现代船舶设备故障诊断技术及其应用研究

俞叙耀

平湖市华海造船有限公司

一、引言

船舶航运在现阶段得到迅猛的发展，对于保障航运的安全性和稳定性显得尤为重要，这就愈发凸显船舶设备故障的检测与维修的重要性。在这方面，一是可以充分利用各种监测手段和技术，强化对船舶运行的安全性保障；二是要强化对专业技术人员的引进和培训，用以提高人们对船舶运行技术状态的检测和维护保养技能。通过及时而又科学的对检测手段的运用，可以及时掌握船舶的各个系统的运行状态，并通过对关键部位的检测，以便及时维护和维修，从而保障船舶设备高速、优质工作，确保船舶运行安全稳定，为国际贸易增添力量。

二、及时对船舶设备进行故障诊断的现实意义

船舶设备故障的及时诊断是保证船舶正常、安全、稳定运行的现实要求，及时准确对船舶设备故障进行预警监测，是远洋航行的安全保障。随着国际贸易的不断加快，人们对船舶航运提出了更高的要求，这就是加大对船舶的安全稳定运行的保障体系的建立和健全，于是便对船舶设备故障的正确、及时、准确的诊断技术拓展了广阔的施展平台。这就要求不断提升船舶设备故障的检修水平，及时更新船舶设备故障的诊断手段和技术，不断提升对故障成因的分析，推出切实可行的维修应急措施与方案，确保船舶安全运行，助推国际贸易往来的质量得以提升，规模也得以进一步扩大。

1.可以保证船舶稳定运行

面对远渡重洋的船舶而言，能够安全稳定运行是最起码的保障，否则一切无从谈起。因为安全性是一切社会活动的前提和保障，在这方面不需要大费周章来加以阐述，确保船舶航运的安全稳定不仅是船舶本身的技术性能的正常状态，更是人们对任何交通代步工具最起码的生存要求。早在20世纪之前，由于当时的船舶构造非常简陋，因此，对于船舶的维修大多是事后维修，这在当时的航海行为比较稀少的情况下，还是可以接受的。然而到了后来，随着社会经济的不断发展，船舶数量的不断增加，船舶开始远洋航行，为了保障船舶航行的安全稳定性，人们开始对船舶的设备系统进行定期的检查、维修、保养，这对于逐渐加快、增多的船舶航运来说无疑是提供了安全保障。

2.对船舶航行设备运行情况实时监测

对船舶运行的定期检测、保养、维修虽然对设备系统的正常运行有一定的积极意义，然而在大量地航行社会实践中，人们逐渐认识到即便是定期检测也难以保证船舶运行的安全稳定。这是因为船舶整个系统在航运的时候处在动态发展状态，船舶的各个系统在运行过程中难免会发生故障，因此，单独指望定期维修保养，难以满足船舶运行的安全性要求，于是在保修期内的实时监控船舶运行安全性能的技术问题，就成为人们关注的焦点。加强对船舶运行状态的监控，能够把设备系统的故障苗头消除在萌芽状态，预先锁定故障潜在的因素，以便及时采取措施，防止突发事件的发生，进而确保船舶的正常、安全、稳定运行。

3.确定科学合理的维护时间

对于船舶出现故障的维修时间，要结合实际考察故障出现的部位和情况，有针对性地开展故障排查工作。随着科学技术的不断进步，人们不仅能够检测到船舶运行过程中存在的故障隐患，更能够确定故障存在的具体位置，掌握发生故障的原因，进而为设备维修技术人员提供较为精准的数据信息，帮助技术人员锁定故障维修范围。甚至可以根据故障隐患的影响程度，推算出维修的工作时间，这对于保障船舶的正常运行有着积极的意义。对于防止失修和过剩维修造成成本浪费也有着一定的助推作用，能够提高故障诊断的工作效率和维修质量，更能够大大节约维修的时间成本。

三、常见的船舶设备故障类型

诊断船舶故障技术的应用对于保障船舶运行的积极意义非常明显，可以最大化促进船舶运行的安全稳定性，可以实时对船舶的运行状况进行监控，可以运用相关技术提供给技术人员智能信息，用以帮助技术人员确定故障维修时间。所以必须重视对船舶故障诊断系统的应用，不断完善这一先进的检测系统，尤其对故障类型的技术优化方面，明确常见的船舶故障类型，为技术人员的抢修和日常维护提供科学可行的实施方案，进而提高船舶运行状态下设备故障诊断的精准性，提升实时维修质量，保障船舶安全稳定运行。关于船舶设备的故障类型大致可以分为电子设备方面的故障、机械设备方面的故障以及机电设备方面的故障三个大类。

