基于模糊綜合評價法的船用空壓機技術狀態評估研究

王旭

摘 要： 根據船用空壓機的性能參數以及實際運行狀況，確定其技術狀態評估指標和狀態等級；建立一套基于模糊綜合評價法的空壓機技術狀態評估體系，并結合實際案例進行分析研究，驗證方法的有效性。

關鍵詞： 空壓機；技術狀態評估；模糊綜合評價法

前言：在現在船舶技術設備中，空氣壓縮機是一種必不可少的關鍵設備，它通過在氣缸內作往復運動的活塞或作旋轉運動的轉子的作用，壓縮氣體分子的間隙，提高其壓力，滿足工作要求。特別是在以空氣壓縮機為核心組件的其他設備裝置中，空壓機的安全運行與整個裝置的可靠性緊密相關，其安全隱患更不容忽視。所以，空壓機的技術狀態評估研究具有重要意義。

本文首先選定空壓機運行狀態的典型指標，進而確定各指標的閾值以及建立隸屬函數，然后將其技術狀態劃分等級，進而運用模糊綜合評價法進行評估，最后選取實例進行驗證，為空氣壓縮機維護、檢修提供了依據，實現設備管理的高效性、經濟性。

1船用空壓機的技術狀態評估指標

排壓：氣體經過壓縮后得到的最終壓力稱為排壓。級間壓力的大小也能體現出機器是否正常運行。排壓是衡量空壓機工作狀況最直觀的參量，需重點關注。

排量：排量是指單位時間內排入排氣管的氣體的量，通常分為質量排量和體積排量。對于多級空壓機，其排量為各級進出口處氣體排氣量累計值，排量也是衡量空壓機工作情況最直觀的量。在空壓機正常工作時，可以根據實際生產需要調整調節氣閥，以改變氣體流量，進而調整空壓機工況。

排溫：排溫是指空壓機最后一級排出氣體的溫度。其值的大小與潤滑油、被壓縮氣體的性質等因素有關。在空壓機監測系統中，排溫是一個關鍵參量，它是用來判斷系統工作狀態的重要指標。

振動烈度：采集空壓機各個關鍵部位的振動信號，然后對獲得的這些信息與設備的正常指標值進行比對，由此判斷該空壓機的運行狀況是否良好。

2空壓機狀態等級的劃分

根據狀態評估需要，需要對空壓機的運行狀況進行等級進行劃分，將評估結果主要劃分為四個等級：優秀、良好、一般、差。

優秀：空壓機的狀況較好，整體性能優秀，可以不用檢修。良好：空壓機各項指標處于良好范圍內，系統運行良好，可以正常運行，但在系統運行完成之后有針對的進行檢修。一般：空壓機處于一般運行狀態，空壓機各項指標朝著惡化的趨勢發展，需要時時檢測，出現問題時及時排除。差：空壓機處于故障狀態，各項指標綜合評估已經超越臨界值，再運行下去會產生嚴重的后果，需要立即停機檢查維修。

根據本文選取的排壓、排量、排溫和動烈度作為技術狀態評估的指標，結合某型空壓機的工作狀況，收集到在空壓機各個技術狀態下以上指標關系如下：

3運用模糊綜合評價法進行技術狀態評估

3.1建立隸屬函數

①排壓閾值的設定及隸屬函數的建立

排壓閾值的設定：A1=19.67——優秀狀態與良好狀態之間的閾值；

A2=19.34——良好狀態與一般狀態之間的閾值；

A3=19——一般狀態與差狀態之間的閾值。

建立隸屬函數

當排壓處于優秀狀態下時，賦值為0.9；當排壓處于良好狀態下時，賦值為0.7；當排壓處于一般狀態下時，賦值為0.5；當排壓處于差狀態下時，賦值為0.1。

②排量、排溫、振動烈度閾值的設定及隸屬函數的建立

方法同上，分別確定排量、排溫、振動烈度閾值及隸屬函數

3.2 模糊綜合評價

空壓機技術狀態評語集記作V={優秀，良好，一般，差}。因素集與其關系用評價矩陣R來表示為：

根據測定的排壓、排量、排溫和振動烈度的值大小，代入相應的隸屬函數，結合評判權重系數建立評判矩陣： C=AOR（c1，c2，L，cn），向量C是進行綜合評判的結果，根據隸屬度最大原則， cj即為最佳解[13]。

根據各個因素值帶入隸屬函數所得的值及計算所得權重，然后選取偏大型隸屬函數，可得到空壓機狀態評估因素值：

4案例分析

某型空壓機在持續運行過程中出現排壓、排量、排溫和振動烈度值的波動現象，現需要根據排壓、排量、排溫和振動烈度值得變化，對該空壓機進行技術狀態評估，以確定該空壓機能否可以繼續運行，避免發生故障。以下是某型空壓機在運行中一小時內檢測到四組排壓、排量、排溫和振動烈度的數值：

由上述結果可得， C=0.750，處于良好與優秀范圍內，因而該空壓機處于良好狀態，排壓、排量、排溫和振動烈度指標都處于良好范圍內，空壓機各項指標處于良好范圍內，系統運行良好，可以正常運行，但要定時注意各項指標的變化，在系統運行完成之后有針對的進行檢修。綜上所述，該模糊綜合評判方法可以對空壓機的技術狀態進行有效的評估。

按照3.1節中介紹的思路是對四組實驗數據的每一個指標因素直接求隸屬度，然后求綜合隸屬度，最后采用最大隸屬度原則，求最優解。本案例則先求四組實驗數據的算術平均值，再求隸屬度，相比以上方法更為科學準確，減少誤差。