船舶轮机设备多发故障信号监测方法初探

◇福建省莆田市海洋与渔业执法支队 王晨煜

为了有效解决船舶轮机产生的各种故障问题，做好故障信号监测工作非常关键。基于此，本文以执法船舶为例进行分析和研究，对船舶轮机设备多发故障信号监测系统进行研究和分析，有效提出多发故障信号的相关监测工作方法，对信号监测系统进行仿真工作分析，有效保证船舶轮机设备的各种故障问题得以快速发现和解决，提高执法船舶轮机设备的工作安全性和稳定性，为后续的类似工作开展提供有效参考和借鉴。

在船舶系统当中轮机设备是其中非常重要的组成部分，是船舶行驶过程中的重要动力供应设备。随着一些执法船只使用年限的不断延长，船舶轮机设备的使用性能也在快速下降，如果没有进行必要的维护和处理，很容易造成船舶轮机设备产生故障问题，严重的情况下甚至会出现重大的事故。为了有效控制执法船舶轮机故障问题的产生率，需要周期性对设备进行必要的检修处理工作，由于传统的设备检修工作方法，主要是以提前检修和事后维修方式为主，?不但浪费了大量的人力物力资源，同时在故障的修复工作效率上有所偏低。因此，相关研究工作人员通过研究出船舶轮机设备故障信号监测工作系统，使用EMD信号监测多发故障方法，通过使用小波灰度共生矩阵实现，对整个设备故障问题进行实时性诊断和分析，以此可以实现对执法船舶轮机设备多发性故障问题和工作状态的实时性监控，避免产生严重的故障问题。

1 轮机设备多发故障信号监测系统分析

1.1 系统开发要求

执法船舶轮机设备在运行工作过程中需要有效做好状态监测，对系统运行过程中的参数信息进行实时性收集与监控，准确判断船舶轮机设备在工作过程中所产生的故障概率，具体包含以下几个方面：第一，柴油机监测系统。柴油机是产生故障问题频率相对较高的设备之一，在进排气的温度高低、燃油工作压力、滑油压力、燃油温度数据信息产生异常情况时，可能是柴油机设备产生的故障问题，需要有效结合故障信号的具体情况做出正确的诊断处理；第二，齿轮箱监测齿轮箱在工作过程中的振动信号，如果产生明显的异常情况可能是出现轴齿轮严重磨损或者是直接断裂等情况；第三，增压器监测增压器，在工作过程中如果信号出现震动异常问题，可能是转子转动出现失衡而产生故障问题[1]。

1.2 系统设计

基于执法船舶轮机设备多发故障信号监测系统设计工作，需要有效做好每一个环节的系统运行工作状态的监测和判断。在本文分析工作过程中，通过使用Matlab软件展开系统设计与分析，基于设计工作软件当中所具有的数值、计算编程语言、仿真工具以及数据库等，可以实现对多发故障信号监测系统的优化和完善，系统运行工作过程中主要是以PC机作为其中的终端运行工作载体，所包含的各项功能模块如下所示。

第一，实现对数据的预处理工作，在该模块内部主要是针对执法船舶轮机设备的原始运行工作参数进行处理，并且对数据信息格式进行统一。通过分离数据通道将所获取的参数信息保存为Excel文件格式。在系统信号收集功能中，需要对各个不同环节的系统数据信息进行分离处理，方便于分析传感器上的数据参数，并且准确定位故障产生的具体位置。在该工作模块当中需要通过使用振动信号源文件，有效列出各种规格的参数数据信息，同时生成传感器采集数据以及扶植参数曲线，有效规划数据保存工作路径。

第二，EMD降噪工作模块。在该系统模块的工作过程中，主要包含相关性分析议程算法分析EMC参数信息，分解信号数据信息的收集和重构，在弹出界面窗口之后可以生成对应的参数幅值曲线。其中主要包含降噪之后的幅值曲线模块，允许输入IMF分量信号，可以保证该信号和原有的信号相似度更高。对信号源进行分析，在该系统当中可以将其设置成5个可选的信号源，分量用户在操作过程中，可以基于故障信号的产生频率，将其设置成不同的IMF分量数据信息等级。在经过正确的分量处理之后，对所获取的参数信息进行进一步优化，并且将最终的降噪信号进行自动保存[2]。

第三，EMD样本特征收集模块。在该工作模式当中，具有对信息样本的事实性收取，以及对各种信号的导入和导出功能。在故障信号的导入导出工作过程中，需要对原文件进行提取，通过开启信息信号波形图分析功能，可以保证系统自动生成降噪之后的IMF波形图像真实性。在提取信息参数过程中可以实现，在对应表格当中直接显示出其中的参数特征值，每增加一组数据表格会自动增加特征参量。

