船舶机电设备故障诊断方法研究

刘卫

【摘 要】船舶的发展在中国已有着几千年的历史，从古代的郑和下西洋发展到现在，随着我国科学信息技术的不断发展，我国的船舶行业也迎来了新的发展阶段，却也存在着设备故障的问题，并影响到了船舶的整体运行。因此，本文对船舶机电设备的故障诊断方法进行了研究，首先阐释了其故障诊断的意义和方法设计；其次，分析了其故障检测过程的实现，最后对它的试验结果进行了发证分析。

【关键词】船舶；机电设备；故障诊断；检测过程；方法研究

中图分类号： U672 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）26-0043-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.017

0 引言

虽然，我国的船舶行业获得了较快的发展，但是，因船舶机电设备故障而造成的安全事故频率也有所上升，给大家的生命财产安全造成了巨大的损失，所以，船舶机电设备的故障诊断方法研究是必不可少的。

1 船舶机电设备故障诊断的意义

随着我国信息科学技术和经济水平的不断发展和进步，我国的船舶行业也获得了快速的发展，船舶逐渐呈现出大型化、多样化的形态，导致大家对船舶运行的安全引起了足够的重视，而任何的机电设备都会有故障的时候，船舶机电设备亦是如此。因此，在（1）船舶机电设备故障诊断有利于提高船舶机电设备的维修效率。在船舶运行的过程中，机电设备的故障发生时不确定的，所以做好船舶机电设备故障诊断有利于维修人员及时的发现船舶机电设备的故障问题，从而减小其对船舶运行的影响，为机电设备的维修提供科学的数据，极大的提高了设备维修的效率。（2）船舶机电设备故障诊断有利于节约故障诊断及维修成本。船舶机电设备如果在运行的过程中发生故障，不仅会对设备运行的安全造成影响，还会阻碍船舶相关功能的实施。只有做好机电设备故障诊断工作，相关的维修人员才能够快速的找到故障问题，并及时的制定出科学系统的机电设备故障维修方案，从而有效的表面了故障维修工作出现盲目的现象，为机电设备的故障维修提供了充足的时间，在节约了故障维修的成本同时，确保了船舶机电设备的安全有效运行。

2 船舶机电设备故障诊断方法设计

通常情况下，船舶机电设备的故障诊断方法是与计算机技术、数据分析技术以及信息采集技术脱离不了关系的，它主要是对船舶运行的参数进行诊断，通过计算机对船舶的运行参数进行计算处理后，在计算处理的结果之下相对准确的找到机电设备故障所处的空间位置，设计好一定的诊断方法后就可以开始维修步骤了，其中船舶机电设备故障诊断主要从设备运行状态诊断以及故障空间位置定位这两个重点方面入手。近些年来，我国相关的科研人员针对船舶机电设备的故障诊断研究取得了可喜的进步和发展，他们所提出的相关故障诊断方法不仅可以能够使得故障检修人员实时监测故障后发现故障的具体位置以及问题，还可以通过對设备故障诊断使得船舶运行更加的高质、高效。目前，最小二乘支持向量机模型最是经常被用来进行船舶机电设备的故障诊断，此方法主要是在船舶机电设备运行参数收集的基础上将收集的运行参数同预先设定的运行参数进行比较。

3 检测过程的实现

3.1 机电设备故障数据管理

在船舶机电设备故障检测（如图1）过程中，作为重要的就是机电设备故障数据管理，即收集故障数据，然后进行机电设备故障数据管理，从而为设备故障检测提供科学的数据依据。首先，对收集到的设备故障数据根据相关的规则进行分类处理，其次将分类号的数据进行归档储存，让船舶机电设备故障数据形成一个数据库网络。

同时，在对船舶机电设备故障数据进行管理时，可以发现，当机电设备运行时，他并不是没有规律可寻的，相反它的运行必须要遵循一定的运行法则，不可脱离这一法则之外，以确保运行法则的可靠性。并且在对设备故障进行检测时，其需要检测的内容包括了相关的故障数值、文字以及相关性等。如果设备故障参数呈现给大家的是文字状态，则需要将些文字与之前机电设备的运行法则进行对比；若设备故障参数呈现给大家的是数值状态时，则需要对这些数值根据运行法则产生的数值情况进行分类处理，并将每类数值与电机设备的运行参数进行比较，然后对运行参数数据进行分类与管理，得到与其相对应的运行规则后再进行故障检测。但是，机电设备在运行的过程中还涉及到了参数以及权值系数的运行，而这两类运行参数的结果是基于运行法则计算后才能科学得出的，且一旦运行法则计算错误，将会给整个船舶机电设备故障诊断带来不小的打击，最后的故障结果并以参数法则的形式出现。

3.2 机电设备故障空间位置计算

本文在计算船舶机电设备故障空间位置是采用方法最小二乘支持向量机模型（如图2），该方法可以科学有效的获取设备故障的检测信号，并据此对设备故障空间位置进行估计，从而提高故障检测的精准度。将设备故障实际参数设为，设备故障检测控制参数为v（l），数据输入阶数为n，数据输出阶数为q，其该方法中设计到的模型计算公式如下：

Zq=（l+1）=g（Zq（l-1），…，Zq（l-p）*v（l-1），…，v（l-n））（1）

但是，该方法存在着一大缺陷，即最小二乘支持向量机模型的相关参数无法根据系统的实际需要进行调整。因此，当船舶机电设备为出现故障时，由于该模型本身就存在着一定的误差，其最后的故障检测结果出现误差，只有对收集到的样本故障数据进行训练才能够的提高该模型的适用性。在使用该模型时，需要输入数据Zq（l-1），…，Zq（l-p）以及v（l-1），…，v（l-n），最终可得到以下计算公式：

因此，该模型的故障检测计算公式如下所示：

在计算船舶机电设备故障空间位置时，通常将该模型分为局部和整体故障检测模型，其中，船舶机电设备的故障检测是由全局故障检测模型进行的，而计算船舶机电设备故障空间位置则由局部故障检测模型执行，且模型的输出与输入关系如表1所示：

4 试验结果与仿真

为了验证最小二乘支持向量机模型对船舶机电设备故障检测的效果，需要对其进行仿真分析，其过程为：首先，收集1000个船舶机电设备运行信号；其次，检测这些运行信号是否存在故障；最后，将这些运行信号的故障检测结果与船舶机电设备实际发生故障情况进行对比，其中船舶发出噪声的参数如表2所示：

最后，采用该故障检测方式的结果如表3所示：

由上述表3中得出了以下结果：使用最小二乘支持向量机模型对船舶机电设备进行故障检测时，通过对船舶机电设备故障检测结果分析处理后可知，及时船舶机电设备在运行时受到了噪音的干扰，却依然没有对设备故障检测结果造成不良影响，其试验结果还是具备科学性和有效性的，可以进行广泛的推广使用。

5 结语

总之，船舶机电设备作为船舶运行最为重要的部分，它的功能好坏决定着船舶运行的效率和安全，但是，由于船舶运行所处的环境经常会与水、风浪等打交道，使得船舶机电设备比较容易受到侵蚀故障的困扰，而船舶经营公司要想改变这一现状，就必须得在这一方面下更多的功夫，投入更多的精力和时间在船舶机电设备故障诊断方法的研究上。

【参考文献】

[1]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.

[2]王雪山.探析船舶机电设备故障诊断方法[J].现代制造技术与装备，2016（04）：116-117.