船用机电设备检测诊断常用方法.pdf

信 息 与 网 络Maritime Safety 水上安全47作者简介：廖丽娟，女，大专，助理工程师，研究方向为船舶电气工程。船用机电设备检测诊断常用方法廖丽娟（汕头造船厂有限公司，广东 汕头 515041）摘要：船用机电设备是船舶中至关重要的组成部分，其正常运转直接关系到船舶的安全、性能和效益。但是船舶由于使用环境恶劣和长期运行的特殊性，机电设备容易出现各种故障，对船舶带来极大影响。对此本文研究船用机电设备检测诊断技术，探讨现有技术的优缺点，并结合实际情况提出具体解决方案，以期为船舶机电设备的维修保养和安全运行提供参考。文中介绍船舶机电设备故障诊断方法、检测与诊断技术的应用以及系统设计与实现等方面的内容，希望能对相关领域的科研工作者和实践者提供有用的参考和启发。关键词：船舶设备；机电检修；机器学习；人工智能0 引言船用机电设备运行稳定性和可靠性直接关系到船舶的航行效率和安全。随着现代船舶技术的不断发展和更新换代，船舶机电设备的复杂性和精密度不断提高，判断其故障的准确性和时效性对船舶航行的安全性和经济性带来了更高的要求1。目前国内外已经出现了一系列针对船用机电设备检测和诊断技术的研究，包括机械结构原理、电气原理、信号处理、诊断算法等相关领域。但是，在具体应用过程中还存在一些普遍存在的问题，如机械结构模型不够精细、故障检测的选择方法不够全面、诊断算法的准确度不够高等问题。这些问题制约了船用机电设备检测和诊断技术的深入运用和发展2-3。2 船舶机电设备的分类和特点根据船舶不同类型的机电设备的特点，可以选择合适的传感器、数据采集方式和分析方法，以实现对设备状态和性能的准确监测和诊断，能够提高船舶机电设备的运行安全性和可靠性，并提供有效的维护和故障排除方案。这些设备在船舶运行中发挥着重要作用，其故障直接影响船舶的安全和运行效率4。2.1 船用机电设备检测诊断特点船用机电设备检测诊断方法具有复杂性、系统性和自动化与智能化的特点。1）复杂性。船舶机电系统包含多个子系统和部件，如发动机、发电机、泵站、控制系统等，它们相互关联、相互作用，并且受到外界环境的影响。2）系统性。船用机电设备检测诊断方法需要具备系统性，以实现全面的检测和诊断。船舶的机电系统是一个复杂的整体，各个子系统和设备之间相互关联，任何一个组成部分的故障都可能对整个系统的正常运行产生影响。船用机电设备检测诊断方法需要从系统的角度进行分析和诊断，以了解整个系统的状态和性能。3）自动化与智能化。船用机电设备检测诊断方法的发展趋势是自动化和智能化。随着传感器、数据采集技术和智能算法的不断进步，船用机电设备的检测诊断越来越倾向于自动化和智能化的方法。2.2 船用机电设备的检测诊断技术的分类和特点船用机电设备的故障诊断技术包括传统方法和现代信息方法5。其中传统方法包括手动检查、参数监测和信号分析等，其特点是简单易行但准确度较低；现代信息化方法包括基于机器学习和人工智能等技术，其特点是诊断准确度高，但应用仍存在一定的限制。船用机电设备的检测诊断技术需要具有以下特点：1）高效可靠。通过高效可靠的检测诊断技术，可以快速准确地检测机电设备的运行状况，及时发现潜在问题和故障，提高检测效率和准确度，避免因未发现问题而导致的船舶故障和事故发生，保障船舶的正常运行和安全性。2）实时监测。船舶运行环境复杂，机电设备的运行状态会随着时间和环境的变化而发生变化。实时监测功能能够连续监测机电设备的工作状态，及时发信 息 与 网 络水上安全 2023 年 第11期48现异常情况，预测故障风险，从而及时采取维修或替代措施，避免船舶在航行中因设备故障而造成的停航或事故。3）自动化和智能化。自动化和智能化技术可以应用于机电设备的检测诊断中，通过传感器、数据采集系统和智能算法等手段，实现对机电设备的自动检测和故障诊断，减少人工干预，提高检测效率和准确度。