船舶机电设备状态监测及故障诊断

摘要：作为船舶重要组成部分的船舶机电设备，具有复杂性以及多样性的特点，这些特点一定程度上影响了船舶机电设备运行状态的监测以及故障诊断。船舶机电设备的运行状态直接关系到船安全运行，因此研究探讨船舶机电设备运行状态监测与故障诊断的技术与方法，具有重要的理论意义和现实作用。

关键词：船舶机电设备；运行状态；监测；故障诊断；技术

作为船舶主要组成部分之一，船舶机电设备在船舶运行过程中拥有着不可替代的作用，其运行状态直接关乎到船舶是否能够正常运行。一旦船舶机电设备发生故障，不仅可能会带来极大的经济损失，甚至可能造成船员出现人员伤亡情况。本文试图研究开发一种设备运行状态监测与故障诊断系统，来在线监测船舶机电设备的运行状态。一旦发现船舶机电设备出现故障，能够快速诊断出发生故障位置以及发生故障原因，从而及时采取有针对性的维修措施，提高船舶机电设备维修效率，减少船舶发生故障的概率。

1设备运行状态监测与故障诊断系统建立的必要性

2016年3月27日早上，总吨位920的“粤惠州货5220”船航至西樵水道西樵大桥上游500米左右时，突然失去动力后失控，虽然船方采取了抛锚等措施，但在船舶惯性加上汛期急流作用下，“粤惠州货5220”主甲板左舷位置触碰西樵大桥桥墩，导致西樵大桥桥墩下通航桥孔桥墩表面约150cm×80cm破损，“粤惠州货5220”船甲板护舷材变形凹陷。从上述案例可以看到船舶机械设备对船舶安全运行有着严重的影响，因此研究开发一种设备运行状态监测与故障诊断系统，来在线监测船舶机电设备的运行状态，诊断船舶机电设备是否存在安全隐患，并向相关人员进行安全风险提示，进而保护船员人身安全，是非常有必要的。

2设备运行状态监测与故障诊断系统设计方案

2.1设备运行状态监测与故障诊断系统结构设计

设备运行状态监测与故障诊断系统主要完成对船舶机电设备运行状态监测以及故障诊断，并结合先进的计算机信息技术分析船舶机电设备的运行信息以及故障信息，以确保应用信息化变得更加丰富。设备运行状态监测与故障诊断系统的逻辑架构主要包含以下几个部分：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、应用层组成（见图1）。

2.2数据信息采集层

数据信息采集层主要负责船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的采集。与一般监控类信息不一样的是，运行状态信息更侧重于采集船舶机电设备关键部位运行时候的温度、振动、转速、保护期状态、电流等等。有些船舶机电设备由于配备着较为智能化的电控系统，能够自检自身的运行状态，则只需要连接电控系统的数据接口就可以实现数据信息的采集。对于电控系统无法提供的诸如温度、振动等数据信息，则可以通过在船舶机电设备中安装对应的传感器，模拟转换这些数据信息后再予以采集。

2.3数据信息传输层

数据信息传输层主要负责传输数据信息采集层采集到的有关船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的相关数据至数据信息评估层，以供数据信息评估层分析评估。并利用计算机网络技术实现船舶机电设备运行状态监测与故障诊断系统应用层、船舶各个舱室（船舱、工作舱、公共舱、居住舱、战斗舱等）的信息联网。数据信息传输层主要分为全线主干网络、系统应用层网络、船舶各个舱室局域网络等几个部分，并采用标准开放式网络协议，实现系统功能扩展以及信息化应用。

2.4数据信息评估层

数据信息评估层是建立在数据信息采集基础上，主要负责对采集到的船舶机电设备的运行状态数据信息以及故障数据信息的分析评估。通过故障数据信息库以及数据分析模型算法的建立，实现状态数据信息以及故障数据信息的解析，从而提取到船舶机电设备的故障特征信号，进而智能分析诊断该船舶机电设备的故障趋势或故障发生原因。其中智能诊断最核心的技术就是数据分析模型算法的建立，并重点解析船舶机电设备的振动频谱。倘若数据信息采集层采集到的直接就是明确的故障信息，那么通过故障数据信息库直接比对即可，不必再次进行解析分析，然后再将相关信息传输给应用层，并匹配相应的维护、维修建议，再由用户发出相应应对指令。此外，数据信息评估层还可以借助状态评估算法、历史经验数据、船舶机电设备信息等内容（这些数据信息都由数据信息管理层储存与管理）来分析评估数据信息层所采集到的数据信息，然后统筹评估船舶机电设备的运行状态以及故障风险，从而预警判断故障趋势，将故障预计时间计算出来的同时，向应用层提出相应的维修计划建议。

2.5应用层

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、维修信息化功能的应用，具备操作简单方便的人机界面，并提供船舶机电设备各项数据信息的展示以及各项功能的操作。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维护、维修建议，还能对船舶机电设备原始状态数据信息进行查询。应用层还能信息化管理船舶机电设备的维修记录、维修计划、维修单、维修资源等，并提供船舶机电设备备件、备品的资源管理功能，还能通过应用层直接查询、统计、输入、储存船舶机电设备的一切相关信息，并提供数据信息生成与打印服务。

3结语

综上所述，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设备运行状态监测与故障诊断的实际需求以及智能化发展趋势，该系统的应用能够有效提高船舶判断机电设备故障的速度，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。

作者:李建峰 袁磊 贺磊 单位:92896部队

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