1.船舶电子设备方面的常见故障

现代船舶大量使用电子设备和仪器，标志着高科技含量对于船舶运行的全覆盖，这不仅是出于对船舶的智能化管理，更是现代船舶技术的伟大实践和应用。电子设备和仪器的大量应用在给智能化船舶管控的同时，也给电子设备和仪器的维护保养带来新的课题，而这方面恰恰是船舶诊断故障技术应用的主要方面。船舶设备在长期的运行过程中会出现故障，尤其是船舶设备运用的诸多电子仪器设备，在实现智能化控制的同时势必会给这些电子仪器设备因为诸多因素的影响下造成各种故障，比如，电机的异常、电压的紊乱、电流的不稳定以及电路短路等等，进而会影响和制约船舶的正常运行。

2.船舶机械设备方面的常见故障

机械设备是船舶的主要构成，是船舶得以正常运转的支撑，是所有的电子设备仪器的依托。比如船舶机轮的能量转换、推进作业等等都是通过机械设备系统来实现的。因此，船舶的机械设备出现问题直接会给整个船舶的安全带来难以逆转的影响，会直接造成船舶的安全隐患，进而影响船舶的安全稳定运行。船舶机械设备的正常稳定运行的重要意义不言而喻，因此需要对船舶运行的相关设备尤其是机械系统进行动态监测。在监测的过程中要积极运用各种监测手段，确定机械设备内部存在的故障安全隐患，大胆利用船舶设备专属的故障诊断技术，给专业技术人员提供机械设备运行方面的相关运行参数，帮助技术人员作出相应的故障诊断和处置方案，不断提高故障诊断的精准度和及时性。

3.船舶机电设备方面的故障

机电设备系统是船舶运行的核心系统，在船舶的运行过程中存在发生故障的可能性，这主要表现在两个层面。一个是非常明显的故障，也叫显性故障，再一个就是在外表看不出来的，感觉不到的故障隐患，又叫隐性故障。对于这两种故障隐患所表现出来的形式也不尽相同，比如，机电设备出现火花或者冒烟，这就是显性故障。而隐形故障尽管在外表看不出来，而机电设备却会出现无法正常运行的状况，这类情况无法直接判断故障部位，却是机电设备隐患最为常见的现象。对于显性故障可以通过立即断电有针对性地开展抢修，而对于隐性故障造成停机停电的，要采用机电设备故障诊断方法，借助先进科学的技术手段，及时、迅速、准确的判断引起故障的部位，进而采取应急措施，确保机电设备正常工作。

四、确定船舶设备故障常用的诊断技术

对于船舶设备故障的诊断常用的方法有着历史发展的印记，也标志着故障诊断技术的不断进步。开始叫做传统的诊断方式，也叫直接测量法，就是通过仪表仪器直接测量电机电路的相关读数，比如电压电流等异常现象，进而推断出相关的故障位置，并及时加以维修。这种诊断方式最大的长处就是简单易行，便于操作，最大的短板就在于人为的因素比较浓烈，比如，技术人员的经验丰富，甚至于在机器旁听一听就可能推断出问题的所在，这就要求工程技术人员有着丰富的检修阅历。在实际的社会实践中，这一类的检修仅凭着电压表、电流表的异常来诊断船舶的设备故障，显然是跟不上时代的要求的，于是便有一系列的新的诊断故障的方式和方法问世。

1.基于信号处理的故障诊断技术

基于信号处理的故障诊断方法可以分为几个类型，一个是根据信号模型数据直接给出检测判断，再一个就是相应的信号分析和信号处理。从本质上来说，故障的发生由碰撞、冲击、震荡和突变等原因所致，继而引发安装在设备仪器上面的信号传感器的数据的异变，人们可以提取畸变点的故障信息，提取故障特征，进而对设备进行故障判断，比如，故障发生的部位和时间等等。在这个方面要对船舶的设备目标实时监测，利用传感技术和信息采集技术掌握船舶电子设备的运行参数和性能指标，然后技术人员对获取的数据进行分析进而确定存在故障的部位和处置方案。比如，光纤式传感技术、数字传感技术的应用，可以有效提高实时监测的及时性和数据准确性。

2.设备故障机理以及设备故障特性的应用

随着大数据技术和计算机技术的广泛应用，船舶设备的故障诊断也引入计算机技术，通过船舶设备故障的运行机理和特性数据的处理，利用仿真模拟的实验环境对船舶设备故障的及时、精准诊断，进而提高船舶故障诊断的科技含量和精准度。在这个过程中，对于掌握设备仪器的故障机理和故障特性非常重要，利用计算机进行遥感识别的基础数据信息，通过对计算机技术数据的设定，将信息信号的放大和预处理，导入模拟分析软件，协助相关技术人员提高设备故障检测的及时性和精准性，找出故障的具体位置，进而采取应急措施尽快排除故障隐患，保证船舶设备正常运行，最终确保船舶的正常安全运行。

