浅析舰船的动力系统故障诊断方法

鸣

（海军装备部驻上海地区第三军事代表室，上海201206）

摘

要：动力系统是舰船机电系统的重要组成部分，动力系统的运行可靠性将直接影响舰船的航行安全与任务执行，为此构建了

科学的舰船动力系统故障诊断系统，采用正确的故障隔离诊断方法，能够及时解决舰船动力系统故障，在一定程度上预防舰船动力系统故障的发生。

关键词：舰船；动力系统；故障诊断

0引言在过去较长一段时间内，舰船动力系统故障检查方法较

为落后，不仅故障定位准确度低，还无法根据动力系统工作状态进行早期故障预警，以避免动力系统故障的进一步恶化。因此，创新舰船动力系统故障诊断方法，通过应用多种故障诊断技术，可有效提升舰船动力系统运行的稳定性与可靠性，缩短舰船动力系统故障排查与维修时间，使舰艇保持较高的在航率等。

1基于大数据技术的远程故障诊断系统随着科学技术的不断进步，人工智能、大数据等新兴技术

的广泛应用改变了传统故障诊断方式，即通过各类型传感器稳定获取动力系统工作中的温度、湿度、转速、进气量、排气量、震动频率等数据，并与相应故障之间建立高度关联的故障模型，不断提高故障模型与数据之间的拟合度。

远程故障诊断系统在实际使用过程中，通过数据传输通道将动力系统数据发送至后方监控中心，由监控中心计算机系统进行实时数据比对，检验在线数据与故障模型之间的关联度。若在线数据与故障模型高度关联，监控中心向对应平台发出故障预警，并指导相关人员排除故障。

舰船动力系统远程故障诊断解决方案如图1所示。以舰船动力系统热力参数辅助故障诊断为例，通过对舰船动力系统故障前期热力参数的采集，形成庞大的热力数据库，并将热力参数作为特定故障权重体系的组成部分。在系统设计过程中增加温度、气压等各类型传感器，实现对动力系统热力参数的实时监测，进而确定其热力性能参数变化趋势，辅助技术人员对舰船动力系统的稳定性、可靠性等进行判断。同时，为故障诊断、维修等提供依据，避免因未能及时预防风险与排除故障而导致一系列负面影响，使故障预防与诊断更加及时、准确，故障排除更加高效。

图1舰船动力系统远程故障诊断解决方案示意图

2舰船动力系统故障隔离诊断方法舰船动力系统构成较为复杂，故障类型相对较多，在故障

诊断过程中具有较多的不确定性，采用传统故障诊断方法不仅效率低，且存在故障扩大风险。为此，可采用隔离诊断方法提高故障诊断效率，并能够有效预防故障的扩大化。船舶动力系统包括主机、传动系统、供电系统、推进系统、管路系统等，通过对相关组成单元故障特征向量进行分析，确定各组成单元的耦合模型，在此基础上进行动力系统故障的诊断。2.1基于动力系统建模的故障隔离诊断

舰船动力系统建模与传统动力系统建模类似，根据键合图理论与对应动力系统的技术验证报告等资料，对动力系统中的主机、传动系统、供电系统、推进系统、管路系统进行建模。例如，主机系统中的飞轮、离合器、齿轮箱等相关数据包括转动惯量、扭矩、阻尼、刚体质心、扭转刚度等，通过动力系统建模，为故障隔离提供依据，并指导后续维修工作的顺利开展。

以动力系统输出功率下降为例，导致这一问题的原因主要有燃油滤清器污堵、燃路太细太长而泄漏、燃油系统有空气、燃油质量不好、油内含水、喷油泵或者调整器限位铅封被破坏加不上油、调速器拉杆螺钉旋入太多、齿杆伸出长度不够、喷油泵柱塞磨损严重、油头雾化不良、供油提前角不对、油头伸出缸盖平面不对、缸盖活塞结炭严重、压缩余隙太大、出油阀密封不严、空滤器脏污、中冷器脏污、压气机叶轮脏污、缸盖进气道脏污、进排气管漏气、配气定时不准、增压器故障、排气管太弯太长、排气消声器脏污、缸盖排气道脏、排气定时不准等。以上故障类型涉及多个系统组成单元，为实现故障快速定位，需要借助动力系统模型进行隔离诊断，设计多种隔离诊断方法，快速定位故障。2.2现场故障隔离诊断

尽管传统诊断方法在舰船动力系统故障诊断中存在定位效果差、判定周期长等诸多问题，然而在实际工作中，由于任务重、时间紧等因素，无法结合动力系统建模的方式进行故障隔离检查。此时，需要进行现场故障隔离，以排除动力系统故障。

所谓现场故障隔离，是一种广义上的故障隔离诊断方法，技术人员借助仪器设备测量组成单元的具体参数，并根据系统设计手册确定相关参数是否满足指标要求。由于舰船动力系统各组成单元之间具有较强的关联性，不同单元之间的故障对其他单元的工作状态均会产生不同程度的影响。因此，现场故障隔离诊断需要以系统设计手册为依据，明确动力系统

