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船舶动力设备状态监测与故障诊断系统实践设计应用

2021-08-04 131 上传者：管理员

摘要：随着国民经济的不断增长，科学技术的不断创新，我国船舶制造行业建设发展水平得到了质的飞跃。船舶动力设备稳定运行作为船舶安全航行过程的重中之重，是一项必不可缺的检修维护管理工作内容，直接关系到船舶长期安全稳定的运行使用。因此，有关部门必须加强对船舶动力设备运行状态的实时监测工作，确保能够及时全面掌握了解到船舶动力设备运行具体情况，从而有针对性的采取故障诊断维修措施，避免船舶在运行中发生安全事故，威胁到船上人员的生命安全和财产安全。本文将进一步对船舶动力设备状态监测与故障诊断维修展开分析与探讨。

关键词：
故障诊断维修
状态监测
电气设备
船舶动力设备
船舶安全
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现代船舶安全顺利出行离不开先进动力设备的支持，要想充分发挥船舶动力设备的作用，就必须在日常检修维护管理过程中安排专业人员对设备状态进行监测，适时开展故障诊断维修工作。船舶动力设备管理人员要及时转变自身的工作理念，正确认识到加强对船舶动力设备状态监测工作的重要性。通过实时了解到设备实际运行状态数据信息，能够帮助设备维护人员采取有效的故障防范控制措施，解决船舶动力设备各类故障隐患问题，从而保证船舶在航时间。

1、基于振动的船舶动力设备监测诊断技术

基于振动的监测诊断技术是一项较为先进的船舶动力设备监测诊断方式，通过将其实践应用在船舶动力设备监测工作中，以设备实际运行状态作为核评价标依据，并在振动诊断技术应用辅助下，将振动烈度、振动量级以及均方根值等内容作为重要评价参数。此外，监测人员结合船舶动力设备的实际类型，选择相对应的评价标准，总结分析出船舶动力设备的运行工作机理，全面提升船舶动力设备监测诊断工作的及时性和准确性。

针对船舶内部结构动力设备柴油机运行状态的监测工作，工作人员同样可以采用振动检测诊断技术。基于该项技术应用下，柴油机活塞与缸套之间的间隙会产生一定的变化，并会在缸套振动特征下呈现出来，在传递作用下能够预测缸套与活塞间隙状态变化，最终全面反映出其激励力冲击状态，工作人员可以根据柴油机气缸表面振动信号去准确判断出气阀工作状态，从而有针对性的采取维护修理措施，保障柴油机各部件安全稳定的运行。在柴油机的齿轮箱振动诊断方面，其通过以振动、温度来展现出齿轮箱的具体运行状态[1]，并对振动信号时频成分展开科学分析，最终明确出齿轮箱是否存在故障问题。针对设备故障频率的计算，基本是以转子、齿轮以及滚动轴承等作为主要诊断对象，基于动力设备振动机理的掌握，充分了解到该设备故障相关特征，实现对振动的规范标准化诊断维修处理。

2、船舶动力设备柴油机监测诊断维修方法

2.1 瞬时转速诊断方法

对于船舶柴油气缸燃烧情况的分析判定工作，相关工作人员可以根据气缸压力数据进行，然而由于气缸压力传感器的运行使用具有一定局限性，会影响到最终的分析判定工作结果。针对于此，诊断技术人员需要运用到柴油机瞬时转速诊断技术方法，当气缸运行情况稳定状态时，气缸压力与往复惯性力会对柴油机设备的瞬时转速带来影响，瞬时转速波动会由于气体压力波动的变化而发生改变，诊断维修人员可以据此来科学有效分析出柴油机气缸内燃烧情况。

柴油机瞬时转速的测量涵盖了两方面内容，一方面是对原始信号的测量，一方面是对瞬时转速信号的测量，工作人员可以通过采用测频法完成对柴油机瞬时转速的测量工作。市场上柴油机转速传感器的类型主要包括了光电式、磁电式以及霍尔式等。其中被广泛应用在船舶柴油机检测系统中的是磁电法测量，该种测量方法最为显著的应用优势是工作安全可靠、使用寿命周期长以及不受柴油机设备运行作业影响。

2.2 热力参数诊断方法

热力参数诊断方法在船舶动力设备柴油机监测与诊断工作中的应用，是基于热力参数发生的相关变化去科学判断出柴油机工作状态，监测分析柴油机当前性能，最终全面准确反映出柴油机具体运行状况。热力参数诊断方法最为显著的应用优势特征是诊断范围广、可用性良好以及信息质量高。监测诊断维修工作人员通过合理运用热力参数诊断方法，能够为自身监测诊断柴油机设备运行情况提供有利可靠的支持，促使自己能够及时发现柴油机设备的安全隐患问题，从而有针对性的采取维修解决措施，避免其发生严重的安全事故，影响到船舶的正常出行。

常见的柴油机热力参数主要包括了燃油、滑油、空气、海水等[2]，监测诊断技术人员可以依据这些参数科学有效判断出柴油机运行工作情况。用于柴油机监测诊断的热量性能参数是多种多样的，主要可以分为冷却系统、燃油系统、滑油系统以及增压空气系统等，不同类型下的系统有着多种热力性能参数，监测诊断技术需要充分掌握了解到不同热力性能参数的特点，对其进行科学准确分析，从而提高柴油机监测与诊断工作的有效性和科学性。

