船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法

石屹琳，馬大鵬

（中國(guó)人民解放軍91202 部隊(duì)，遼寧葫蘆島 125000）

0 引言

隨著船舶制造業(yè)快速興起，船舶機(jī)電設(shè)備在其中發(fā)揮著重要作用，船舶機(jī)電設(shè)備故障直接影響船舶制造業(yè)發(fā)展[1-2]。相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道顯示，船舶機(jī)電設(shè)備故障引起的船舶安全事故發(fā)生率較高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅船舶乘客及工作人員的財(cái)產(chǎn)和生命，需要不斷分析、探究船舶機(jī)電設(shè)備安全故障相關(guān)問(wèn)題，完善船舶機(jī)電設(shè)備故障檢驗(yàn)、維修流程、標(biāo)準(zhǔn)制度，解決船舶機(jī)電設(shè)備安全問(wèn)題，提高船舶安全性，減少事故發(fā)生率，確保乘客、工作人員安全[3-4]。

1 船舶機(jī)電設(shè)備診斷

1.1 船舶機(jī)電診斷方法

船舶機(jī)電主要診斷方法為計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、信息采集技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。船舶機(jī)電診斷主要是采集船舶運(yùn)行過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，采用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋找發(fā)生故障的位置和故障原因，制定處理計(jì)劃[5-6]。船舶機(jī)電診斷主要步驟為：①采集船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)；②確定船舶機(jī)電故障部位。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷提升，船舶機(jī)電故障診斷方法逐漸完善，具有較強(qiáng)的安全性，能夠在最大程度上保障船舶人員安全。我國(guó)船舶機(jī)電故障診斷采用最小二乘支持向量機(jī)模型，能夠?qū)Υ皺C(jī)電運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體采集，并且能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)和正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，保證故障的準(zhǔn)確性。

1.2 故障診斷意義

（1）提高船舶機(jī)電設(shè)備維修效率。隨著經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，我國(guó)船舶事業(yè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，船舶運(yùn)行問(wèn)題開始受到人們廣泛關(guān)注。任何機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中均可能發(fā)生故障，船舶機(jī)電由于自身組成較為復(fù)雜，并且元件種類、數(shù)量多樣化，極容易造成設(shè)備故障損害。因此定期進(jìn)行機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)，有利于消除故障隱患、減少危害因素，降低因設(shè)備損害導(dǎo)致的損失，提高機(jī)電設(shè)備運(yùn)行效果，保障船舶機(jī)電設(shè)備維修效率，為船舶安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

（2）節(jié)約故障診斷和維修成本。船舶機(jī)電設(shè)備如果在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障，不僅會(huì)直接影響各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，還會(huì)導(dǎo)致船舶任務(wù)無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損害。因此對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備進(jìn)行合理、高效診斷，能夠提前幫助診斷人員排查設(shè)備故障因素，通過(guò)制定科學(xué)、合理的維修計(jì)劃，有效控制威脅因素發(fā)生，提高故障維修合理性。這樣不僅能夠節(jié)約故障維修時(shí)間，還能減少維修成本，為發(fā)展船舶事業(yè)提供有力條件。所以對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷，可以提前對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行預(yù)防、控制，降低機(jī)電設(shè)備損害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）推動(dòng)多元化航海事業(yè)發(fā)展。隨著船舶機(jī)電不斷發(fā)展，已經(jīng)在航海事業(yè)中取得顯著成績(jī)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了較大提升，同時(shí)船舶機(jī)電事業(yè)開始呈現(xiàn)多元化、大型化發(fā)展，這樣也促使對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備要求開始不斷增加。但是相對(duì)而言我國(guó)船舶機(jī)電設(shè)備診斷水平較弱，難以穩(wěn)定船舶運(yùn)行發(fā)展，也因此阻礙了航海事業(yè)發(fā)展。所以我國(guó)有關(guān)部門應(yīng)該引起高度重視，積極對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法進(jìn)行分析、研究，為船舶行業(yè)提供有效保障。這樣才能有效提高船舶機(jī)電安全性，減少船舶機(jī)電損害帶來(lái)的損失，從而不斷推動(dòng)船舶機(jī)電發(fā)展，促進(jìn)多元化航海事業(yè)發(fā)展。

