武汉船舶设计研究院 湖北武汉 430000
摘要：随着科学技术的快速发展，近年来我国船舶机械故障诊断领域实现了较为长足的进步，共振解调技术在该领域的广泛应用便属于这一进步的直观体现，进而对运行设备进行故障诊断，根据相关数据显示，共振解调技术在船舶柴油机故障故障诊断中应用范围最为广泛。
关键词：船舶柴油机；共振解调技术；应用
引言
船舶机械中增压器、齿轮箱、电机以及泵相关设备等机械故障，从传统的看、听、闻、摸等简单检测逐渐的向现代化方式转变，通过信号的采集和处理作出科学的诊断，振动检测是作为常用的一种方式。在传统的振动信号分析过程中，主要是以故障特征频率的线谱作为基础根据，判断设备是否存在故障，但是有线谱并不代表有故障，存在很多的不确定性，共振调节技术是根据解调波原理，通过多节解调谱对设备是否存在故障进行确定，有特征就会存有故障，进而能够增加故障诊断的可靠性。
1.共振调节技术检测机械故障的原理
1.1从冲击脉冲与振动进行阐述。冲击脉冲是指两个物体相互碰撞在一起产生的能量的振动，但是不是连续状态，而是以压力波的形式进行传递呈脉冲状态。如用以金属球进行垂直下落，和金属板之间的夹角是九十度的垂直角，当球和金属板接触的一瞬间发生冲击加速度，而且冲击加速度和金属球的冲击速度有很大的关系，和金属球、金属板的材质没有任何关系。在这个过程中，金属球和金属板之间产生了压缩波称之为衰减波，通过传感器对衰减波进行接收，成为冲击脉冲信号。
1.2共振调节和SPM法。这两种方式一样属于冲击脉冲的方式，前者是对频域进行诊断，而后者是对时域进行诊断。在对传感器收集信号的分析中，故障冲击波混在在其中，时域以及脉宽很窄，幅值很小，利用共振效应，能够把微弱的冲击信号放大到振动的五到七倍，称为带通滤波和半波整流，对冲击的故障信号进行保留，对干扰噪声信号进行滤除，经过包络检波，得出和原始冲击波频率相同的脉冲串，而且幅值很大，时域变宽。
1.3软件共振解调和硬件共振解调。共振解调能够在计算机配备数据采集器之后，通过数字算法利用软件进行实现，也可以利用硬件电路进行实现，两者之间最大的区别就是是否直接通过分析振动信号的频谱对故障进行诊断。当冲击的信号较大时，两种解调都能够对故障特征进行分析；但是当早期故障冲击信号比较微弱时，由于后者利用谐振器对故障的共振进行放大，谱图故障的特征非常明显，但是前者的效果并不明显，但是硬件解调的部分参数不能够进行调整，缺少相应的灵活性，而且硬件的仪器占有很大的空间，而且重量较大，不方便携带。
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2.对船舶柴油机故障诊断技术的分析
2.1 对传统船舶柴油机故障诊断技术的分析
传统船舶柴油机故障诊断技术。直接测量技术：对疑似故障位置的运行输出量进行检测，如超出额定范围，则被认为已经发生故障或可能存在故障；数学模型技术：主要分为状态估计法、过程参数估计法两种；故障树分析技术：通过对故障发生事件的等级分类，针对每个故障寻找故障点，经过逐一排除，最终确定船舶柴油机故障发生点。
2.2 对现代船舶柴油机故障诊断技术的分析
从某种角度进行分析，共振解调技术是在传统检测技术中演变而来，通过对声学和声发射、应变以及应力检测技术的整合，对机械设备的故障诊断领域进行有效扩展。共振解调技术属于系统化技术，主要分为共振解调信息分析技术和信息提取技术、共振解调专家系统与报警系统以及决策系统。与传统的振动检测技术相对比可知，共振解调技术能够实现常规振动、故障冲击二者之间的有效划分，从而准确地对故障发生位置和原因、故障程度等进行诊断，便于检修人员后期维修工作的开展。
2.3 传统故障诊断技术与现代故障诊断技术对比
从整体的角度进行分析，传统船舶柴油机故障诊断技术虽然能够对故障点进行准确定位，但是由于各种因素的存在，加之科学技术的进步，这种故障诊断技术逐渐被人们所淘汰。基于此，共振解调技术符合现阶段社会发展的需求，以此能够在船舶柴油机故障诊断工作中被广泛运用。
3.共振解调技术在船舶机械故障诊断中的应用
（1）应用策略。为保证共振解调技术较好服务于船舶机械故障诊断，本文提出了如下共振解调技术应用策略：1）合理选择故障监测方式。随着船舶机械设备的监测系统不断升级，智能系统已经在我国船舶领域实现了较为广泛的应用，但对于船舶中的普通电机、风机、冷水机组泵舱、辅机舱、主机舱等非关键设备与区域，第三代诊断系统同样可满足故障监测需要，这点必须得到相关人士关注。2）关注特征征兆判定。共振解调技术的应用离不开频谱分析的支持，但受设备等因素影响，频谱往往表现出不同的特性，这就对共振解调技术应用人员的专业能力提出了一定挑战，因此相关人员必须利用好标准征兆库功能，由此实现频谱自动对比即可更好完成船舶机械故障诊断。3）确定特征征兆标准。冲击脉冲频谱标准的确定需采集长时间数据后确定，数据走向直接影响该标准，因此具体的共振解调技术应用必须结合现场实际数据确定标准开展，但在必要时也可依据船员的经验确定标准。
（2）应用实践。为提升研究的实践价值，本文选择了某船涡轮增压系统作为研究对象，该系统采用了可靠性高、易于安装且自称系统的监测装置用于监测轴承，而在对涡轮增压系统轴承开展的振动监测中，可发现该涡轮增压系统轴承存在碳化物粘附、结垢造成不平衡问题。深入分析可以发现，涡轮增压系统轴承由滚动体、保持架、内环、外环组成，通过系统开展共振解调技术诊断科确定外环不存在损伤。而通过系统分析涡轮增压系统轴承的征兆值、速度、加速度，其中速度和加速度关系的明晰可为故障所处阶段的判断提供有力支持。值得注意的是，涡轮增压系统轴承的长期运行和老化加剧将直接在速度和加速度层面得到反映，其中加速度大说明轴承属于故障中期，而加速度变小则说明进入故障晚期，轴承使用中的速度加速度一般会出现先向上后向下趋势。
4.结论
综上所述，共振解调技术能够较好服务于船舶机械故障诊断。而在此基础上，本文涉及的合理选择故障监测方式、关注特征征兆判定、确定特征征兆标准、应用实践等内容，则证明了研究具备的较高实践价值。因此，在共振解调技术、船舶机械故障诊断相关的理论研究和实践探索中，本文内容可发挥一定参考作用。
参考文献：
[1]陈银平.船舶柴油机故障诊断中共振解调技术的应用[J].电子技术与软件工程，2016（19）：105.
[2]邓四二，王勇，王恒迪.基于IHT的共振解调技术的滚动轴承故障诊断方法[J].航空动力学报，2012，27（01）：69-74.
论文作者:王威龙,罗恒
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：故障论文; 技术论文; 故障诊断论文; 船舶论文; 柴油机论文; 信号论文; 系统论文; 《防护工程》2019年10期论文;