3.基于知识型计算机智能诊断技术

知识和实践经验对于提高船舶故障的检测诊断的积极意义，不仅在于能够避免计算机模型带来的偏差，更是充分利用了专家积累的经验。在这方面最为亮眼的就是把专家的丰富的经验引入计算机智能型判断体系，将专家的知识和经验转化成知识库数据，然后通过智能设置，充分发挥计算机智能化处理的作用，将人力不可及的技能发挥出来，对船舶设备的工作状况和工作条件进行分析，继而推断出船舶设备故障发生的原因，从而进一步给出解决故障隐患的技术方案，及时采取果断措施排除隐患，确保船舶设备正常运转，进而保障船舶安全稳定运行。

4.船舶设备故障的技术方法的融合

尽管在船舶设备故障的诊断方面有着很多的方式和方法，但是通过大量的社会实践不难发现，这些方式方法有着各自积极的一面，同时也有着各自的一些缺点。比如，数学模型的判断可以减少人为失误的因素，但是缺乏实时画面的真实意境，因而对设备故障的诊断会失之偏颇。反过来说，专家的经验固然可贵，然而也有着主观臆断，也会影响对船舶设备故障的正确判断。信号信息的采集和分析有着计算机技术的帮助，对于船舶设备故障的诊断有着积极的意义，然而假定信息采集不全，也会影响对于船舶设备故障的正确诊断。因此，必须对所有能采取的手段和技术进行融合，才能正确及时判断船舶设备故障存在的因素，才能真正起到预先判断和警示的作用，才能提高设备故障的精准维修。

五、应用现代船舶设备故障诊断技术路径分析

1.强化对于船舶设备机械故障的排查维修

现代航运的迅猛发展是国际经贸合作的形势要求，而船舶的远洋航行的安全性是一切经贸合作工作的前提和保障。这就为现代船舶设备的技术故障排查拓宽了应用的领域，也给现代船舶设备故障诊断技术提供了施展才能的机会。从故障的体系来说，船舶设备故障最为常见的就是船舶设备的机械故障，也是船舶维护维修的重心所在。比如，机械设备的磨损、腐蚀和断裂等造成的机械故障和运转失灵失效，主要是因为超强工作、设备老化等原因导致。对于船舶设备的状态检测主要有三种办法，一是振动分析法，再一个就是油液分析法，第三就是热力参数分析法，而将这三种办法结合起来就是综合分析法。在实际工作中，要灵活掌握各种检测方法，加以综合分析。

2.加强对电气设备的检测维护

船舶设备常见的故障较为常见的是电气方面的事故，比如，发电机故障和主配电板的故障。对于发电机来说，故障来源有几个方面，一个是发电机工作但是没能形成电压，这个时候声光报警就会响起，这可能是因为电机的磁场失磁，进而形成马达空转，一般来说只需要进行充磁就可以解决这个问题。第二类就是发电机失压，这种情况可能是集成环电路出现故障。第三类就是发电机出现逆功率，这主要是并联电机组原动机出现故障所致。主配电板最常见的故障大致可以分为三种，一个是主配电板跳闸，比如，过载和电路短路均会造成这种情况的发生。第二种常见的故障就是主配电板不能实现自主闭合。最后一种就是发电机的励磁调节系统失灵，可能是因为并联机组系统无法确保分配的稳定性与合理性等等。

3.动力系统常见故障的检测维修

在这方面最为常见的是柴油机拉缸，比如，在柴油机内部可以听到干摩擦声音，这就可能是柴油机拉缸现象。出现这类故障的原因很多，比如，因为柴油机高温运行造成润滑油的油膜遭到破坏，造成金属的高温熔融，可能是润滑油不合格等原因。再比如，出现船体剧烈震动，可能是螺旋桨叶片断裂所造成的。这个时候要紧急停车，降低速度进行处理。这种情况的原因很多，比如，螺旋桨的质量不合格，抑或是遭到海水的腐蚀，再有就是螺旋桨曾经与礁石发生碰撞等等。

六、结束语

综上所述，船舶设备故障的及时诊断是船舶安全稳定运行的前提和保障。在这方面，一是要充分利用各种先进的技术方法，及时准确应用于船舶的设备故障检修预警系统；二是要融合各种先进的故障诊断技术，取百家之长，融合成特有的设备故障隐患的排查体系，精准地诊断出故障隐患的成因和具体位置，进而给出科学可行的应急维修方案；三是要坚持实事求是的思维路线，追求实效，一切以解决实际问题为终极目标。