船舶機(jī)電振動(dòng)采集系統(tǒng)故障診斷技術(shù)

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摘要：船舶運(yùn)行通常情況下會(huì)使用振動(dòng)采集系統(tǒng)對(duì)船舶的各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行保障，有利于在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和診斷。因此，機(jī)電設(shè)備采集系統(tǒng)顯得十分重要，使用更加專(zhuān)業(yè)的故障診斷技術(shù)可以更好地促進(jìn)振動(dòng)采集系統(tǒng)為船舶服務(wù)。

關(guān)鍵詞：船舶機(jī)電設(shè)備；振動(dòng)采集系統(tǒng)；故障診斷

引言

船舶在運(yùn)行過(guò)程中需要專(zhuān)業(yè)和先進(jìn)的技術(shù)對(duì)船舶的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督和檢測(cè)。目前，我國(guó)較為常用的是機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行中的船舶進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，再對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行整合，通過(guò)這種方法可以更好地對(duì)故障發(fā)生位置和具體問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，這種可視化的分析有利于船舶行業(yè)的發(fā)展。

1研究背景

船舶在運(yùn)行過(guò)程中需要多種機(jī)電設(shè)備為其提供更多的動(dòng)力，在這過(guò)程中，各種機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲，一旦機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題可能會(huì)被產(chǎn)生的噪聲所掩蓋，不容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在之處，需要不斷地通過(guò)技術(shù)進(jìn)步來(lái)解決。通過(guò)使用振動(dòng)采集系統(tǒng)的方法，可以自動(dòng)的對(duì)發(fā)生問(wèn)題的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定位，并通過(guò)計(jì)算獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，針對(duì)發(fā)生的故障問(wèn)題采取合適的解決措施，避免問(wèn)題發(fā)展到難以解決的地步[1]。這類(lèi)采集系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的原理主要是采集機(jī)電設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)發(fā)出的各種波和振動(dòng)。出現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)器，無(wú)論是在振動(dòng)程度或者是波長(zhǎng)上都與正常工作的機(jī)器存在差異，振動(dòng)采集系統(tǒng)對(duì)獲得的不同振動(dòng)進(jìn)行分析。采集系統(tǒng)對(duì)于船舶的正常運(yùn)行十分重要，一旦采集系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的航行問(wèn)題，影響航行的質(zhì)量。掌握更加先進(jìn)科學(xué)的采集系統(tǒng)，故障診斷技術(shù)可以在有效時(shí)間內(nèi)排除采集系統(tǒng)的故障，使采集系統(tǒng)正常工作，船舶可以正常的運(yùn)行，確保工作人員以及船舶的安全。

2計(jì)算機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)故障參數(shù)

機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)設(shè)備可能存在的故障進(jìn)行甄別。對(duì)于獲得的一些存在差異的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，需要更加準(zhǔn)確的知曉其來(lái)源，并清楚地了解可能產(chǎn)生這些差異數(shù)據(jù)的原因，在某種程度上差異數(shù)據(jù)的出現(xiàn)是某些故障達(dá)到某種閾值的體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)振動(dòng)采集系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析進(jìn)行研究，來(lái)確定船舶在運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的故障問(wèn)題，為故障處理提供更多可靠的數(shù)據(jù)。分析時(shí)可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，數(shù)據(jù)的判斷也有利于在判斷過(guò)程中建立與振動(dòng)采集相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)匹配以及比對(duì)的方式更容易分析問(wèn)題所在。對(duì)于獲得的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行排除或篩選，并不是所有數(shù)據(jù)信息均需要作為在分析處理過(guò)程中的參考數(shù)據(jù)。采集系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)具有固定的故障參數(shù)值，根據(jù)參數(shù)值可以計(jì)算出需要使用到的全部信息，再根據(jù)參數(shù)推斷合適的數(shù)據(jù)公式。公式中有多項(xiàng)數(shù)值會(huì)對(duì)參數(shù)信息產(chǎn)生影響，最終也會(huì)對(duì)故障診斷結(jié)果造成影響，因此需要按照參數(shù)進(jìn)行排除，并不是所有的信息均可以利用在公式推算中。排除了可能干擾診斷結(jié)果的其他混雜因素之后，可以更加充分準(zhǔn)確地獲得故障診斷結(jié)果。這種方式更加有利保證計(jì)算過(guò)程更加穩(wěn)定，不會(huì)由于一些故障問(wèn)題的出現(xiàn)，反而增加了故障的解決難度。

