劉衛(wèi)

【摘 要】船舶的發(fā)展在中國已有著幾千年的歷史，從古代的鄭和下西洋發(fā)展到現(xiàn)在，隨著我國科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的船舶行業(yè)也迎來了新的發(fā)展階段，卻也存在著設(shè)備故障的問題，并影響到了船舶的整體運(yùn)行。因此，本文對船舶機(jī)電設(shè)備的故障診斷方法進(jìn)行了研究，首先闡釋了其故障診斷的意義和方法設(shè)計(jì)；其次，分析了其故障檢測過程的實(shí)現(xiàn)，最后對它的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了發(fā)證分析。

【關(guān)鍵詞】船舶；機(jī)電設(shè)備；故障診斷；檢測過程；方法研究

中圖分類號(hào)： U672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）26-0043-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.017

0 引言

雖然，我國的船舶行業(yè)獲得了較快的發(fā)展，但是，因船舶機(jī)電設(shè)備故障而造成的安全事故頻率也有所上升，給大家的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大的損失，所以，船舶機(jī)電設(shè)備的故障診斷方法研究是必不可少的。

1 船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷的意義

隨著我國信息科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國的船舶行業(yè)也獲得了快速的發(fā)展，船舶逐漸呈現(xiàn)出大型化、多樣化的形態(tài)，導(dǎo)致大家對船舶運(yùn)行的安全引起了足夠的重視，而任何的機(jī)電設(shè)備都會(huì)有故障的時(shí)候，船舶機(jī)電設(shè)備亦是如此。因此，在（1）船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷有利于提高船舶機(jī)電設(shè)備的維修效率。在船舶運(yùn)行的過程中，機(jī)電設(shè)備的故障發(fā)生時(shí)不確定的，所以做好船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷有利于維修人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)船舶機(jī)電設(shè)備的故障問題，從而減小其對船舶運(yùn)行的影響，為機(jī)電設(shè)備的維修提供科學(xué)的數(shù)據(jù)，極大的提高了設(shè)備維修的效率。（2）船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷有利于節(jié)約故障診斷及維修成本。船舶機(jī)電設(shè)備如果在運(yùn)行的過程中發(fā)生故障，不僅會(huì)對設(shè)備運(yùn)行的安全造成影響，還會(huì)阻礙船舶相關(guān)功能的實(shí)施。只有做好機(jī)電設(shè)備故障診斷工作，相關(guān)的維修人員才能夠快速的找到故障問題，并及時(shí)的制定出科學(xué)系統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備故障維修方案，從而有效的表面了故障維修工作出現(xiàn)盲目的現(xiàn)象，為機(jī)電設(shè)備的故障維修提供了充足的時(shí)間，在節(jié)約了故障維修的成本同時(shí)，確保了船舶機(jī)電設(shè)備的安全有效運(yùn)行。

2 船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法設(shè)計(jì)

通常情況下，船舶機(jī)電設(shè)備的故障診斷方法是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及信息采集技術(shù)脫離不了關(guān)系的，它主要是對船舶運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行診斷，通過計(jì)算機(jī)對船舶的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算處理后，在計(jì)算處理的結(jié)果之下相對準(zhǔn)確的找到機(jī)電設(shè)備故障所處的空間位置，設(shè)計(jì)好一定的診斷方法后就可以開始維修步驟了，其中船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷主要從設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)診斷以及故障空間位置定位這兩個(gè)重點(diǎn)方面入手。近些年來，我國相關(guān)的科研人員針對船舶機(jī)電設(shè)備的故障診斷研究取得了可喜的進(jìn)步和發(fā)展，他們所提出的相關(guān)故障診斷方法不僅可以能夠使得故障檢修人員實(shí)時(shí)監(jiān)測故障后發(fā)現(xiàn)故障的具體位置以及問題，還可以通過對設(shè)備故障診斷使得船舶運(yùn)行更加的高質(zhì)、高效。目前，最小二乘支持向量機(jī)模型最是經(jīng)常被用來進(jìn)行船舶機(jī)電設(shè)備的故障診斷，此方法主要是在船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)收集的基礎(chǔ)上將收集的運(yùn)行參數(shù)同預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較。

3 檢測過程的實(shí)現(xiàn)

3.1 機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)管理

在船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測（如圖1）過程中，作為重要的就是機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)管理，即收集故障數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)管理，從而為設(shè)備故障檢測提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。首先，對收集到的設(shè)備故障數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)的規(guī)則進(jìn)行分類處理，其次將分類號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔儲(chǔ)存，讓船舶機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)。

