探究船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)

張俊爽

【摘 要】隨著科學技術的不斷進步和社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國船舶事業(yè)也實現(xiàn)了較快的發(fā)展。在船舶電力系統(tǒng)中船舶發(fā)電機屬于主要的組成部分，整個船舶的安全正常運行在很大程度上取決于發(fā)電機的工作情況。一旦船舶發(fā)電機出現(xiàn)各種故障，就必須要及時地對其進行維修和處理，從而使船舶發(fā)電機盡快地恢復正常工作，最終能夠確保船舶的安全正常運行。基于此，本文對船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)進行了分析和介紹，希望能夠對相關人士具有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】船舶發(fā)電機；故障；智能故障診斷系統(tǒng)

0 引言

目前，船舶發(fā)動機組設備正在朝著高速化、集成化、精密化和大型化的方向不斷的發(fā)展，而且其具有越來越強的工作負荷、越來越多的功能和越來越復雜的設備結構，由于船舶發(fā)電機需要持續(xù)的工作，具有較長的工作時間，這樣就使得發(fā)電機發(fā)生故障的幾率得以加大。在這種情況下，船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的應用發(fā)揮了重要的作用。

1 故障診斷系統(tǒng)概述

在一定的條件下，故障診斷系統(tǒng)能夠利用各種手段將發(fā)生問題的系統(tǒng)查明，明確問題的性質和解決方法，并且對某個問題的發(fā)展程度進行科學地預測，利用表面現(xiàn)象對問題的本質進行判斷，通過過去的現(xiàn)象和現(xiàn)在的現(xiàn)象對未來可能發(fā)生的故障進行預測。船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)能夠利用船舶不同部件的運行情況和各項可測量的參數(shù)對發(fā)電機設備的運行狀況進行準確地判斷，一旦發(fā)現(xiàn)異常，能夠對其故障原因和位置進行判斷，并且做好預防性措施。總之，故障診斷系統(tǒng)主要是對各項部件的參數(shù)等信息進行檢查，從而全面地識別設備的狀態(tài)，將診斷設備的過程完成。由于智能故障診斷技術在獲取信息的時候更加的方便，還可以避免出現(xiàn)不必要的麻煩，因此其與人們的要求更加符合[1]。

2 船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的軟件和硬件設計

2.1 船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的軟件設計

2.1.1 采集信號

通過傳感器對船舶發(fā)電機的運行狀態(tài)進行檢測，并且使其轉變成為電信號，隨后對其進行預處理和A/D轉換。在監(jiān)測和診斷發(fā)電機故障時發(fā)電機傳感器的子系統(tǒng)屬于重要的信息來源，需要采集的信息主要包括靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)和運行參數(shù)等，

2.1.2 分析和處理信號

分析和處理信號主要就是在分析信號之后，將其中有用的特征數(shù)據(jù)提取出來，比如抑制干擾、提取特征值和頻譜分析等，從而將可靠的數(shù)據(jù)提供給故障的診斷工作。在將采集數(shù)據(jù)的工作完成之后，就要向機艙的控制計算機數(shù)據(jù)庫傳遞這些數(shù)據(jù)，并且做好分析和處理的工作。船舶發(fā)電機的現(xiàn)場和數(shù)據(jù)處理單元之間本身具有一定的距離，在傳輸數(shù)據(jù)的時候主要是通過CAN 總線與以太網(wǎng)來實現(xiàn)[2]。

2.1.3 診斷單元

分析并且比較處理之后的故障判定數(shù)據(jù)、規(guī)程、歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，并且對船舶發(fā)電機的故障部位和運行狀態(tài)進行判斷，從而將可靠的數(shù)據(jù)提供給下一步的維修工作，在診斷發(fā)電機故障的時候，不僅要具備完善的診斷策略，同時還要深入地研究故障機理。目前對發(fā)電機故障機理進行研究的主要方法包括實驗室模擬、計算機仿真和現(xiàn)場實驗等，其主要診斷的策略就是如何通過檢測到的故障數(shù)據(jù)診斷船舶發(fā)電機的故障。

2.2 船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的硬件設計

船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的硬件包括船舶發(fā)電機、控制計算機、監(jiān)控節(jié)點、執(zhí)行機構、CAN總線、以太網(wǎng)、傳感器等。其中的傳感器的主要作用就是采集船舶發(fā)電機的信號，隨后利用以太網(wǎng)和CAN總線向控制計算機傳輸這些信號，在經(jīng)過相應的處理和分析之后，最終可以將船舶發(fā)電機的故障結果診斷出來。

