林型平

(浙江國際海運職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 舟山 316022)

目前，船舶機械故障的檢測大都是由專業(yè)人員經(jīng)過長距離船上移動而實現(xiàn)的，這種方法不僅僅浪費時間和人力、物力資源，而且在檢測的過程中很可能會因為誤判導(dǎo)致停機，給船東帶來嚴(yán)重?fù)p失，也會給船舶維修工作帶來極大的困難[1]。

1 船舶機械故障檢測方法設(shè)計要求

針對傳統(tǒng)船舶機械故障很難精準(zhǔn)判斷以及誤判可能導(dǎo)致停機的問題，本文從船舶機械故障檢測方法的設(shè)計要求出發(fā)[2-3]，設(shè)計出一種可以精準(zhǔn)判斷的遠(yuǎn)程檢測方案。

船舶機械故障檢測方法設(shè)計要求具體有以下幾點：①操作簡單，實用方便；②測量精準(zhǔn)，實用性強；③安全系數(shù)高；④經(jīng)濟(jì)性良好，節(jié)約成本。

2 船舶機械故障檢測方法的優(yōu)化設(shè)計

依據(jù)要求分析，設(shè)計出一種可以精準(zhǔn)判斷船舶機械故障的遠(yuǎn)程檢測方案，檢測判斷流程圖如圖1所示。

由圖1知，安裝在船舶上的柴油機傳感器、軸系推進(jìn)器傳感器、發(fā)電機組傳感器、自動化系統(tǒng)傳感器、傳動裝置傳感器以及船用泵和管路系統(tǒng)傳感器，均與可編程邏輯控制器(PLC)控制系統(tǒng)直接相連，機械傳動各機構(gòu)中的傳感器可以采集機體各部分參數(shù)，如位移、震動頻率、震動幅值及角度偏差等數(shù)據(jù)，PLC控制系統(tǒng)接收各傳感器的采集信息，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化處理，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)的采集端。

圖1 船舶故障檢測判斷流程圖

對采集端信息進(jìn)行收集、處理各機構(gòu)傳感器的信息，PLC控制系統(tǒng)與工作主機直接相連，具有反饋和調(diào)節(jié)的作用。工作主機將PLC控制系統(tǒng)處理過的傳感器信息進(jìn)行打包、壓縮處理后，與遠(yuǎn)程邏輯服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯交接。

遠(yuǎn)程邏輯服務(wù)端與發(fā)射端通信設(shè)備連接，發(fā)射端通信設(shè)備采用GPRS收發(fā)通信模塊將信息發(fā)出，接收端通信設(shè)備通過GPRS收發(fā)通信模塊接收發(fā)射端發(fā)出的信息,并將這些信息輸送給遠(yuǎn)程主機。遠(yuǎn)程主機的處理器對信息分析整合、歸納總結(jié)，并對上述數(shù)據(jù)實施監(jiān)控、記錄、存儲及對比分析。

工作人員接收到信息后，進(jìn)行分析處理，具體的處理方法如下。

1)工作人員將機械零部件正常運行的工作狀態(tài)預(yù)存入數(shù)學(xué)模型中，數(shù)學(xué)模型可以很好地反饋不同的部件(如軸承、葉輪等)在正常磨損情況下的震動信息，當(dāng)這些部件非正常受損或正常磨損超過極限值時，這些信息的振幅、頻率會發(fā)生變化。

2)將遠(yuǎn)程主機中所接收到的零部件運行狀態(tài)圖形與系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型信息進(jìn)行比較；通過比較在線實時顯示和分析機組信息，如趨勢圖、極坐標(biāo)圖、軸中心線圖、偏心數(shù)據(jù)、gSE頻譜圖、軸心軌跡、頻譜圖、譜陣圖、時域波形、動態(tài)圖形顯示界面等這些變化信息，進(jìn)行識別和定位部件的損壞數(shù)量及損壞情況，例如不平衡、不對中、松動及磨損等。

遠(yuǎn)程主機的工作人員會根據(jù)設(shè)備初始運行記錄及歷史數(shù)據(jù)的積累，建立各個機組的報警方式和預(yù)設(shè)報警值；某些機構(gòu)一旦發(fā)生異?；蛴腥毕?，將會自動給出報警提示。同時，遠(yuǎn)程主機處理系統(tǒng)也可以通過遙控船舶工作主機的PLC控制系統(tǒng)，對一些故障進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷及處理，也可以通過與現(xiàn)場人員的配合實現(xiàn)遠(yuǎn)程維修。

3 船舶機械故障檢測方法的試驗分析

檢測船舶機械在運行過程中各種參數(shù)，通過對比來判斷機構(gòu)部件是否發(fā)生異常，下面以其中一個機構(gòu)部件為例，來論證這種方法的可行性。原理為測量該部件的實時工作頻率、振幅及轉(zhuǎn)速并記錄，通過與該部件的原有系統(tǒng)參數(shù)對比，來判斷該部件是否正常運作，實時數(shù)據(jù)的記錄及分析見圖2、圖3、圖4、表1。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)件正常運作的振幅頻率圖

圖3 系統(tǒng)構(gòu)件異常運作的振幅頻率圖

圖4 機構(gòu)部件運作的轉(zhuǎn)速示意圖

表1 機構(gòu)部件運作的轉(zhuǎn)速

圖2所示為船舶機械液壓軸系部件運行的振幅頻率圖，液壓軸系部件隨著機械長時間的運轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生一些損耗，頻率也會發(fā)生相應(yīng)的變化，其中實線表示船舶機械液壓軸系部件正常損耗運行的振幅頻率圖，虛線表示軸系部件運行頻率趨勢圖。圖3所示為船舶機械液壓軸系部件異常運行的振幅頻率圖，其中實線表示船舶機械液壓軸系部件異常損耗運行的振幅頻率圖，虛線表示軸系部件運行頻率趨勢圖。

圖4表示軸系液壓機構(gòu)部件運作的轉(zhuǎn)速示意圖，圖中點劃線表示液壓機構(gòu)正常運作的轉(zhuǎn)速示意圖，細(xì)實線表示液壓機構(gòu)部件異常運作的轉(zhuǎn)速示意圖，由于發(fā)生磨損或者發(fā)生故障導(dǎo)致轉(zhuǎn)速時快時慢，虛線表示液壓機構(gòu)部件在受磨損或異常運作時的轉(zhuǎn)速波動趨勢圖。

工作人員通過綜合分析以上圖表，可以直觀清晰的判斷機構(gòu)部件是否出現(xiàn)故障，以及出現(xiàn)故障的位置，此外，工作人員的處理系統(tǒng)也可以通過遙控船舶工作主機的PLC控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷及處理一些故障，還可以通過與現(xiàn)場人員的配合實現(xiàn)遠(yuǎn)程維修。

4 結(jié)束語

本套方案不僅可以精準(zhǔn)的判斷船舶機械產(chǎn)生的故障，還可以遠(yuǎn)程操控并進(jìn)行故障排查，可以很好的解決現(xiàn)在船舶機械由于故障或者誤判導(dǎo)致停機的問題，具有操作簡單、實用方便、結(jié)果精準(zhǔn)、測量范圍廣等優(yōu)點。在充分考慮如何減少檢測時間，改善設(shè)備的智能化方面仍需要進(jìn)一步完善。