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船舶动力装置故障诊断技术现状及发展 上海海事职业技术学院钱立胜 【内容提要】此文回顾船舶动力装置故障诊断技术 据检测数据判断，也可采用相应的信号分析与处理方 (以下简称故障诊断技术)的发展，提出故障诊断随设 法，如相关函数、频谱、自回归滑动平均等，提取诸如方 备技术和维修模式而发展的观点，介绍当前国内外故 差、幅值、频率等特征。直接利用信号模型，回避了抽取 障诊断技术的现状，分析各种故障诊断技术的特点，探 对象数学模型的难点，对于线性系统和非线性系统都 讨目前故障诊断技术中存在的问题，展望发展趋势。 适用，具有一定的通用性。 关键词：船舶故障诊断现状趋势 这种方法具体可分为下面几种实现方式。 故障诊断技术，是指船舶动力装置在一定工作环 (1)直接测量法 境下，查明导致系统功能失调的原因或性质，判定劣化 即通过仪器、仪表等，并借助操作人员的感官，通 状态的部件，并预测状态劣化的发展趋势等，是为了保 过看、昕、摸、嗅等方法，直接测量或观测被诊断对象有 障船舶安全运行而形成的一门应用技术。 关的输出。若输出超出正常范围，则认为对象已经或将 l故障诊断技术与维修模式的关系 要发生故障。 故障诊断技术的发展和应用，是随着船舶设备技 故障诊断技术发展的初期阶段，大多采用这种方 术以及相应的维修模式的发展相联系的。 法，特点是简单，但常常受操作人员的经验、技术水平 20世纪以前，船舶结构简单：。雏修费用低，人类对 和身体状态等的影响，容易出现误判和漏判。 船舶的维修方式基本上是事后维修，即某部分运行出 (2)信号处理技术 现问题后再进行故障分析和维护，故障诊断完全没有 故障往往由于冲击、振荡、碰撞、转速突变等引起， 引起人们的重视。 从而也引发相应状态监测传感器的检测信号的突变和 进入20世纪后，随着船舶设备本身技术水平和复 噪声增加，各种变化的奇变点处含有丰富的故障信 杂程度的提高，设备故障对船舶产生显著影响，出现了 息。因此，可通过分析信号的奇变点，提取故障特征，并 定期维修，以便在事故发生之前加以处理。 由此特征诊断出故障部位和及故障时间等。 1960年代以后，海难事故频发，人们开始意识到 傅立叶(F0urier)变换 传统的定期维修的弊端，开始变定期维修为预知维修， 是把信号按三角正、余弦基展开，将任意函数表示为 即监测船舶的工作，预先发现潜在的故障因素，及早采 具有不同频率的谐波函数的线性迭加，能较好地显示信 取措施，防止突发性故障。预知维修方式，不仅大大减 号的频率特陛，是常用的方法。但它在时域上无任何分 少了灾难的发生，而且避免了失修和过剩维修，经济效 辨，不能作局部分析，为理论和应用都带来了许多不便； 益可观，很快被大多数船舶公司所认同，促使故障诊断 不能充分描述时变的非平稳信号，只适合确定的乎稳信 技术得到了迅速的发展。 号，而目前各领域的共同要求是有效地分析非平稳信 2故障诊断技术现状 号。 故障诊断技术发展至今，取得了很大进步。但是目 频谱分析和时频分析 前，故障诊断方法的分类还没有统一标准。根据其理论 分析信号局部的时频，能够在一定程度上弥补 和方法的特点，一般分为基于信号处理的方法、基于解 Fourier变换的不足。 析模型的方法和基于知识的方法等三类。 频谱分析只能确定信号中含有哪些频率成分；时频 2．1基于信号处理的方法