探析船舶機電設備故障診斷方法

王雪山

（中國人民解放軍海軍駐大連地區軍事代表室，大連116021）

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探析船舶機電設備故障診斷方法

王雪山

（中國人民解放軍海軍駐大連地區軍事代表室，大連116021）

摘要：近年來，隨著我國經濟的快速發展，船舶使用頻率增加，而機電設備作為船舶的重要組成部分，其性能的好壞對船舶的安全具有關鍵作用。船舶機電設備因其自身的特殊性，其故障具有復雜性和多樣性的特征。因此，要想延長船舶的使用壽命，就要對機電設備故障采用科學合理的辦法。本文針對船舶機電設備故障進行研究，并根據現狀針對性地提出診斷方法。

關鍵詞：船舶制造業機電設備故障診斷方法

隨著我國科學技術的不斷進步，船舶制造業得到快速發展，而機電設備作為船舶運行中的重要組成部分，對船舶的運行情況具有重要影響。近年來，由于船舶機電設備出現故障而出現安全事故的頻率增加，給人們的生命財產安全造成極大威脅。如何在現有的技術上，針對性地對船舶機電設備故障提出科學合理的診斷方法，是我國船舶制造業面臨的主要難題。本文將針對這個問題進行研究，希望能促進我國船舶制造業的進一步發展。

1 船舶機電設備故障診斷方法設計

船舶機電設備故障診斷方法是指融合計算機處理、數據分析以及信息采集等多種技術手段的一種檢測技術。該項檢測技術主要應用于獲取船舶運行參數，通過計算機機電設備準確分析出故障存在的空間位置，進而進行故障處理。船舶機電設備故障檢測主要由兩方面構成：一是船舶機電設備運行狀態檢測，二是故障部件的定位。我國對船舶機電設備進行故障診斷歷史悠久，曾設立過專業的故障檢測機構，對船舶機電設備故障進行專業分析。近年來，我國取得了巨大成就，不僅能夠及時對船舶機電設備進行檢測，同時也能保證船舶運行的安全。

目前，對船舶機電設備故障進行診斷的主要方法是最小二乘支持向量機模型。該方法需要采集船舶機電設備運行狀態數據，并將采集的狀態數據與事先制定的運行規則進行比較，進而開始故障檢測工作。根據采集的狀態數據與運行規則，建立最小二乘支持向量機模型，是進行船舶機電設備故障診斷的基礎。

2 船舶機電設備故障診斷的意義

隨著社會經濟的進步和全球化趨勢的加強，我國船舶逐漸向大型化、多樣化方向發展，對船舶需求量增加的同時，對機電設備也提出了更高的要求。由于船舶機電設備的復雜化和多樣性特征，我國船舶機電設備故障診斷發展較為緩慢，難以適應社會發展的需求，導致船舶機電設備故障長期處于擱置狀態。為了有效提高船舶的使用效率，降低安全事故發生的頻率，我國要加大對船舶機電設備故障診斷的支持力度，以期為船舶機電設備的正常發展提供堅實保障。

3 船舶機電設備故障診斷過程

（1）數據管理。采集機電設備故障數據是進行故障檢測的基礎，同時也要對機電設備故障數據進行科學管理。在采集機電設備故障數據時，主要從以下兩方面著手：首先，要對采集到的數據進行分類處理，并建立數據庫，以充分保證采集到的數據的完整性和真實性；其次，要將船舶機電設備運行參數進行歸檔和錄入，確保采集到的數據能夠反映船舶機電設備的真實狀況。

檢測所有設備的運行狀態前，要根據經驗制定科學合理的規則。這些規則不僅能夠反映以往船舶機電設備故障參數，同時也能對未來機電設備故障進行預測。所有采集到的機電設備的運行狀態都要符合事先制定的規則。故障檢測過程中，根據參數形式的不同，數據參數主要分為數值、邏輯關系以及文字等3種形式。如果參數是文字形式，則這些文字要與制定的規則一一對應；如果參數是數值形式，則要將這些數值劃分為不同的區間，并根據不同區間對應的數值與機電設備的狀態值進行比較。所以，在進行機電設備故障檢測前，需要根據參數的實際情況確定參數的類型，以此確定對應的規則，從而保證故障估計的準確性和科學性。

