船舶智能動力系統的試驗要求

李國祥 王海燕

船舶智能動力系統是指能綜合利用狀態監測所獲得的各種信息和數據，對組成動力系統的設備與系統的運行狀態、健康狀況進行分析和評估，為動力系統的使用、操作和控制、檢修、管理等方面的決策提供支持。

驗證智能動力系統所需數據可以通過試驗獲取。根據目前技術條件，智能動力系統的試驗條件可以歸為三類，即制造廠內的臺架試驗、船廠的系泊試驗和仿真試驗。

智能動力系統的臺架試驗

智能動力系統的臺架試驗，是指動力裝置出廠前在制造廠家內進行的對該船舶主動力裝置的各項運行性能指標，運行模式轉換，智能安全保護，超極限性能等項目在臺架上進行一系列自動測試和檢驗的方法，并將臺架試驗獲得的數據進行檢驗和分析。

各船級社都有船用發動機臺架試驗要求或指南，國家標準是CB/T 3254.3-2013船用柴油機臺架試驗第2部分，該標準規定了船用柴油機臺架試驗的試驗條件、試驗要求、試驗項目。

常規系統的試驗項目包括：啟動試驗，各缸工作均勻性試驗，調速性能試驗，符合特性試驗，速度特性試驗，萬有特性試驗，推進特性試驗，最低空載穩定試驗，最低工作穩定轉速試驗，換向試驗，倒車試驗，電控系統功能試驗。

智能動力系統可以在臺架試驗時獲取相關數據。不同功能的智能系統對數據有不同的要求。

智能動力系統的臺架試驗就是在常規臺架試驗要求的前提下，利用動力裝置自身或智能系統提供的傳感器，在臺架試驗時自動或者手動獲取以上智能系統所需要的性能參數，為智能系統進行狀態監測、智能決策、視情維修等智能功能提供相應的數據基礎。

智能動力系統在發動機臺架試驗中應包括應滿足如下要求：

（1） 臺架試驗的負荷、轉速要求；

（2） 在每種負荷、轉速下的時間要求；

（3） 需要獲取數據的種類；

（4） 試驗數據的獲取方式；

（5） 試驗數據的保存方式；必要時，可以查驗和備份相關數據；

（6） 獲取數據的容量要求。

智能動力系統在臺架試驗中獲取的數據應采用系統制造商提供的記錄形式，完整、無遺漏地記錄于系統數據庫中，并可在需要時查詢、備份。

智能動力系統的系泊試驗

系泊試驗是在機電設備和其系統安裝結束的基礎上進行的，通過對機電設備的調整及性能試驗，以驗證機電設備是否達到原設計性能，是否滿足船舶設計、船檢規范和系泊試驗大綱規定的要求。系泊試驗的依據是GB/T 3471-2011海船系泊及航行試驗通則。

系泊試驗是在船廠碼頭上進行的，船舶基本上處于一種靜止狀態，又受到碼頭堤岸的限制，因此，主機、輔機、軸系、各種設備、系統等都不能進行全負荷運轉試驗，這是系泊試驗的局限性。

利用本船的智能動力系統進行系泊試驗，可以大大優化以上傳統系泊試驗的流程和工作量，只要智能系統安裝到位，以上提及的試驗內容幾乎可以同時進行。這就大大縮短了試驗時間和工作強度。

智能動力系統的系泊試驗也有其局限性，比如這類試驗必須在智能系統安裝到位的前提下進行，同時由于不進行全負荷運轉試驗，有些工況數據無法從系泊試驗時獲得。

智能動力系統系泊試驗，應無需增加額外的要求，能利用已安裝到船上的系統設備，自動測取（但不限于）以下的數據，并應在集控室的控制臺上在線顯示、同步保存于機艙的專用數據庫中。有必要時，經授權后可查驗和拷取相關數據：

（1） 主機的正倒車判斷和啟動次數Sn；

（2） 主機的有效輸出扭矩Teff和功率Peff；

（2） 主機的各缸的平均有效壓力Pm，壓縮壓力Pcm；

（3） 主機/螺旋槳轉速n；

（4） 主機的增壓器轉速nT；

（5） 增壓器的增壓壓力PTC;

（5） 主機的燃油消耗量Fc及消耗率Fcr；

（6） 主 機的各缸的排 氣 溫 度Tex；冷卻水溫度Tcc；

（7） 主 機 的 廢 氣 排 放 成 分EXcom；

（8） 主機的聲光報警裝置有效性試驗，報警動作可靠準確。

智能動力系統在系泊試驗中獲取的數據應采用系統制造商提供的記錄形式，完整、無遺漏的記錄在系統數據庫中，并可在需要時查詢、備份。

仿真試驗

臺架試驗和系泊試驗可以為智能動力系統提供一定量的有效數據，但主要是提供正常工況的數據，一般情況下，無法提供故障狀態下的有效數據。因此，全面驗證智能動力系統還需要仿真試驗的支持。

仿真試驗雖然不能百分之百地獲取實際動力裝置的全部性能和參數，但能做到實際臺架試驗和系泊試驗無法做到的某些功能項目，如主機的破損性飛車試驗、掃氣箱著火、螺旋槳脫落、排氣閥損壞、噴油器工作不正常等等故障狀態，是全面驗證智能系統功能的有效手段。

目前，針對船用動力裝置的仿真試驗，還沒有相關標準或規范。但從技術角度講，至少要包括實際發動機臺架試驗、船舶的系泊試驗、航行試驗等規定的一些基本要求，更重要的是包括實際試驗條件下無法進行的破壞性試驗：

（1） 滿足臺架試驗要求；

（2） 滿足系泊試驗要求；

（3） 滿足航行試驗要求；

（4） 滿足破壞性試驗要求，包括但不限于以下模擬試驗：飛車模擬，曲柄箱爆炸模擬，掃氣箱著火，主機拉缸咬缸，主軸承，曲柄銷軸承，十字頭軸承等的斷油燒熔，螺旋槳脫落，排氣閥損壞，噴油器工作不正常等。

為進行仿真試驗，待驗證的智能動力系統應滿足相應的軟、硬件要求。

智能動力系統是一種新事物，其技術隨著計算機技術、網絡技術、智能控制技術、大數據和云技術的發展而不斷進步，且目前正處高速發展階段。該技術應用于船舶領域，在輪機工程領域的應用更是日新月異。當前，自動化和智能控制技術在不斷突破常規理念，對于智能技術的試驗條件，既有與傳統設備的試驗條件緊密結合，也要根據智能動力系統的特點提出新的要求，特別是仿真試驗在驗證智能動力系統方面具有不可替代的作用。