3機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)的故障定位

對(duì)于智能采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最為重要的工作內(nèi)容是對(duì)出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行定位。前期已經(jīng)通過(guò)診斷系統(tǒng)的一系列操作對(duì)具有混雜影響的參數(shù)進(jìn)行排除，這樣更有利于尋找到故障出現(xiàn)的位置。但目前對(duì)于我國(guó)采用的各類(lèi)振動(dòng)采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)故障的種類(lèi)較多也較為復(fù)雜。例如常見(jiàn)的故障類(lèi)型包括損壞類(lèi)故障、失調(diào)類(lèi)故障等，這都需要在船舶運(yùn)行時(shí)，利用振動(dòng)采集系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因。多類(lèi)參考數(shù)值結(jié)合的方式，更加準(zhǔn)確地分析出現(xiàn)故障的類(lèi)型以及具體問(wèn)題的概況，做到對(duì)采集系統(tǒng)的具體診斷，為分析提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持[2]。對(duì)于出現(xiàn)的故障位置進(jìn)行定位，可以采用多種方法，目前使用的最為廣泛的是紅外測(cè)溫技術(shù)。這類(lèi)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單、快捷、投入成本少等。采集系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，一般情況下會(huì)將溫度控制在合適的范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)溫度變化較大的情況，均可以在一定程度上表示著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)存在問(wèn)題。對(duì)溫度檢測(cè)完成之后，可以利用射線(xiàn)對(duì)多項(xiàng)參數(shù)的改變進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控完成后獲得的數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)內(nèi)將其掃描成圖譜，這樣有利于機(jī)電設(shè)備對(duì)產(chǎn)生故障的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。除了對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)之外，還可通過(guò)對(duì)其他重要參數(shù)進(jìn)行檢查的方式，輔助對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的位置進(jìn)行定位。通過(guò)對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行連接和調(diào)試也可以確保采集系統(tǒng)正常的運(yùn)行。溫度測(cè)量完畢后再使用射線(xiàn)，射線(xiàn)的工作原理是可以對(duì)采集的內(nèi)容進(jìn)行介質(zhì)密度分析，2項(xiàng)工作混合完成之后便可以全面地獲得故障發(fā)生的主要原因。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行掃描，掃描的位置要更加的完整和準(zhǔn)確，這樣也有利于快速的發(fā)現(xiàn)故障的問(wèn)題所在。因此，在船舶運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)將故障位置定位作為檢測(cè)故障的重要內(nèi)容。