1.3 故障診斷原則

在實(shí)際船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷過(guò)程中，需要根據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)、原則進(jìn)行規(guī)范化操作。首先需要把握從大到小的診斷性原則，從整體范圍進(jìn)行故障排除，特別針對(duì)需要檢測(cè)發(fā)電機(jī)、倉(cāng)室等大方向問(wèn)題進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)。如果在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)該及時(shí)采取有效、科學(xué)、合理的手段進(jìn)行調(diào)整、規(guī)劃、改進(jìn)。如果大方向未存在故障，則開始進(jìn)行小方向排除，對(duì)小范圍設(shè)備、功能進(jìn)行檢查，特別針對(duì)基礎(chǔ)元件損壞等細(xì)節(jié)部位檢測(cè)，實(shí)踐故障檢測(cè)關(guān)鍵性原則。此外，關(guān)閉機(jī)電設(shè)備，確定故障位置，遵循控制經(jīng)濟(jì)損耗原則，在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障排查。診斷完成后，打開電源，確認(rèn)故障檢測(cè)報(bào)告，為技術(shù)人員提供科學(xué)依據(jù)。

2 船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷主要步驟

2.1 故障數(shù)據(jù)管理

船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷中故障數(shù)據(jù)收集是主要內(nèi)容，有效、準(zhǔn)確、合理的數(shù)據(jù)收集能夠保證船舶機(jī)電設(shè)備診斷的準(zhǔn)確性，在實(shí)際收集過(guò)程中要求技術(shù)人員按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制度進(jìn)行：①分類船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷中的相關(guān)信息，建立完整數(shù)據(jù)庫(kù)，有利于保證數(shù)據(jù)完整性以及真實(shí)性[7-8]；②錄入船舶機(jī)電設(shè)備中的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立檔案，保證采集數(shù)據(jù)的有效性，并公布船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，為以后船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷提供科學(xué)依據(jù)；③在對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況檢測(cè)時(shí)，需要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況制定相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定檢測(cè)目的，保證完整執(zhí)行檢測(cè)流程，及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)判船舶機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生部位，根據(jù)預(yù)測(cè)情況制定解決方案。

在船舶機(jī)電設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)參數(shù)進(jìn)行分類，通過(guò)不同形式可以分為邏輯、文字、數(shù)值三種類別[9-10]：①文字型參數(shù)，應(yīng)該將實(shí)際參數(shù)內(nèi)容與制定制度內(nèi)容保持一致；②數(shù)值型參數(shù)，將數(shù)值參數(shù)按照不同區(qū)間進(jìn)行劃分，提高數(shù)據(jù)收集的有效性、精確性。在進(jìn)行匯報(bào)機(jī)電設(shè)備故障診斷結(jié)果前，需要對(duì)參數(shù)情況進(jìn)行判斷分類，有利于保證機(jī)電設(shè)備故障診斷的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，船舶一般處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)備故障診斷也需要收集檢測(cè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)制度對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備進(jìn)行整體管理、控制，設(shè)置對(duì)應(yīng)參數(shù)，與運(yùn)行狀態(tài)保持一致，排除參考價(jià)值較小的數(shù)據(jù)參數(shù)，這樣才能對(duì)機(jī)電設(shè)備實(shí)施整體、全面的系統(tǒng)優(yōu)化。