3 船舶机电设备故障常规诊断方法船舶机电设备故障诊断方法是指通过对船舶机电设备故障特征的识别，采用一定的技术手段和方法，快速、准确地确定设备的故障原因和位置，以便及时采取措施进行维修和修复，确保船舶的正常运行。3.1 传统故障诊断方法3.1.1 手动检查手动检查是通过对设备的各个部分进行人工观察和检查，发现设备的故障。手动检查的优点是直观、简单，能够快速地发现一些明显的故障。但是，手动检查需要大量的时间和人力，无法发现一些隐蔽的故障。3.1.2 参数监测参数监测的优点在于可以较为准确地判断机电设备的状态，提前发现故障并及时排除。但是，参数监测需要专业的技术人员进行分析和判断，成本较高。3.1.3 信号分析信号分析是利用信号处理技术，对机电设备的振动、声音等信号进行分析，从中提取特征并判断其状态是否正常的方法。通过对信号进行频域、时域等处理，可以得到机电设备运行状态的各种特征参数，进而进行故障诊断。常用的信号分析方法包括频谱分析、脉冲响应分析、小波分析等。3.2 新型故障诊断方法3.2.1 基于机器学习的故障预判在实际应用中，基于机器学习的故障预判常常结合传感器网络、物联网等技术，对机电设备进行全方位、多角度的监测，并通过云计算等技术实现数据的远程传输和处理。现在已有许多船舶维护保养企业采用基于机器学习的故障预判技术进行船舶设备维护。3.2.2 基于人工智能的故障诊断基于人工智能的故障诊断是通过提取大量故障样本数据，训练出高精度的分类和预测模型，从而实现对机电设备状态的智能化诊断。基于人工智能的故障诊断技术具有高准确度、快速响应等优点，在船舶行业得到了广泛应用。市场上已经出现了不少基于人工智能的故障诊断软件，用户可以通过简单的操作，轻松诊断出机电设备的故障，并快速解决问题。4 船舶主机和辅机设备检测与诊断技术的应用船舶机电设备的检测与诊断技术应用广泛，涵盖主机和辅机的多个关键部位。为提高船舶机电设备的可靠性和安全性，在实际应用中应选择合适的检测和诊断方法，并借助现代化技术手段进行远程监测和故障预防。4.1 主机设备的检测与诊断4.1.1 活塞、活塞环、气门船舶的活塞、活塞环、气门是主机设备中比较常见的部件，正常运行对保证船舶正常运行有重要影响，对其进行定期的检测和诊断，以确保其正常运行是船舶设备检测的重要部分。1）外观检查。包括检查活塞顶部和底面是否有明显的磨损和变形。2）测量纵向和横向径向间隙。使用游标卡尺和皮卡计等工具测量，检查活塞与缸套之间的间隙。若间隙过大，则存在磨损。3）检查活塞裙部沟槽。使用触针式探伸仪等工具，检查活塞裙部的沟槽是否存在磨损。4）检查活塞环。活塞环有两个沟槽，使用触针式探伸仪等工具检查活塞环的磨损情况。4.1.2 曲轴、连杆、汽缸套对于船舶主机的曲轴、连杆和汽缸套等关键部位，需要采用高精度的检测工艺和技术。常用的检测方法包括：1）动平衡检测。利用动平衡仪对曲轴和连杆进行动态平衡检测，以保证其旋转平衡性和稳定性。2）涂漆检测。在曲轴表面喷涂一层特殊的涂料，利用光源照射并观察颜色变化，以检测其表面是否存在裂纹和缺陷。3）超声波检测。使用超声波传感器对汽缸套进行扫描，检测其表面是否平整，是否有裂纹、变形和磨损等问题。4.1.3 缸体、缸盖及阀座船舶的缸体、缸盖、阀座是船舶内燃机的主要组成部分之一，他们的正常运行与维护和修理很关键。船舶缸体、缸盖、阀座的检测和诊断技术和过程：图 1 缸体、缸盖及阀座检查过程信 息 与 网 络Maritime Safety 水上安全494.2 辅机设备的检测与诊断4.2.1 柴油机润滑系统船舶的柴油润滑系统是保证船舶内燃机正常运行的重要组成部分，必须定期检测和诊断。1）压力检测。使用压力传感器对柴油机的润滑系统进行监测，判定其油压是否符合要求。2）油液检测。