船舶機電設備狀態(tài)監測及故障診斷論文

　　摘要：作為船舶重要組成部分的船舶機電設備，具有復雜性以及多樣性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)一定程度上影響了船舶機電設備運行狀態(tài)的監測以及故障診斷。船舶機電設備的運行狀態(tài)直接關(guān)系到船安全運行，因此研究探討船舶機電設備運行狀態(tài)監測與故障診斷的技術(shù)與方法，具有重要的理論意義和現實(shí)作用。

　　關(guān)鍵詞：船舶機電設備；運行狀態(tài)；監測；故障診斷；技術(shù)

　　作為船舶主要組成部分之一，船舶機電設備在船舶運行過(guò)程中擁有著(zhù)不可替代的作用，其運行狀態(tài)直接關(guān)乎到船舶是否能夠正常運行。一旦船舶機電設備發(fā)生故障，不僅可能會(huì )帶來(lái)極大的經(jīng)濟損失，甚至可能造成船員出現人員傷亡情況。本文試圖研究開(kāi)發(fā)一種設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統，來(lái)在線(xiàn)監測船舶機電設備的運行狀態(tài)。一旦發(fā)現船舶機電設備出現故障，能夠快速診斷出發(fā)生故障位置以及發(fā)生故障原因，從而及時(shí)采取有針對性的維修措施，提高船舶機電設備維修效率，減少船舶發(fā)生故障的概率。

　　1設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統建立的必要性

　　2016年3月27日早上，總噸位920的“粵惠州貨5220”船航至西樵水道西樵大橋上游500米左右時(shí)，突然失去動(dòng)力后失控，雖然船方采取了拋錨等措施，但在船舶慣性加上汛期急流作用下，“粵惠州貨5220”主甲板左舷位置觸碰西樵大橋橋墩，導致西樵大橋橋墩下通航橋孔橋墩表面約150cm×80cm破損，“粵惠州貨5220”船甲板護舷材變形凹陷。從上述案例可以看到船舶機械設備對船舶安全運行有著(zhù)嚴重的影響，因此研究開(kāi)發(fā)一種設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統，來(lái)在線(xiàn)監測船舶機電設備的運行狀態(tài)，診斷船舶機電設備是否存在安全隱患，并向相關(guān)人員進(jìn)行安全風(fēng)險提示，進(jìn)而保護船員人身安全，是非常有必要的。

　　2設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統設計方案

　　2.1設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統結構設計

　　設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統主要完成對船舶機電設備運行狀態(tài)監測以及故障診斷，并結合先進(jìn)的計算機信息技術(shù)分析船舶機電設備的運行信息以及故障信息，以確保應用信息化變得更加豐富。設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統的邏輯架構主要包含以下幾個(gè)部分：數據信息采集層、數據信息傳輸層、數據信息評估層、數據信息管理層、應用層組成（見(jiàn)圖1）。

　　2.2數據信息采集層

　　數據信息采集層主要負責船舶機電設備運行狀態(tài)信息以及故障信息的采集。與一般監控類(lèi)信息不一樣的是，運行狀態(tài)信息更側重于采集船舶機電設備關(guān)鍵部位運行時(shí)候的溫度、振動(dòng)、轉速、保護期狀態(tài)、電流等等。有些船舶機電設備由于配備著(zhù)較為智能化的電控系統，能夠自檢自身的運行狀態(tài)，則只需要連接電控系統的數據接口就可以實(shí)現數據信息的采集。對于電控系統無(wú)法提供的諸如溫度、振動(dòng)等數據信息，則可以通過(guò)在船舶機電設備中安裝對應的傳感器，模擬轉換這些數據信息后再予以采集。

　　2.3數據信息傳輸層

　　數據信息傳輸層主要負責傳輸數據信息采集層采集到的有關(guān)船舶機電設備運行狀態(tài)信息以及故障信息的相關(guān)數據至數據信息評估層，以供數據信息評估層分析評估。并利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現船舶機電設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統應用層、船舶各個(gè)艙室（船艙、工作艙、公共艙、居住艙、戰斗艙等）的信息聯(lián)網(wǎng)。數據信息傳輸層主要分為全線(xiàn)主干網(wǎng)絡(luò )、系統應用層網(wǎng)絡(luò )、船舶各個(gè)艙室局域網(wǎng)絡(luò )等幾個(gè)部分，并采用標準開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，實(shí)現系統功能擴展以及信息化應用。

　　2.4數據信息評估層

　　數據信息評估層是建立在數據信息采集基礎上，主要負責對采集到的船舶機電設備的運行狀態(tài)數據信息以及故障數據信息的分析評估。通過(guò)故障數據信息庫以及數據分析模型算法的建立，實(shí)現狀態(tài)數據信息以及故障數據信息的解析，從而提取到船舶機電設備的故障特征信號，進(jìn)而智能分析診斷該船舶機電設備的故障趨勢或故障發(fā)生原因。其中智能診斷最核心的技術(shù)就是數據分析模型算法的建立，并重點(diǎn)解析船舶機電設備的振動(dòng)頻譜。倘若數據信息采集層采集到的直接就是明確的故障信息，那么通過(guò)故障數據信息庫直接比對即可，不必再次進(jìn)行解析分析，然后再將相關(guān)信息傳輸給應用層，并匹配相應的維護、維修建議，再由用戶(hù)發(fā)出相應應對指令。此外，數據信息評估層還可以借助狀態(tài)評估算法、歷史經(jīng)驗數據、船舶機電設備信息等內容（這些數據信息都由數據信息管理層儲存與管理）來(lái)分析評估數據信息層所采集到的數據信息，然后統籌評估船舶機電設備的運行狀態(tài)以及故障風(fēng)險，從而預警判斷故障趨勢，將故障預計時(shí)間計算出來(lái)的同時(shí)，向應用層提出相應的維修計劃建議。

　　2.5應用層

　　應用層主要負責向船舶機電設備維修管理人員提供各種維護、維修信息化功能的應用，具備操作簡(jiǎn)單方便的人機界面，并提供船舶機電設備各項數據信息的展示以及各項功能的操作。比如分類(lèi)展示船舶各類(lèi)機電設備的運行狀態(tài)信息，顯示數據信息評估層的分析評估結果以及維護、維修建議，還能對船舶機電設備原始狀態(tài)數據信息進(jìn)行查詢(xún)。應用層還能信息化管理船舶機電設備的維修記錄、維修計劃、維修單、維修資源等，并提供船舶機電設備備件、備品的資源管理功能，還能通過(guò)應用層直接查詢(xún)、統計、輸入、儲存船舶機電設備的一切相關(guān)信息，并提供數據信息生成與打印服務(wù)。

　　3結語(yǔ)

　　綜上所述，船舶機電設備運行狀態(tài)監測與故障診斷系統的設計符合船舶機電設備運行狀態(tài)監測與故障診斷的實(shí)際需求以及智能化發(fā)展趨勢，該系統的應用能夠有效提高船舶判斷機電設備故障的速度，降低船舶機電設備發(fā)生故障的概率，從而有效保障船舶的安全航行。

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