比较长，海上的环境恶劣等多种因素的影响，导致传播动力装置出现问题和各种不可预见的问题出现，这些都需要得到高度的重视。目前，状态监测和故障诊断技术在船舶这种大型的装备维修领域应用广泛。随着改革开放的深入发展，我国与周边各个国家的贸易往来、商品的进出口量都在持续的增长，运输业得到了大发展，对船舶的需求也是越来越大，但是虽然船舶的性能越来越高，但是船舶安全问题在现在依然是一个不可避免的问题。为此，本文对传播机电运行状态监测和故障诊断等相关问题展开了分析。

一、船舶运行状态监测与故障诊断系统建立的必要性

分享一个真实发生的案例，在2016年3月27日，“粤惠货5220”船舶在航行到西樵水道的西樵大桥上游时，突然失去动力从而造成船舶失控，虽然采取了紧急措施，但是受到水流等各种因素的影响，还是没能很好的对“粤惠州货5220”进行控制，导致触碰到了大桥上，给桥面造成了破损，同时船体的甲板也受到变形。从这个案例中，我们可以得出，船舶的设备对船舶的安全具有重要的影响，因此，研究出一种可以对船舶机电运行状态进行监测和故障诊断的安全系统，来检测船只的运行状态，诊断船舶是否存在安全问题，并给予相关人员安全提示，做到发现问题技术排除，从而保护船舶及船舶人员的安全，都是很有必要的。

二、船舶机电运行状态监测和故障诊断的现状

近些年来，随着科技的不断发展和进步，国内外众多的研究机构也在不断进行探索和实践，各种新的技术不断出现，不断得到完善。经过调查发现，目前我国的船舶的机电运行状态监测技术已经在不断的进行完善，开展逐渐向实用化阶段进行转换，各种在线的检测系统不断出现，让人们看到了的希望。性能参数监测、瞬时转速监测等方式都是目前船舶机电运行状态监测的有效的技术手段。

在这些技术当中，瞬时转速监测利用瞬时转速信号可以比较高效的监测船舶机电的工作状态，并可以通过瞬时信号对机器的出现的故障原因进行一个传递，让人们及时确定故障。不过瞬时转速测量仪需要具有高精度的特点，所以导致相关费用也比较高，导致了该功能难以实现。

对于故障诊断这个方面，目前，为了顺应时代发展的需求，国内外的一些航运企业也开展了对故障诊断技术的研究。随着船舶机电运行状态监测和科技进步，产生了许多新的故障诊断方法，并逐渐应用到了传播的故障诊断工作中。

三、如何对船舶机电运行状态进行监测和故障诊断

船舶机电运行状态监测与故障诊断主要完成的任务就是对船舶的机电设备的运行状态进行监测和故障的发现和排查，并结合先进的计算机分析技术对船舶的运行信息进行一系列的分析，找到故障的信息和解决故障的方案。基于此我们可以建立一个设备运行状态监测与故障诊断系统。设备运行状态监测与故障诊断系统的逻辑架构可以由以下几个部分构成：信息采集层、信息传输层、数据信息评估层、应用层。

首先，第一层为数据信息的采集层，这一层的主要任务就是负责对船舶机电设备运行状态的信息和故障信息进行采集。与一般的监测类信息不同的是，船舶机电运行状态的监测更侧重于对船舶机电设备的关键部位的信息采集，例如温度、转速、电流等等。有些比较高级的船舶上配有比较智能化、比较先进的系统，自己就可以完成对运行状态的监测，是一个比较完善的电控系统，只需要联系电控系统的数据接口就可以实现信息的收集。对于一些难以用电控系统收集的信息，例如温度等数据信息，就可以通过船舶设备中安装的传感器，将这些信息予以收集。

信息传输层主要任务是传输数据，将数据信息才采集层采集到的船舶的机电运行状态监测结果和故障信息传输到下一个阶段，即数据信息的评估层，供给评估层对数据进行分析和评估。最后分析和评估完成后，利用计算机网络系统实现船舶机电设备运行状态监测和故障诊断应用层，把船舶的各个舱室通过互联网产生紧密的联系，并连接到网络上。数据信息传输层主要分为主干网络、系统应用层网络、船舶各个舱室网络等几个部分，实现信息化应用。

数据信息评估层是建立在数据信息采集完成的基础之上实现的，数据信息评估层的主要任务就是对信息采集层采集到的船舶几点设备的监测信息和出现故障的数据进行分析评估。通过故障数据信息库对信息进行处理，将监测的数据信息和故障信息进行分析和解析，从而经过分析提取到有效的船舶机电设备的故障特征信号，从而分析和诊断船舶机电设备的故障的成因和解决措施，方便人们最高效率的找出问题，并及时解决问题。如果数据信息采集层采集到的就是明确的故障信息，那么直接将采集到的信息通过故障数据信息库进行對比即可找出问题的成因，不必再次进行更深层次的分析，然后再将正确的信息传输给应用层，并由应用层给出维修的建议和方法，最终达到解决故障的目的。此外，数据信息评估层还可以借助状态评估算法、历史数据、船舶机电设备监测的信息等内容来分析评估数据信息层所采集到的数据信息，然后评估船舶机电设备的运行状态以及存在的故障风险，达到风险预防的目的，针对发生的故障，向应用层提出相应的维修计划建议。

应用层主要负责向船舶机电设备维修管理人员提供各种维护，具备操作简单方便的界面，并展示船舶机电设备各项数据信息和各项功能。比如分类展示船舶各类机电设备的运行状态信息，显示数据信息评估层的分析评估结果以及出现故障的维护、维修建议，还可以对船舶机电设备最初的状态数据信息进行查询。应用层还能管理船舶机电设备的维修记录，还能通过应用层直接查询、储存船舶机电设备的一些相关的设备信息，并提供数据信息生成服务，给人们对信息的查询带来了极大的便利，通过分析我们可以发现，应用层具有很强大的查询功能。

结语：结合上文分析，我们可以知道，船舶机电设备运行状态监测与故障诊断系统的设计符合船舶机电运行状态监测与故障诊断的实际需求，实现了对船舶机电设备的实时的监测和对运行故障诊断，利用该系统可以增强对机电设备的监测诊断效果，减少了不必要的检修工作，该系统的应用能够有效降低船舶机电设备发生故障的概率，从而有效保障船舶的安全航行，给人们的生命财产安全带来极大的保障。

参考文献：

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