摘要：船舶正常航行需要机电设备提供动力，在船舶高速航行过程中，会产生大量机械噪声，一旦机电设备出现故障，其故障信号很容易淹没在噪声。船舶机电设备是一个复杂度高、整体性强的机械电力系统，在其出现意外故障时，需要依靠振动采集系统分析相关故障，针对具体设备具体故障采取具体措施。机电设备振动采集系统通过动作录波、振动采集来完成故障分析，但由于机电设备振动采集系统可能出现故障，一旦出现故障难以识别机电设备的故障，因此提出船舶机电设备振动采集系统的故障诊断技术分析。通过对振动采集系统进行故障诊断，维护其安全稳定运行，从而确保船舶机电设备的安全性。
关键词：船舶机电设备；振动采集系统；故障诊断；技术分析
前言
船舶通常应用振动采集系统来对机电设备进行故障诊断，如果机电设备振动采集系统出现故障，将影响机电设备特征信号提取的准确度，降低机电设备故障诊断的准确性，因此提出船舶机电设备振动采集系统的故障诊断技术分析。通过计算机电设备振动采集系统故障参数，根据计算结果对故障进行定位，最后进行故障诊断可视化分析，完成了提出的研究。通过仿真实验证明，提出的船舶机电设备振动采集系统的故障诊断技术分析方法具有较高的有效性，相较传统故障诊断方法，准确率提高30%，可以应用在机电设备振动采集系统的故障诊断中。
1、计算机电设备振动采集系统故障参数
机电设备振动采集系统故障参数计算是为故障诊断提供必要的数据支持，在计算过程中必须清楚2个要点，一是差异数据的来源，二是差异数据代表故障的阈值。据常规机电设备振动采集系统执行数据运算的分析，依托X2-统计量判断函数搭建振动采集系统原始数据库，结合期望交叉嫡评估函数，将影响机电设备振动采集系统故障诊断的不相关数据进行剔除。对于一个机电设备振动采集系统故障参数K，E（K）表示其所包含的信息量，影响参数剔除运算如公式（1）所示：
式中，m代表影响参数数据的种类，pi代表影响参数在原始数据库中的比率，当影响参数信息量计算结果大于故障诊断影响值时，则该故障诊断影响参数K被剔除。故障诊断影响值ri可表示为：
通过剔除故障诊断影响参数，确保机电设备振动采集系统故障参数计算的准确性。完成剔除后，机电设备振动采集系统故障参数计算如公式（3）所示：
式中，I（p）代表故障参数出现的次数，pi代表每个故障参数在数据库中的比例，通过上述公式，完成机电设备振动采集系统故障参数的计算。
2、设备运行状态监测与故障诊断系统设计方案
2.1设备运行状态监测与故障诊断系统结构设计
设备运行状态监测与故障诊断系统主要完成对船舶机电设备运行状态监测以及故障诊断，并结合先进的计算机信息技术分析船舶机电设备的运行信息以及故障信息，以确保应用信息化变得更加丰富。
2.2数据信息采集层
数据信息采集层主要负责船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的采集。与一般监控类信息不一样的是，运行状态信息更侧重于采集船舶机电设备关键部位运行时候的温度、振动、转速、保护期状态、电流等等。有些船舶机电设备由于配备着较为智能化的电控系统，能够自检自身的运行状态，则只需要连接电控系统的数据接口就可以实现数据信息的采集。对于电控系统无法提供的诸如温度、振动等数据信息，则可以通过在船舶机电设备中安装对应的传感器，模拟转换这些数据信息后再予以采集。
2.3数据信息传输层
数据信息传输层主要负责传输数据信息采集层采集到的有关船舶机电设备运行状态信息以及故障信息的相关数据至数据信息评估层，以供数据信息评估层分析评估。并利用计算机网络技术实现船舶机电设备运行状态监测与故障诊断系统应用层、船舶各个舱室（船舱、工作舱、公共舱、居住舱、战斗舱等）的信息联网。数据信息传输层主要分为全线主干网络、系统应用层网络、船舶各个舱室局域网络等几个部分，并采用标准开放式网络协议，实现系统功能扩展以及信息化应用。