对润滑油的颜色、黏度、清洁度等指标进行检测，判断其是否污染、酸价是否过高等问题。3）振动检测。通过对柴油机的振动情况进行监测，判断其润滑系统是否存在问题。具体技术和过程如下1）滤清器表面检测。检查滤清器表面是否有明显的损坏或腐蚀现象。2）外部胶垫检测。检查滤清器的外部胶垫是否损坏或者老化。3）滤纸检测。检查滤清器的滤纸是否完整，有无撕裂和松动。4）滤清器组件紧固度及密封性检测。检查滤清器组件紧固度和接口密封性。4.2.2 柴油机冷却系统1）冷却水液位的检测和诊断技术和过程，包括：检测液位高度。从冷却水管中检测液位高度是否足够，检测时应确保冷却水温度低于 50。检测底部存水量。将冷却水罐倾斜，以判断底部的存水量是否足够。检查底部阀门。检查底部阀门是否正常运行，以确保正常操作和定期维护。2）冷却水箱检测和诊断技术和过程为：检查水箱内部。检查水箱内部是否有积垢或堵塞物。检测水泵。检查水泵是否正常工作，并测量水泵的流量和水泵内部的空气是否清除。检测水箱温度。检查水箱温度是否稳定，并确保其工作在所规定的温度范围内。检查水箱压力。使用压力计等测试水箱的压力是否符合制造商的规定。3）冷却液检测和诊断技术和过程，包括：液体颜色检测：检查冷却液是否清澈，其颜色是否变浊。酸碱度（pondus hydrogenii，pH）值检测。使用pH 试纸测量冷却液的 pH 值是否符合制造商的规定。冰点检测。使用冰点计检测冷却液的冰点是否符合制造商的规定。老化程度检测。在分析室进行化验，测试冷却液是否过期或老化，是否含有金属颗粒等。4.2.3 船用发电机组的检测诊断1）船舶的发电机组系统是维持船舶电力供应的关键部分，需要定期检测和诊断以保证其正常工作。测量发动机的转速和工作温度，并确保其在制造商给定的范围内。观察发动机的油压和水温，以确保其正常工作状态。检查发动机的管路连接和漏点，以防止柴油泄漏，造成意外危害。2）发电机是船舶发电机组系统的核心组件，其正常运行关系到整个电力供应系统的正常运行。测量电压和电流并记录数据，以确保发电机正常输出电力。检查发电机绝缘状态，使用万用表检测绝缘电阻以确保其符合制造商的要求。检查绕组以防止过热和灼性。检查发电机轴承是否正常工作，防止振动等情况，产生不稳定电力输出。3）船舶上的自动切换设备是发电机组系统的另一个关键组件，它可以保证电力供应连续不断。具体技术和过程如下：检查开关设备的运转状态，确保开关设备能够正常工作并实时更换电源。检查开关设备中的电容、线圈和接触器，防止过热、老化等情况影响其正常工作。测试切换设备自动切换水平，避免出现漏电、接触件松动等问题。5 结束语本文对船用机电设备检测诊断技术的研究和应用进行了广泛而深入的探讨。通过对主机和辅机关键部位的检测和诊断技术方案的分析，提出了一系列可行性强、实用性高的方法，并在实际操作中进行了验证和应用。船用机电设备检测诊断技术的发展趋势将现代化技术手段应用于检测和诊断过程中，以实现远程监测、故障预防等目标。可以预见在不久的将来，船用机电设备检测诊断技术将越来越受到船舶行业的关注和重视，并持续促进船舶行业的进步和发展。6 参考文献1 王琳,徐晓通,葛传宝,等.机电设备全寿命周期振动环境应力剖面分析 J.机电设备,2022,39(4):50-53.2 丁伟,谢凡,雷潇,等.某型船用机电作动器防水密封改进设计 J.电子产品可靠性与环境试验,2020,38(增刊):47-49.3 罗自来,甄双荣.振动监测技术在船用机电设备管理中的应用 J.船舶,2020,31(3):67-72.4 马维良,胡巍,刘丽红,等.国内外船舶通用基础机电产品产业发展特点 J.船舶工程,2020,42(5):79-83.5 罗汉清,周海峰,尹金辉.冲击环境下船舶机电自动控制设备的故障诊断方法 J.船舶物资与市场,2022,30(10):62-64.