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摘要：船舶机电系统相对比较复杂，其故障发生是较为常见的。因此在实际的工作中，对船舶机电系统故障模式与影响进行分析，对潜在故障对系统产生的影响进行判断，对系统的危险性预先做出判断，这样才能够找到相关的措施减轻或补偿故障的方法。
关键词：船舶；机电系统；故障模式；影响分析
1故障模式与影响分析概述
故障模式是FMEA的基础和前提，故障模式是产品故障的外部表现形式，如电气系统的短路、断路，机械系统的变形、磨损等故障模式是可以观察到的，亦可以由经验、调研、实验而获得。船舶系统涉及的子系统庞大且复杂 通常仅选择极为重要且确实对船舶系统的安全性能有影响的子系统进行分析 最终构成船舶系统的FMEA。一般根据功能把船舶系统分为：船舶推进机械系统（包括主辅机、推进轴系、燃油、滑油、压缩空气等辅助系统及其控制）、方向控制系统、船舶电力系统、船舶安全（包括消防、应急、撤离）系统、电子控制和监控系统、通信系统。
对选定的系统定义其故障模式。常见的系统故障模式有：功能全部丧失、功能部分丧失和不稳定运行等。常见部件故障模式即为常使用部件的损坏模式，如柴油机的高压油管的故障模式有：管子裂纹、密封圈破裂失效、螺纹磨损、阻塞、泄露、卡死、污染、功能故障等；电气部件的故障模式有：开路、短路、断路、参数飘移、接触不良、老化、漏电、触点黏合等。可见，对故障模式的识别常混合使用结构性故障描述和功能性故障描述。合理确定选定系统的边界条件，以便确定故障发生的范围。这包括确定系统的初始状态，确定可以忽视不计的小概率事件，确定在一定条件下的必然事件等。基本故障事件通常可以分为：（1）由人为因素引起的事件；（2）由系统硬件引起的事件；（3）由系统环境引起的事件。
分析中主要考虑由系统硬件引起的基本故障事件 并假设所分析系统的各组成部分的基本故障事件是相互独立的 忽视由系统环境和不可抗力引起的事件。
2分析示例
进行故障模式与影响分析以某船的船舶机电系统为例。船舶机电系统由发电机、总配电板、动力负载（拖动系统）、照明负载等分系统组成。该船舶机电系统，FMEA的分析级别是：鉴于约定的最高层次为船舶系统，则二级系统为船舶机电系统 FMEA，最低级别为组成船舶机电系统和对船舶机电系统有关键影响的分系统。
该船舶电力系统故障严重性级别界定是：
一级--灾难性的，可能造成人身伤亡或全系统损坏。
二级--严重性的，可能造成严重伤害，使系统发生故障，不能工作。
三级--一般的可能造成一般损害，使系统性能下降。
四级--次要的，不致对系统造成损害，但可能需要进行计划外的维修。
该船舶电力系统故障模式发生的概率等级的划分一般规定如下：
A级（经常发生）：在产品工作期间，该故障模式发生的概率较高，即单一故障模式发生概率大于产品在该期间的总故障率的20%。
B级（很可能发生）：在产品工作期间，该故障模式发生的概率中等，即单一故障模式发生概率大于产品在该期间的总故障率的10% 但小于20%。
C级（偶然发生）：在产品工作期间，该故障模式不常发生，即发生的概率大于产品在该期间的总故障率的1%，但小于10%。
D级（很少发生）：在产品工作期间，该故障模式不大可能发生，即发生概率大于产品在该期间的总故障率的0.1%，但小于1%。
E级（极不可能发生）：在产品工作期间，该故障模式发生的概率几乎为零，即发生概率小于产品在该期间的总故障率的0.1%。
该船舶电力系统危险性分析的依据是：
A级：对发电机分系统和总配电板分系统，无论其故障模式发生的概率属于任何等级，只要该故障模式发生，最终影响（这里指潜在的故障模式对约定最高层次，即船舶系统的影响，下同）将直接危及船舶及人身的安全。
B级：故障模式对各自分系统有影响，只用故障的严重性来确定该故障模式的危害度是不够的，还必须了解这种故障模式发生的概率，主要是指动力负载（拖动系统）、照明负载等分系统中对主推进系统有影响的子系统，其最终影响将可能直接或间接危及船舶及人身的安全。
C级：故障模式对各自分系统有影响，其最终影响不可能直接或间接危及船舶及人身的安全。
依据上述相关定义和系统故障模式的FMEA如图1所示.
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图1 船舶机电系统的FMEA（D01部分）
3强化船舶机电系统的保护功能，提高系统可靠性
船舶机电系统的保护不仅是单元设备的保护，更重要的是处于运行状态的整个系统的保护。机电系统根据故障破坏程度不同分为不正常运行状态与严重故障。对于不正常运行状态一般不采用故障切除而是通过预警方式，显示不良状态性质、部位，以便为系统保护提供过载、欠压等原始信息。对于严重故障（通常指短路）应能做出快速反应，切除局部故障，将故障影响限制在最小范围。
船舶机电系统保护应满足如下要求：（1）选择性要求。要求故障发生时，只将故障单元从机电系统中切除，上一级保护不误动作；（2），速动性要求。在故障发生后快速切除故障，减少故障点的能量损失，减少正常工作设备电压降，提高电力系统的稳定性；（3）可靠性要求。正确识别正常状态、不正常状态与严重故障状态。防止误动作现象发生。
对于船舶电网来说，选择性与可靠性对保证船舶航行的安全性与良好的机动性是至关重要的。船舶电网保护的选择性可以通过电流原则与时间原则实现。由于电流原则受开关容量限制及干扰影响，级间协调有一定难度"可以采用容易实现的时间原则，它要求断路器有较多延时规格供选择，副作用是随着级数增加"靠近电源处延时时间较长。
4结语
综上所述，把传统的船舶机电系统可靠性评估方法与故障树相互结合，可以有效解决船舶机电系统可靠性评估工作中遇到的弊端和问题，保证船舶机电系统可靠性评估的标准化、规范化，为船舶的营运保驾护航。
参考文献：
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论文作者:丁柏英
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/2/27
标签：故障论文; 系统论文; 船舶论文; 机电论文; 模式论文; 发生论文; 概率论文; 《防护工程》2019年19期论文;