2.4数据信息评估层
数据信息评估层是建立在数据信息采集基础上，主要负责对采集到的船舶机电设备的运行状态数据信息以及故障数据信息的分析评估。通过故障数据信息库以及数据分析模型算法的建立，实现状态数据信息以及故障数据信息的解析，从而提取到船舶机电设备的故障特征信号，进而智能分析诊断该船舶机电设备的故障趋势或故障发生原因。其中智能诊断最核心的技术就是数据分析模型算法的建立，并重点解析船舶机电设备的振动频谱。倘若数据信息采集层采集到的直接就是明确的故障信息，那么通过故障数据信息库直接比对即可，不必再次进行解析分析，然后再将相关信息传输给应用层，并匹配相应的维护、维修建议，再由用户发出相应应对指令。
3、机电设备振动采集系统故障定位
机电设备振动采集系统故障种类有很多，常见的有损坏型故障、松脱型故障、失调型故障、失效型故障以及叠加和遗漏型故障。通过对机电设备振动采集系统故障进行定位，确定故障类型以及产生的原因，采取合理的故障处理策略，完成船舶机电设备振动采集系统的故障诊断。
首先采用红外测温技术，利用振动采集系统的温度变化对系统运行状态进行初步分析。然后进行参数的连接和调试测量，将可执行线路进行参数调试与设定，从而对振动采集系统的运行速率加以综合控制。最后利用λ射线对振动采集系统内部的介质密度改变进行监测，监测后分析系统并扫描图谱，完成对机电设备振动采集系统故障的定位。对于机电设备振动采集系统故障，故障定位非常必要，因为对故障定位，能够强化振动采集系统的安全检修，便于从多个角度进行安全维护，保障振动采集系统的安全、稳定运行。
4、故障诊断可视化分析
机电设备振动采集系统故障定位后，会生成故障信息，将生成的故障信息通过DL/T860进行传输转换，形成可视化的振动采集系统故障逻辑关系图。在生成的振动采集系统故障逻辑关系图中，对图像进行处理，准确诊断振动采集系统的故障。
首先在振动采集系统故障逻辑关系图中，将可能发生的损坏型故障、松脱型故障、失调型故障、失效型故障以及叠加和遗漏型故障分别标记，同时赋予与之相对应的属性。然后利用仿真系统快速仿真，并生成故障代码，根据故障代码判断故障信息。通过计算机电设备振动采集系统故障参数，根据计算结果对故障进行定位，最后进行故障诊断可视化分析，完成了船舶机电设备振动采集系统的故障诊断。
5、仿真实验
为了保证本文提出的船舶机电设备振动采集系统的故障诊断技术分析的有效性，进行故障诊断全面程度的对比试验。仿真船舶机电设备振动采集系统的故障信息种类、个数如表1所示。将本文提出的故障诊断方法与传统的特征提取故障诊断方法进行对比，验证本文提出的故障诊断方法的有效性。将实验对比结果呈现在同一数据图表中，如图1所示。可知，本文提出的故障诊断方法，其故障诊断准确率比传统故障诊断准确率高30%，具有切实的有效性。
6、结语
本文提出了船舶机电设备振动采集系统的故障诊断技术分析，通过计算机电设备振动采集系统故障参数，根据计算结果对故障进行定位，最后进行故障诊断可视化分析，完成了本文的研究。通过仿真实验证明，本文提出的故障诊断方法，有较高的故障诊断准确率，可以应用在机电设备振动采集系统的故障诊断中。
参考文献：
[1]于学宽.船舶动力设备状态监测与故障诊断技术研究[D].武汉理工大学，2013.
[2]李文星.船舶机电设备故障诊断方法研究[J].计算机测量与控制，2013，（8）：2093~2095
论文作者:雷攀1,赵文武2 吉应彤3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：机电设备论文; 故障论文; 采集系统论文; 故障诊断论文; 船舶论文; 数据论文; 信息论文; 《基层建设》2019年第12期论文;