武汉船舶设计研究院有限公司 湖北省武汉市 430000
摘要：工程船舶的动力机械种类非常多，工况相对较为复杂，不同种类的工程船舶他们的动力机械构成、运作的形式、作业的频率以及故障原因也不尽相同，所以不可以针对一种类型的工程船舶研究其他类型工程船舶的监测系统。本文简要阐述了系列化监测系统设计的概念，分析了工程船舶动力机械系列化监测系统的设计的主要内容，并结合实例证明采用模块组合方式设计动力机械系列化监测系统的有效性。
关键词：工程船舶；动力机械；系列化监测系统；设计方法
在我国，大约有90%以上的国家贸易都是通过水路运输实现的，随着我国航运事业的飞速发展，对航道的维护提出了更高的要求，逐渐丰富了我国的工程船舶的种类，船舶的设计机构越来越复杂，为船舶的维护带来了新的挑战。
一、系列化监测系统设计的概念
把系列化产品的共同特点当做开发产品的基础，是在全面分析经济市场的发展规律以及人们的消费需求之后，进行产品开发的方式，通过这样的方法，可以保证产品的适应性，还有助于减少设计的成本。经过系列处理，会简化产品的规格与种类，可以令产品更加符合市场的实际需求[1]。
二、工程船舶动力机械系列化监测系统的设计
（一）机械系列化监测系统的分析过程
系统分析是设计系列化监测系统的基础，系统分析可以在全面的分析系统环境与系统内部和其它各种影响因素之间的关系，开展系统的设计工作。在系统分析的环节中，主要是分析系统的功能、对目标的影响和系统关键因素的结构层次关系。通过建立科学有效的系统分析的模型，能够实现环境与系统要素的相互协调[2]。
环境因素发挥着约束监测系统的设计的作用，话句话说，设计监测系统的目的是将监测系统和监测环境有机的结合在一起。所以说，机械系列化监测系统的设计中，最主要的工作是采用科学的方法分析环境。环境因素按照形式的不同，主要可以分为两种，一种是物理环境，另一种是社会环境。
1 物理环境
现阶段，工程船舶的监控系统的智能水平与自动化水平并不高，在系统的控制方面功能并不完善，而且诊断或预测系统故障的能力不足。因而需要实现自动化检测系统与机械检测系统的协调与共同发展，更好的采集相关数据，准确的进行故障的分析与诊断，降低信号传输以及布置传感器的难度。
2 社会环境
社会环境主要分为政治经济环境、商品的价格以及人为因素。前者主要指的是国家的方针政策对企业的生产与管理的作用。对于船舶的动力机械系统的设计来说，要想实现系统设计的环境，就需要不断提升智能化水平。人是系统设计的重要因素之一，随意还应当出不断增强设计人员的专业技能，创新系统的的设计方案。
（二）机械系列化监测系统的结构分析
系统的整体性术受系统结构的直接影响，在环境因素或者是系统的目标的限制作用下，系统的结构分析有助于探寻系统各个要素间的相互作用的最佳结果，通过得到的准确的结果，能够保证系统结构设计的科学性。一个系统，一定要包含相互对应的要素集，例如X={xi│xi∈X，i=1,2,3……n}。若要提高系统的诊断功能，可以成分结合多个监测模块一同使用，以此来增强软件的分析以及诊断能力。采用系列化的监测模块还有利于提升系统的适应性[3]。
（三）机械系列化监测系统的整体性及阶层性
一般来说，监测系统的目标十分复杂，使见功能简单的监测模块是根本没有办法达到既定目标的，只有采用联合各个功能团的方法才可以更好地实现系统目标。阶层性分析是解决系统的规模问题、峰层问题以及组成问题的主要步骤，它能够保证信息或能量传递的效率，还可以保证传输的质量。系统的整体性分析指的是解决系统优化的整体问题，在既定的目标、互相作用集R、要素集X以及阶层分布等方面，存在着多种组合方案，而且每一种方案对应的效果都是不同的。当确定价值目标之后，便可以按照组合方式的转变不断优化船舶动力机械系列化监测系统。除此之外，还需要根据船舶的实际情况，合理设计系统的参数，收集运行的反馈信息，促进监测系统的平稳发展[4]。