2.2 故障位置診斷

在船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)研究中，需要精確船舶機(jī)電設(shè)備故障位置，采用最小二乘支持向量機(jī)模型方法，此方法是當(dāng)前船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷中應(yīng)用最廣泛的一種，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。此方法以構(gòu)建故障檢測(cè)模型為依據(jù)，利用診斷模型獲得機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)信號(hào)，滿足故障檢測(cè)診斷具體要求。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，利用故障檢測(cè)模型獲取檢測(cè)信號(hào)，并通過(guò)專業(yè)的處理輸出故障參數(shù)，將故障輸出參數(shù)與原先設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行比較分析，將故障輸出參數(shù)控制計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)故障參數(shù)，提高故障檢測(cè)精確度。最小二乘支持向量機(jī)模型方法能夠有效進(jìn)行船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷，減少出現(xiàn)誤差的可能性。在船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)中，應(yīng)該不斷加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)研究訓(xùn)練，提高數(shù)據(jù)模型應(yīng)用的準(zhǔn)確性，保證船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷的質(zhì)量和總體效果。在分析船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷時(shí)，需要對(duì)設(shè)備故障信息進(jìn)行收集、分類，再對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行研究處理，流程需要嚴(yán)格按照規(guī)范制度進(jìn)行，保證準(zhǔn)確性和有效性，提高船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷的整體質(zhì)量。

2.3 故障檢測(cè)模型優(yōu)化

在故障檢測(cè)過(guò)程中，船舶機(jī)電設(shè)備正處于運(yùn)行狀態(tài)，各運(yùn)行參數(shù)會(huì)隨著運(yùn)行狀態(tài)不斷調(diào)整、變化，而故障檢測(cè)模型的弊端是無(wú)法集合機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模型參數(shù)調(diào)整，直接降低了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。因此為保證檢測(cè)精確度，應(yīng)該綜合利用建模原理，對(duì)檢測(cè)模型進(jìn)行在線優(yōu)化處理。

2.4 故障診斷結(jié)果分析

為有效提高船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷結(jié)果精確度，診斷模型需要將多個(gè)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行信號(hào)通過(guò)船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)模型進(jìn)行計(jì)算分析，得到的檢測(cè)結(jié)果誤差將會(huì)小于傳統(tǒng)計(jì)算誤差。船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)模型檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度明顯高于傳統(tǒng)故障診斷方法，具有較強(qiáng)的診斷價(jià)值，應(yīng)該大力推廣。

3 船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷優(yōu)化建議

3.1 完善檢測(cè)技術(shù)

技術(shù)人員在船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷中發(fā)揮著重要作用，需要相關(guān)技術(shù)人員不斷拓展系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)，不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)、研究、診斷、探討，實(shí)現(xiàn)故障診斷智能化。改進(jìn)故障設(shè)備診斷針對(duì)不同環(huán)境的兼容性，保證診斷過(guò)程的穩(wěn)定性。大力引進(jìn)機(jī)電設(shè)備專家宏觀調(diào)控和標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)，全面拓展診斷數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣有利于智能化檢測(cè)發(fā)展，提高診斷技術(shù)，穩(wěn)定故障診斷效果。

3.2 擴(kuò)寬平臺(tái)建設(shè)

技術(shù)人員需要不斷擴(kuò)展船舶機(jī)電設(shè)備故障平臺(tái)，逐漸完善平臺(tái)基本功能，保證平臺(tái)穩(wěn)定性，向人性化方向發(fā)展。根據(jù)實(shí)際情況制定平臺(tái)全面、完善的系統(tǒng)操作、決策計(jì)劃，改變?cè)\斷過(guò)程，使復(fù)雜、繁瑣的診斷過(guò)程向靈活方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)一體化操作模式，促使平臺(tái)能夠有效收集、反饋信息，全面擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)。平臺(tái)擴(kuò)寬不僅有利于健全智能化故障診斷處理模式，還能使平臺(tái)適應(yīng)不同環(huán)境基礎(chǔ)，進(jìn)行基本決策處理，由此提高診斷效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法進(jìn)行分析、研究，提出創(chuàng)新方法，有利于提高診斷有效性和完整、全面性，以解決船舶機(jī)電設(shè)備安全問(wèn)題，提高船舶安全性，減少事故發(fā)生率，確保乘客、工作人員的安全，促進(jìn)船舶行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，為我國(guó)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益。