通过多发信号故障分析之后，可以准确判断执法船只故障问题产生的具体原因，在船舶轮机系统当中各种设备故障相互之间的联系非常密切，任何一种设备产生故障问题之后，很有可能会对船舶的正常稳定工作和运行造成比较严重的影响。因此，在船舶故障故障问题分析工作过程中，相关工作人员可以通过整体性观察和判断方法，结合故障表现情况，对船舶的维修保养历史信息以及相关专业知识等，对船舶系统设备产生的不同问题进行综合判断和分析，同时和故障相关的影响因素之间进行有效观念同时做好目标定位，对其中的故障问题进行全面排查。在各种问题的检修过程当中，必须有具有相应的侧重点需要从各种问题产生的表征现象角度着手，提高故障问题的分析工作效率，避免故障问题进一步扩大，造成更加严重的安全隐患。

2 自适应滤波系统的使用

在执法船只轮机设备多发故障信号的监测工作当中，故障特征信息的提取是其中非常重要的工作环节，在特征提取工作当中，需要有效消除外部环境因素所产生的信号干扰。本文采用的是自适应滤波处理工作方法，消除系统采集信号当中的噪音，并且提高故障特征参数值的精确性。在该系统设计过程中需要保证船舶轮机监测系统故障特征参数提取之后，使用FIR非传递性系统滤波器，在滤波器当中通过输入信号值、输出信号值，有效计算出参考信号参数数值，也称之为误差信号。在滤波器的使用工作当中需要调整滤波系数，并且对输入信号进行加权处理，可以有效获取更加精确的输出信号，然后再通过滤波器的系数修正之后，进一步优化和调整误差信号的精确度，保证最终所获取的信号值趋于最小值，可以有效检测出噪声问题[3]。

自适应滤波技术的使用，可以有效消除各个系统当中传感器设备，在复杂环境条件下数据传输的具体情况以及所携带的噪音情况，可以有效降低参考输入误差值大小，起到噪音抑制的作用和效果。自适应滤波技术在多发故障信号监测系统当中，运行负荷状态有所差异，传感器在接收到信号之后，需要将信号直接传递到信号源当中，噪音输出过程中需要使用维纳滤波工的理论来进行处理。对于信号展开线型离散分析，如果输入信号和输出信号是离散性状态，则输入信号和期望参数数值之间，会形成对应通过计算出误差信号大小，有效引入相关计算参数，列出输出信号的函数对应关系。

3 船舶轮机设备多发故障信号监测系统仿真分析

在针对本次研究设计的执法船只轮机设备，多发故障信号和监测系统进行仿真运行过程中，需要有效验证系统的各项功能，并且在仿真实验工作过程中干扰频率设置为三种，分别为133、233、633Hz，所设置出的信息采样点数量为1024个，采样频率大小为1600Hz，收集到的仿真信号基础频率大小为150Hz。在本次系统内部共提供时域分析、频率分析、波形转换分析维纳滤波分析等四种方式。通过系统运行实现数据信息的自动化，收集有效确认数据信息的精确度，读取信息弹出窗口可以显示原始的信号及其模拟信号的波形图像。在模拟信号分析过程中进入轮动设备界面进行信息调整，输入仿真数据信息得到最原始的模拟信号波形图。通过在波形图当中可以看出，信号整体呈现杂乱无章的状态，但是波峰比较突出呈现出周期性的特点符合故障信号的采集特征，对原始信号波形图进行时域分析之后，有效率除不同频率条件下的噪音干扰问题，从中可以得到最终等监测工作结果。通过故障监测工作结果显示可以得出多发性故障问题的产生，可能是因为系统内部传感器安装存在误差，转子横向出现裂纹，部件出现严重的磕碰等问题影响。根据特定的频率参数来确认故障问题产生的具体情况。在系统运行工作过程中，通过使用支持向量机识别故障样本，在经过数据信号的处理和诊断之后，在系统界面输出故障信号监测信息，可以实现对船舶轮机系统故障问题的快速诊断和排查[4]。

4 结束语

综上，执法船只船舶故障检修，是保证执法船只安全稳定的重要工作的重要工作方法。在故障检修工作过程中，需要有效引入轮机设备，多发故障信号监测系统，发挥出该项系统的功能与优势，解决执法船只船舶轮机的各种故障问题，延长船舶轮机的使用寿命。