同時(shí)，在對船舶機(jī)電設(shè)備故障數(shù)據(jù)進(jìn)行管理時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，他并不是沒有規(guī)律可尋的，相反它的運(yùn)行必須要遵循一定的運(yùn)行法則，不可脫離這一法則之外，以確保運(yùn)行法則的可靠性。并且在對設(shè)備故障進(jìn)行檢測時(shí)，其需要檢測的內(nèi)容包括了相關(guān)的故障數(shù)值、文字以及相關(guān)性等。如果設(shè)備故障參數(shù)呈現(xiàn)給大家的是文字狀態(tài)，則需要將些文字與之前機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行法則進(jìn)行對比；若設(shè)備故障參數(shù)呈現(xiàn)給大家的是數(shù)值狀態(tài)時(shí)，則需要對這些數(shù)值根據(jù)運(yùn)行法則產(chǎn)生的數(shù)值情況進(jìn)行分類處理，并將每類數(shù)值與電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較，然后對運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與管理，得到與其相對應(yīng)的運(yùn)行規(guī)則后再進(jìn)行故障檢測。但是，機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行的過程中還涉及到了參數(shù)以及權(quán)值系數(shù)的運(yùn)行，而這兩類運(yùn)行參數(shù)的結(jié)果是基于運(yùn)行法則計(jì)算后才能科學(xué)得出的，且一旦運(yùn)行法則計(jì)算錯(cuò)誤，將會(huì)給整個(gè)船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷帶來不小的打擊，最后的故障結(jié)果并以參數(shù)法則的形式出現(xiàn)。

3.2 機(jī)電設(shè)備故障空間位置計(jì)算

本文在計(jì)算船舶機(jī)電設(shè)備故障空間位置是采用方法最小二乘支持向量機(jī)模型（如圖2），該方法可以科學(xué)有效的獲取設(shè)備故障的檢測信號(hào)，并據(jù)此對設(shè)備故障空間位置進(jìn)行估計(jì)，從而提高故障檢測的精準(zhǔn)度。將設(shè)備故障實(shí)際參數(shù)設(shè)為，設(shè)備故障檢測控制參數(shù)為v（l），數(shù)據(jù)輸入階數(shù)為n，數(shù)據(jù)輸出階數(shù)為q，其該方法中設(shè)計(jì)到的模型計(jì)算公式如下：

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

但是，該方法存在著一大缺陷，即最小二乘支持向量機(jī)模型的相關(guān)參數(shù)無法根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。因此，當(dāng)船舶機(jī)電設(shè)備為出現(xiàn)故障時(shí)，由于該模型本身就存在著一定的誤差，其最后的故障檢測結(jié)果出現(xiàn)誤差，只有對收集到的樣本故障數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練才能夠的提高該模型的適用性。在使用該模型時(shí)，需要輸入數(shù)據(jù)Zq（l-1），…，Zq（l-p）以及v（l-1），…，v（l-n），最終可得到以下計(jì)算公式：

因此，該模型的故障檢測計(jì)算公式如下所示：

在計(jì)算船舶機(jī)電設(shè)備故障空間位置時(shí)，通常將該模型分為局部和整體故障檢測模型，其中，船舶機(jī)電設(shè)備的故障檢測是由全局故障檢測模型進(jìn)行的，而計(jì)算船舶機(jī)電設(shè)備故障空間位置則由局部故障檢測模型執(zhí)行，且模型的輸出與輸入關(guān)系如表1所示：

4 試驗(yàn)結(jié)果與仿真

為了驗(yàn)證最小二乘支持向量機(jī)模型對船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測的效果，需要對其進(jìn)行仿真分析，其過程為：首先，收集1000個(gè)船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行信號(hào)；其次，檢測這些運(yùn)行信號(hào)是否存在故障；最后，將這些運(yùn)行信號(hào)的故障檢測結(jié)果與船舶機(jī)電設(shè)備實(shí)際發(fā)生故障情況進(jìn)行對比，其中船舶發(fā)出噪聲的參數(shù)如表2所示：

最后，采用該故障檢測方式的結(jié)果如表3所示：

由上述表3中得出了以下結(jié)果：使用最小二乘支持向量機(jī)模型對船舶機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障檢測時(shí)，通過對船舶機(jī)電設(shè)備故障檢測結(jié)果分析處理后可知，及時(shí)船舶機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)受到了噪音的干擾，卻依然沒有對設(shè)備故障檢測結(jié)果造成不良影響，其試驗(yàn)結(jié)果還是具備科學(xué)性和有效性的，可以進(jìn)行廣泛的推廣使用。

5 結(jié)語

總之，船舶機(jī)電設(shè)備作為船舶運(yùn)行最為重要的部分，它的功能好壞決定著船舶運(yùn)行的效率和安全，但是，由于船舶運(yùn)行所處的環(huán)境經(jīng)常會(huì)與水、風(fēng)浪等打交道，使得船舶機(jī)電設(shè)備比較容易受到侵蝕故障的困擾，而船舶經(jīng)營公司要想改變這一現(xiàn)狀，就必須得在這一方面下更多的功夫，投入更多的精力和時(shí)間在船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法的研究上。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李建峰，袁磊，賀磊.船舶機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷[J].中國設(shè)備工程，2017（02）：82-83.

[2]王雪山.探析船舶機(jī)電設(shè)備故障診斷方法[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（04）：116-117.