實際生活中，船舶一直處于一個動態運行的狀態，對機電設備進行檢測時也處于動態運行。所以，要對動態運行規則進行科學合理的設置和管理。動態運行規則設置離不開設備的運行參數和權值系數，同時也要適當考慮設備的運行狀態。權值系數的確定主要依賴于不同機電設備之間的從屬關系，并將制定好的規則轉化為參數規則的形式。在進行船舶機電設備故障檢測的過程中，根據運行狀態值查找與之對應的規則和文字描述。船舶機電設備故障檢測中，采集設備運行數據十分關鍵。它不僅能夠及時反映機電設備的運行狀況，同時對機電設備也能起到良好的優化作用。要對采集到的設備運行數據進行分析，排除一些參考意義較小的數據，從而對機電設備系統進行優化。

（2）空間位置。最小二乘支持向量機模型是目前船舶機電設備故障檢測應用最廣的一種方法。它的優勢在于能夠獲取穩定的故障檢測信號，達到機電設備故障檢測的基本要求。

模型的基本公式：

故障檢測結果可能為判別結構。在這個結構中，信號主要扮演數據傳遞的角色，所以信號的穩定性較強。但這種判別結構具有一定的局限性，對非線性變換的機電設備故障檢測結果準確性較高，但相對其他機電設備來說準確率較低。

故障檢測結果出來后要將結果適當引入到模型中，以增強模型的適應能力，使模型能夠更好地應用于多類機電設備故障檢測。目前，我國船舶機電設備故障檢測還難以實現全部故障的在線檢測，所以要設置一個機電設備正常運行的參數區間。在這個參數區間中采集機電設備運行狀態的數據，通過最小二乘支持向量機模型對采集到的數據進行訓練和分析。只有達到規則的數據才能進行在線檢測。將檢測結果與實際輸出的結果進行比較，最終達到故障檢測的目的。

但是，檢測期間也存在諸多弊端，其中以不能調整最小二乘支持向量機模型的相關參數為主，所以不能根據船舶機電設備的實際情況進行參數調整。即便一些船舶機電設備不存在故障，但應用該項檢測方法也可能造成檢測誤差，最終出具錯誤的故障檢測結果。為了盡量避免上述弊端，應對采集到的數據進行研究和訓練，使數據能夠更好地應用于模型中，提高故障檢測結果的準確性。一般來說，利用上述模型的基本公式進行推理，進而可以得出以下公式：

通過公式進行不斷推導，確立最終的故障檢測模型z（y ）=xTφ（y） +c。

由于船舶機電設備處于動態，所以很有可能發生非線性變化，因此需要應用上述方法對數據進行分析。另外，還要采用在線估計的方法，將實際結果與估計結果進行對比，最終確定模型的殘差系數。最后，要將故障檢測結果與殘差系數進行比較。若故障檢測結果小于殘差系數，則機電設備存在故障；反之亦然。

對船舶機電設備故障進行檢測時有兩種故障檢測模型進行選擇，分為局部和全局，同時還能根據檢測模型分析輸入與輸出數據之間的關系。局部故障檢測主要應用于區間內的故障檢測，能準確分析出一定區間內機電設備是否存在故障，同時也能有效利用全局故障檢測的結果推斷出區間內機電設備故障存在的空間位置。相比之下，全局故障檢測應用于整個船舶機電設備中，能對船舶中所有的機電設備進行檢測，并判斷整體機電設備是否存在故障。不管是全局故障檢測還是局部故障檢測，都能及時檢測出船舶機電設備是否存在故障，從而保證船舶運行的安全。

4 結束語

我國傳統對船機電設備故障進行診斷的方法忽視了對運行狀態的檢測和對管理水平的管理，導致檢測出的結果缺乏準確性和全面性。本文在原有船舶機電設備故障檢測方法基礎上提出了全新的最小二乘支持向量機模型。它不僅能夠準確檢測出船舶機電設備是否存在故障，同時也能保證船舶運行的穩定和安全，對促進我國船舶行業的快速發展和經濟水平的提高具有重要意義。

參考文獻

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Analysis of Marine Mechanical and Eelectrical Equipment Fault Diagnosis Method

WANG Xueshan
（China people's Liberation Army Navy stationed in Dalian military representative office, Dalian 116021）

Abstract:In recent years, with the rapid development of China's economy, the ship to increase the frequency of use, and mechanical and electrical equipment as an important part of the ship, has a key role in the performance of the ship's safety. Marine mechanical and electrical equipment because of its own particularity, the fault characteristics of complexity and diversity, in order to prolong the life of the ship is to adopt scientific and reasonable way of electromechanical equipment fault. Aiming at the fault of marine mechanical and electrical equipment are studied, and according to the situation of the proposed diagnosis method.

Key words:shipbuilding industry, electromechanical equipment fault diagnosis method