2.3 振动信号监测诊断法

在对船舶各个动力设备的运行状态展开监测与故障诊断维修工作中，由于不同的动力设备有着不同的性能，所以在振动法应用过程中也会有所不同。船舶动力设备在实际运行过程中会产生相对应的振动信号，通过运用振动信号监测诊断方法，能够完成对各项信号信息的分析处理，从而全面掌握了解到船舶动力设备的实际运行状况，根据动力设备运行状况采取对应的故障问题维修处理措施，充分保障该动力设备运行的安全可靠性。在船舶动力设备监测与故障诊断维修中，常用的振动信息分析处理方式主要包括了两种，一种是时域分析法，一种是频域分析法。

前者作为一种基本信号分析法，工作原理是通过在时间域内定量描述信号，亦或者是定性分析信号，最终为相关工作人员提供有利可靠的技术支持，实现对船舶动力设备运行状态的科学有效监测与故障诊断。时域分析法的应用优势是直观清晰、简单方便，其主要是以船舶动力设备产生的振动信号作为核心研究对象，展开对时域波形的幅值分析作业，最终确保能够获取到完善的数据信息，科学计算振动信号参数值，得到准确的诊断结果；后者域频分析法同样能够为船舶动力设备故障监测与诊断提供有利可靠的技术支持。因为动力设备在运行过程中振动信号频率结构产生的变化是会受到故障发生的影响而变化，会表现出一种频域特征[3]。针对于此，相关工作人员可以采取域频分析法，利用频谱科学分析出动力设备振动信号频域的具体情况，准确诊断出该动力设备是否存在故障问题，及时采取对应的维修处理措施，保障设备的安全稳定运行。

3、船舶动力设备状态监测与故障诊断系统实践设计应用

3.1 船舶动力设备监测与故障诊断需求功能设计

在船舶动力设备监测与故障诊断系统实践设计过程中，相关技术人员要正确了解到不同船舶动力设备运行工作原理本身是有着一定区别的，需要科学结合动力设备监测诊断需求优化设计系统功能，全面提升船舶动力设备状态监测与故障诊断系统设计整体水平。比如，以船舶核心动力设备柴油机为例，柴油机运行的主要参数涵盖了油、水、气的温度、压力等，当技术人员在设计柴油机部分监测诊断系统功能时，要确保系统能够实施显示出柴油机运行过程产生的相关热力参数，并设置好参数越限报警机制，认真做好柴油机瞬时转速信息号特征的计算与分析，促使能够利用气缸压力诊断模块功能，科学高效监测诊断出柴油气缸燃烧情况，充分保障柴油机气缸运行诊断结果的有效性[4]。而如果是针对齿轮箱的运行状况监测诊断，则需要根据测区振动信号去判断分析出齿轮箱齿轮啮合的具体情况，并对该部件产生故障问题展开维修处理。而在泵旋转和增压器的监测诊断工作中，则需要利用测区振动信号完成对转子情况的监测诊断，根据实际情况利用对应的维修处理措施。

3.2 系统框架优化设计

船舶动力设备监测与故障诊断系统的设计工作主要包括了两方面内容，一方面是硬件设备需要采购引进应用高质量的传感器、采集卡以及调理盒等硬件设备，另一方面是软件设计方面要完成对动力设备运行信号的采集、分析处理等内容。针对船舶动力设备监测与诊断系统框架的设计工作，不同设备有着不同运行特点和性能。就比如，以船舶的柴油机监测诊断工作为例，其是通过机载传感器去及时有效获取到运行热力参数，并基于串口通信辅助下，完成对柴油机瞬时转速数据信息的采集工作，并对这些信号数据分析处理操作。

系统设计人员需要在监测诊断系统中有效设置好柴油机热力参数功能模块，促使在其运行下能够完成对热力参数的监测，当热力参数数值超过限制后系统就会自动报警，这样诊断维修人员就能够根据相关参数展开故障的维修处理工作[5]。除此之外，还可以通过利用振动法对柴油机缸套-活塞及气阀等故障问题展开初步诊断作业，针对一些特殊情况则可以按照示功图测量及故障示功图特征进行深入分析，诊断维修技术人员只需要根据动力设备运行过程的振动特征及相关热力参数去准确判断出故障问题，并结合实际原因采取对应的维修处理措施。

4、结束语

综上所述，现代船舶安全出行离不开动力设备运行的可靠性，为了保障动力设备的安全稳定运行，须加强对船舶动力设备监测与故障诊断维修工作。船舶是以柴油机作为核心动力设备，其他辅助动力设备包括了空压机、分油机、冷却器等，工作人员要结合不同动力设备的性能特点，合理采用对应的监测与故障诊断方法，确保能够实时掌握了解到船舶动力设备的实际运行情况，及时发现设备运行中存在的安全故障隐患问题，采取有效的维修处理措施。

参考文献:

[1]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(03);248-250.

[2]徐小力.机电系统状态监测及故障预警的信息化技术综述[J].电子测量与仪器学报,2019(03);325-332.

[3]陈修远.船舶动力设备状态监测与故障诊断技术分析[J].内燃机与配件,2019(3):35-36.

[4]马善伟,乐正伟,吕健,等.柴油机故障诊断技术综述[J].上海第二工业大学学报,2019(5):84-86.

[5]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(02):82-83.

文章来源：吴钰斐.船舶动力设备状态监测与故障诊断维修研究[J].内燃机与配件,2021(15):105-106.