中各单元逻辑关系，首先恢复底层单元（下转第77页）

75GongyiyuJishu◆工艺与技术由下垫刀、上压刀机构，折弯刀机构，打角模组件和折弯刀升降组件等组成。

两侧活动床身间距调整由伺服电机、减速器、联轴器、换向器和丝杆等机构实现，折弯刀的上下移动、对中移动，均由双伺服同步机构驱动实现，适应不同宽度、不同厚度门壳生产的同时又能保证门壳尺寸精度。

两端头打角模具长度方向调整由伺服电机驱动齿轮齿条进行调节，以适应不同长度门壳的生产要求。生产时，板材到位后，上压刀与下垫刀固定板材，折弯刀动刀和定刀1对中到位后进行90毅折弯，然后折弯定刀1组件下降；此时，两端头打角模具先下降到板材高度平面，再向内对中，到位后进行四角打角翻边；四角翻边后两端头打角模具先水平向外退出再向上，折弯刀同步上升到板材高度，然后向内对中并与定刀2配合进行折U弯，折U弯完成后折弯刀和定刀1均复位，准备下一循环动作。3.2.2

组合包角翻边工位设计

该工位主要完成折U后门壳四角包角和两端头翻边，主要由提升机构、包角模压机、翻边模压机和托料毛刷轮等组成。其中，提升机构为龙门式，其前后移动采用双电机和丝杆机构驱动，上下移动采用电机和齿轮齿条机构驱动；包角模模架采用电机和齿条齿圈驱动左右移动。提升机构将折U弯后的门壳先提升到包角模工作面，前后移动与包角模压机和中间翻边模压机动作相配合，依次进行零件四角包角和两端翻边，完成零件成型工作；然后升降机构下降到原位，将零件传输到下料工位。3.3设备能力

此生产线生产节拍约20s/件，通过增加单独的折U弯工

（上接第75页）

位，生产节拍可以提升到15s/件，与钣金模具生产达到相同的生产效率；同时根据程序设定，该生产线可以兼容非包边门壳生产；折弯时通过程序预设定动刀与定刀之间的间隙，能够满足不同厚度板材折弯需求；换型采用一键换型方式，设备各工位在伺服电机驱动下自动调整位置，换型时间少于1min。

该生产线是一条高柔性全自动成型线，打破了传统生产模式只能生产一种冰箱门壳的局限，可实现不同尺寸范围和不同形状、截面的产品自动换型，可生产门壳宽度在300～1000mm规格不等的冰箱门壳，门壳高度在300～2000mm。

同时，该生产线集成度高，占地面积少，不需要增加额外模具，免除了重新开模的费用，解决了模具存放问题，能有效解决企业场地受限的难题，提高了工厂的产能密度。

4结语综上所述，冰箱全包边门壳钣金成型生产中应用自动化

设备生产，可以杜绝人工作业产生不良产品的问题，提高产品质量；换型时间短，提高了人均作业效率；可兼容不同型号的产品生产，减少钣金模具投入；可有效降低企业经营成本，提高企业市场竞争力。

［参考文献］

[1]潘玉梅，吴许强.出口冰箱彩板门设计及关键生产工艺研究

[J].日用电器，2019（8）：43-46.

收稿日期：2020-01-03

作者简介：陈明磊（1982—），男，安徽宿州人，助理工程师，研究方向：设备管理及自动化。

参数输出，其次将已明确的故障单元进行隔离，最后确认次底层单元状态与故障原因。这里需要注意的是，相较于基于动力系统建模的故障隔离诊断来说，现场故障隔离诊断对技术人员的理论与实践水平要求较高，要求技术人员具有丰富的故障处理经验，否则，不仅无法及时、准确定位故障，还有可能发生人身伤害事故，或者造成动力系统故障的进一步扩大。2.3舰船动力系统故障综合诊断

故障综合诊断是基于故障模型推理实现的，利用大数据建模完成动力系统知识库的统一，并构建动力系统故障下的冗余结构，为保证故障综合诊断技术的应用效果，设计人员还融入了案例分析的形式辅助技术人员进行故障诊断。综合故障诊断架构如图2所示。其中，模型库、规则库、案例库是综合故障诊断技术的基础组成部分，模型库、规则库来源于动力系统设计与生产制造单位提供的信息，而案例库则大多来自于动力系统使用过程中各类型故障的汇总。因此，随着案例库的不断丰富，相关推理模型与决策能够更加科学，诊断结果的准确性也会大大提高。

图2

综合故障诊断架构示意图

于快速定位故障与维修具有重要意义。尽管大数据技术与计算机技术在舰船动力系统故障诊断中的应用日益广泛，但是提升装备使用人员的故障诊断能力同样重要，两者高效融合能为舰船动力系统稳定工作提供保障。

［参考文献］

[1]蔡冬林.船舶动力装置远程监测与故障诊断系统[J].航海技

术，2005（6）：41-42.

[2]肖章林，张忠华.大数据在轮机故障诊断系统设计中的应用

[J].舰船科学技术，2016（4）：67-69.

3结语收稿日期：2020-01-06

作者简介：刘鸣（1983—），男，山东招远人，硕士研究生，工程师，研究方向：机电工程与自动化。

舰船动力系统运行的可靠性与稳定性是保持舰船战斗力的关键要素，该系统设计的复杂性意味着其发生各种故障的概率也相对较高，因此，研究舰船动力系统故障诊断技术，对

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