3 船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)的相關技術

3.1 MATLAB 結構和VC++語言的結構交互

作為一種可以面向對象概念的先進的設計語言，VC++語言的設計與程序人員研發(fā)軟件的工作中的思維習慣相適應，而且VC++語言的構成也與軟件移植和維護比較適合。利用VC++語言能夠極大地提升軟件工程的質量。

作為一個具有完善功能的自包容和數(shù)據(jù)處理集成環(huán)境的程序設計，MATLAB在系統(tǒng)分析、科學運算、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理等各個領域均得到了十分廣泛的應用，而且具有一系列的優(yōu)勢。在對MATLAB進行運用的時候能夠將其功能充分地發(fā)揮出來，并且可以對其內置函數(shù)和工具箱進行充分地利用，并不用對外界的幫助進行借用就能夠將各種復雜的工作完成。只需要較好的程序在這個環(huán)境中就可以將非常復雜的工作完成，而且MATLAB具有一致性、較高的編程效率、可讀性、易學、易用等一系列的優(yōu)勢，與其他編程語言相比，MATLAB在編程領域具有更強的功能[3]。

雖然MATLAB具有非常強大的功能，然而在具體的應用過程中仍然具有一系列的問題，這些問題主要包括以下幾個方面：首先，較弱的調試功能；其次，較低的執(zhí)行效率：作為一種解釋性語言，MATLAB具有較低的執(zhí)行效率，特別是在對循環(huán)語句進行執(zhí)行的時候，具有特別低的執(zhí)行效率，而在仿真解算的工作中必須要將高效率的執(zhí)行代碼設置出來；最后，代碼重用的問題。對MATLAB的運用在現(xiàn)階段都是通過使用語言進行編寫的，因此有外部應用程序接口存在于兩者之間，這樣才能夠實現(xiàn)優(yōu)勢互補，并且達到最優(yōu)的運行效果。

3.2 配置編譯器

設計人員要想在VC++語言中成功的編譯MATLAB引擎程序，就必須要將擎頭文件engine.h包含進去，并且還要將libmat.lib、libeng.lib的MATLAB對應庫文件引入進去。也就是在將其中的一個設置打開之后，還需要實施以下操作：首先，要利用菜單選項將其中的設置屬性頁打開，隨后，要在Directories頁面中進入，對其中的Include files進行選擇，并且添加“C：＼MATLAB＼extern＼include”路徑；其次，對Library files進行選擇，并且添加“C：＼MATLAB＼extern＼lib＼win32＼microsoft＼msvc60”的路徑；最后，要利用菜單選項將設置屬性頁打開，隨后在Link 頁面中進入，并且開始編輯，添加libmat.lib、libeng.lib文件名[4]。大量的實踐經(jīng)驗表明，在正式實施編輯的過程中能夠對libmat.lib、libeng.lib文件名進行直接選擇，隨后可以實施選項設置。在具體的設置工作中，只需要針對其中的第一步和第二步進行一次設置，而在第三步中則需要設置其中的每一個選項。

4 結語

在船舶發(fā)電系統(tǒng)中船舶發(fā)電機屬于核心部件，船舶發(fā)電機在科學技術不斷發(fā)展的今天也變得越來越高端。在這種情況下，智能故障診斷系統(tǒng)在船舶發(fā)電機中的應用也隨之出現(xiàn)了一系列的變化。智能化故障診斷系統(tǒng)屬于與社會科學發(fā)展趨勢相適應的一種非常有效的措施，在具體的應用過程中，通過智能診斷系統(tǒng)能夠更快地發(fā)現(xiàn)船舶發(fā)電機的故障，并且采取有效的措施解決和處理故障，防止出現(xiàn)人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失，所以不斷地完善船舶發(fā)電機智能故障診斷系統(tǒng)對于船舶事業(yè)的發(fā)展來說具有十分重要的作用。

【參考文獻】

[1]劉峻華，孟清正，楊濤，張聘亭.船舶動力裝置可組態(tài)智能故障診斷系統(tǒng)設計[J]. 中國艦船研究，2011（02）.

[2]劉永建，朱劍英，曾捷.改進BP神經(jīng)網(wǎng)絡在發(fā)動機性能趨勢分析和故障診斷中的應用[J].南京理工大學學報（自然科學版），2010（01）.

[3]俞希學，關磊，陳曉波，戴志偉.基于PCI-6624的船用發(fā)電機組動態(tài)轉速測試系統(tǒng)設計[J].電氣自動化，2015（06）.

[4]羅仕超.基于直流區(qū)域配電的船舶綜合電力系統(tǒng)分析及智能保護方式研究[J].中國水運（下半月），2015（11）.

[責任編輯：王楠]