4故障診斷可視化分析

在對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了保證故障檢測(cè)人員具有更加方便的檢測(cè)條件，可以利用可視化分析的方式，讓故障分析過(guò)程變得更加容易和便捷。首先是通過(guò)智能采集系統(tǒng)對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行定位，判斷故障主要發(fā)生的位置，在這種情況下，診斷系統(tǒng)會(huì)反饋給工作人員一系列故障數(shù)據(jù)參數(shù)，故障參數(shù)較為抽象，在對(duì)其進(jìn)行故障分析時(shí)，可以通過(guò)參數(shù)導(dǎo)入方程的方式以一種更加便捷的操作行為將其轉(zhuǎn)化成邏輯關(guān)系圖。獲得邏輯關(guān)系圖之后并不意味著操作的完成，在后期還可通過(guò)圖像處理的方式，獲得容易觀察、容易讀懂的圖像，有效地保障了故障分析的質(zhì)量和效率。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中首先是要在采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加對(duì)邏輯關(guān)系圖的分析，獲得最初的對(duì)故障類(lèi)型的判斷結(jié)果，將結(jié)果進(jìn)行明確的標(biāo)記。后期再針對(duì)不同的故障類(lèi)型，選擇合適的解決方法排除故障。對(duì)故障進(jìn)行分析時(shí)，需要利用多種分析方式去中，最為常用的是仿真系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)分析之后，可以形成與故障相關(guān)的數(shù)據(jù)代碼，通過(guò)代碼比對(duì)故障問(wèn)題的所在，這種方式更加有利于準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行判斷。振動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中獲得了相應(yīng)的故障參數(shù)，計(jì)算完成之后，可以對(duì)故障發(fā)生的位置進(jìn)行較為精準(zhǔn)的定位，在利用數(shù)據(jù)分析以及公式轉(zhuǎn)換的方式，將其以可視化的形式展現(xiàn)出來(lái)。這種方法是分析采集系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的最常用的方法。

5仿真試驗(yàn)

在對(duì)船舶進(jìn)行運(yùn)行過(guò)程中的障礙分析時(shí)，需要獲得更加準(zhǔn)確的技術(shù)信息，才能保證障礙處理時(shí)更加全面和精準(zhǔn)，促進(jìn)故障分析的順利完成。目前有較多的檢測(cè)方式可以提高故障技術(shù)的可靠性，其中最為廣泛應(yīng)用的是仿真實(shí)驗(yàn)和分析方法。主要作用在于通過(guò)對(duì)獲得的信息進(jìn)行評(píng)估，有效地掌握處理方式。傳統(tǒng)的診斷方式與仿真分析相比，主要區(qū)別在于傳統(tǒng)的診斷方法不能獲得更加可靠的信息數(shù)據(jù)，在判斷故障位置以及故障程度上具有一定的偏差，仿真分析可以更好地避免這類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，以更加真實(shí)、準(zhǔn)確的形式展現(xiàn)故障內(nèi)容[3]。與傳統(tǒng)故障分析方法相比在準(zhǔn)確度上可以提升將近1/3的準(zhǔn)確度，具有良好的診斷效果。對(duì)于出現(xiàn)故障的類(lèi)別進(jìn)行判斷時(shí)，可以通過(guò)對(duì)出現(xiàn)故障的不同方面數(shù)量進(jìn)行判斷來(lái)決定。船舶在運(yùn)行過(guò)程中需要注重對(duì)于船舶的故障檢測(cè)，目前我國(guó)最為常用的檢測(cè)方法是利用機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)，對(duì)發(fā)現(xiàn)故障的位置進(jìn)行定位，并及時(shí)通過(guò)信息獲取的方式將其轉(zhuǎn)化為可視性的故障信號(hào)。這種發(fā)現(xiàn)故障的方式與傳統(tǒng)方式下需要工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)的方法相比具有更好的準(zhǔn)確性以及及時(shí)性。不同的故障類(lèi)別在判斷時(shí)，也要按照較為標(biāo)準(zhǔn)的故障圖譜進(jìn)行比對(duì)，標(biāo)注具有明顯故障問(wèn)題的位置，尋找合適的方法給予解決和驗(yàn)證。

6結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)在進(jìn)行船舶運(yùn)行方面故障檢測(cè)時(shí)，更加傾向于使用機(jī)電設(shè)備采集系統(tǒng)。設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可以有效的對(duì)發(fā)生故障的位置進(jìn)行診斷，幫助工作人員較為穩(wěn)定的運(yùn)行船舶。方法是否可靠也需要更多的方式進(jìn)行驗(yàn)證，其中最為常見(jiàn)的是仿真實(shí)驗(yàn)方法，為船舶正常運(yùn)行帶來(lái)了更多的方便。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張靜.初探船舶機(jī)電設(shè)備振動(dòng)采集系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)[J].艦船科學(xué)技術(shù),2019,41(3):61-62.

作者：郭兆賢 單位：舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司