三、工程船舶动力机械系列化监测系统的设计案例分析
工程船舶指的是按照工程技术作业的不同要求，针对性的为船舶装备各种类型的专业设备用于水面作业或者是水下作业的船舶的总称。工程船舶按照功能的不同主要可以分为救护船、打捞船、潜水船、施工船、港口的服务船以及平台等种类丰富的工程船与浮体，这些分类又可以细分为更多种类的船舶。以长江航道局的工程船舶为例，在对这个船舶进行动力机械系列化监测时，主要可以将设备的构成、运作的特点、常见的故障以及成本等角度为研究的出发点，利用系列化、模块化的思想，开展工程船舶动力机械系列化监测系统的设计工作。下面以航标维护船与挖泥船为例对检测系统的设计进行解释与说明[5]。
航标维护船的动力机械系统主要由三部分组成，分别是作业机械系统、辅助机械系统以及主推进系统，该工程船舶的作业机械系统的构成十分简单，因此可以忽略检测性的分析。航标维护船大部分时间都停在码头，运行的时间不长，可以针对这一特点定期的进行保养和维护，故障发生的原因主要是突发性的动力机械故障。为了便于系统的管理，需要简化监测系统。所以在设计监测方案时，可以把瞬时转速的监测模块与在线的热力参数模块有效的结合在一起，联合离线油液共同分析，站在成本的角度来看，震动监测模块几乎不具备经济性[6]。
挖泥船的动力机械系统同样是由作业机械系统、辅助机械系统以及主推进系统构成的，但是挖泥船需要长时间外出作业，运作的环境差，而且工作的时间相对较长，工作的负荷量巨大，缺少保养和维护，故障原因大多是由于腐蚀、磨损或疲劳破坏。如果挖泥船因为故障而停工，会造成严重的经济损失，所以监测方案的设计要具备一定的准确性以及可靠心性[7]。因而挖泥船的监测方案把四个监测模块科学的组合在一起，以此来保证监测系统的实用性，监测方案的设计具体见图1。
图1 挖泥船的监测设计
结束语：
综上所述，航运事业的飞速发展为船舶的维护带了新的挑战。由于不同类型的工程船舶动力机械形式各不相同，所以有必要建立系列化的监测系统，保证工程船舶的使用稳定性。采用功能模块组合的方式可以减小成本，同时还能够提升系统的功能，有助于提高产品的质量。
参考文献：
[1]李南.船舶动力远程决策系统通信技术研究[J].现代导航,2018,9(04).
[2]刘义长.LNG混合动力船舶燃气监测系统研究[J].中国水运(下半月),2016,16(09).
[3]徐虎,徐曼平.船舶动力系统润滑油智能监测系统[J].装备制造技术,2015(06).
[4]李浩,迟明延,孙铭明,韩松.船舶动力装置状态监测系统研究[J].电脑编程技巧与维护,2015(02).
[5]洪茜.船舶机舱动力设备振动监测系统研究[J].舰船电子工程,2014,34(10).
[6]余永华,陈杰,杨建国.船舶柴油机动力平衡性监测系统开发[J].中国航海,2013,36(04).
[7]彭中立,郭爱红.航道工程船舶系列化监测系统分析[J].科技风,2012(17).
作者简介：李超，（1990.07-）男，湖北孝感人，本科，武汉船舶设计研究院有限公司，助理工程师；研究方向：机械设计工程。
论文作者:李超,冯峰,徐冰
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/5
标签：船舶论文; 监测系统论文; 系统论文; 工程论文; 动力机械论文; 作业论文; 挖泥船论文; 《防护工程》2019年9期论文;