摘要：全球经济的进一步发展促进了航运业的发展。人们逐渐使用越来越高的标准来要求船舶技术。船舶的核心部件是船舶动力装置，其性能和质量直接影响船舶的整体性能和质量。目前，随着科学技术的发展，船舶动力系统不断更新换代，新型动力系统在船舶工业中得到了广泛的应用。本文就船动力装置故障诊断进行了探讨。
关键词：舰船；动力装置；故障诊断
前言
船舶的推进力主要是由船舶动力装置来提供的，其中蒸汽轮机动力装置和氢燃料内燃机等几种都是船舶动力装置的组成部分。当前在船舶动力装置中占据重要比例的仍然是柴油机动力装置，但是随着科技的不断发展和创新，船舶动力装置的主流追求的是经济性和环保性。所以具体研究船舶动力装置的发展具有非常重要的现实意义。
1.船舶动力装置研究的意义
船舶数量和吨位的快速增长是航运业飞速发展带来的必要要求，这种情况下船舶的航行速度也需要提升，因此船舶的安全性越来越受到人们的关注，我国与各国的贸易往来、进口量的连年增长，是航运业新的机遇，但是在船舶种类日新月异的今天。船舶安全方面也是一个不可避免的问题。随着科学技术的发展，船舶动力正朝着大型化、多样化、紧密化方向发展，它的工作性能得到了很大的提高，自动化的也适应于多种操作，但是由于自身结构的复杂化，以及工作环境的不理想，以及同一动力装置持续运转的时间长等问题导致发生故障的可能性极大。而且这会导致人身安全遭到威胁，造成巨大的经济损失。因此对船舶动力装置状态的监测与故障技术的研究，可以让人们及时的发现船舶动力装置故障的发生前兆，为后期的维修与保养建立一个有效的技术参数数据。也可以对于设备维修的决策做出正确的指导，有效的将事故发生率降低，为正常工作做保障。
船舶航行所需要的能量是由燃料化学能转为热能、机械能、对船舶产生的推进力。船舶动力装置是全部机械、设备和系统的总体，它主要由：（1）推进装置：船舶动力装置中最重要的组成部分，工作原理是整套设备可以发出一定的功率然后经传动设备和轴系带动螺旋桨。主要包括主机、传动设备。船舶轴系和推进器。（2）辅助装置：主要包括发电副机组、辅助锅炉装置、压缩空气系统和液压泵站，保证船舶航行中的生活所需。（3）管路系统：由管路泵、滤器、热交换器、各种阀件组成，在船舶管路系统中被用来连接各种机械设备。（4）处理污染设备：用来处理船舶航行中所产生的各种垃圾的设备。（5）：甲板机械主要包括起货机、锚机等。是船舶航行、停泊时需要的机械设备。（6）自动化设备：包括自动调节、遥控等设备，可以减轻员工劳动力，提高工作效率。
2.舰船动力装置的智能诊断
舰船动力装置囊括了热力，信号检测，机械，安全防护等多个领域，而且其工作状态与子系统密切相关包括冷却，燃油，润滑等。所以需要从不同的角度来综合研究故障诊断问题。我们根据以往的研究成果，从人工神经网络的方法、模糊逻辑方法、专家系统的方法几个方面进行分析和研究。
2.1关于人工神经网络方法
Artificial Neural Networks（人工神经网络）是最近几年发展起来的一个学科，因为神经网络具有很强的高速寻找优化解的能力、自学习功能和联想储存能力，非常适合应用在解决故障诊断类问题上。舰船的动力装置就好比是舰船的“心脏”他包含了蒸汽动力装置、燃气轮机动力装置、柴油动力装置以及以上装置的组合等，所以其故障诊断尤为复杂，而人工神经网络为舰船动力装置的故障诊断，指出了一个崭新的技术方向。舰船动力装置故障包括机械故障和性能故障，对于机械故障，可以通过两个子神经网络进行诊断，分别输入转数分析信息和振声信号形成集合神经网路诊断系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆用一个子神经网络可以实现对性能故障的诊断，输入一个性能参数，比如：水温，转速，功率等。现阶段的人工神经网络的诊断主要受到提取稳态特性参数的限制，只能针对某个操作点。
2.2关于模糊逻辑方法
动力装置故障的原因与故障表现特征以及特征参数值用图像表现发现其呈现非常复杂的非线性对应关系。这种模糊的关系是由于故障与故障表现特征之间的不确定，还有故障与故障表现特征的概念形容不精确造成的。所以某种故障是否存在并没有清楚的界限，而是符合某种隶属度分布。模糊逻辑故障诊断恰巧利用了这个特性，它根据当前的故障表现特征，在模糊规则库中与规则进行匹配处理，表达模糊信息，进行合理的不确定性推理，最后得出对应的故障诊断结果。
2.3关于专家系统方法
专家系统是人工智能的一个重要分支，它是一种通过模拟专家的思维过程，能够运用专家积累多年的经验和专业知识解决问题的系统。在1986 年费根鲍姆等人成功研制出第一个专家系统后，专家系统开始快速发展，被应用在各个化工、军事等领域中，诊断型专家系统可以根据观察分析舰船故障的表现特征，在知识库中获得资料，推理出出现故障特征的原因以及解决故障的方法。美国，法国等航运业发达的国家也在热参数诊断方面先后开发了船舶柴油机性能诊断系统，我国部分学校也做了相关研究，但可靠实用的设备较少。
3.船舶动力装置发展相关新趋势
3.1谈谈发展的一些新趋势
伴随着科技的越来越发展，作为常规的柴油机来说肯定是无法在这样日益进步的社会中生存下去的，因此在未来的发展过程中应当迈着越来越智能化越来越低能耗的方向迈进。然而由于常规的柴油机受到燃料的相关限制，因此仅仅只能够从技术方面进行突破，如果发展了突破还是能够得到高效的经济利益。该表是国际海事组织对于柴油机NQx的相关排放标准规定值，作为我国来说，国内的柴油机必定能够渐渐地降低NQx的排放量。而且柴油动力装置也会随着船东、设计院以及船厂等被越来越得到认同，
近年来受到人们的环保意识的不断增强，国际海事组织对于船用发动机飞起排放的管制也越发的严格，所以每个国家在动力装置研究上都在进行不断地研究以及技术的改进，从而来寻求突破，船舶动力装置的相关探究将液化天然气（LNG）作为了技术的重点。随着人们对其的不断人力与物力的投入取得了一定的成就，在2017年，SODF双燃料发动机被瓦锡兰集团推出，以后有越来越多的世界知名发动机船商如卡特彼勒公司、曼公司等参与到双燃料发动机的研制中，并取得了很多的成就，当前双燃料发动机以被少量使用在船舶动力装置中，在今后必定会得到更高的突破。
3.2船舰电力推进动力装置相关发展新趋势
当前在船舶动力装置中被广泛使用的推进装置主要由电动机、原动机、变频器还有就是推进变压器以及控制调节器等构成，可以通过推进器的各不相同，船舶电力推进装置能够分成常规的轴桨推进还有全回转推进器，对于操纵性能要求不是特别高的船舰来说，经常使用的轴桨推进装置如可调桨以及定距桨等，对于操作性能要求相对高一点的船舶来说，通常采用的全回转推进器，相较于前文的柴油机来说，具有更好的经济性以及操纵空间，较为适合于多工况特种船舶，船舶在低航速工作下，电力动力装置可以最大程度的提高船舶的工作经济性，对于柴油机推进油耗来讲，大概能够降低十分之一的油耗。通常情况下轴桨电力推进装置，并且伴随着船舶事业不断推进发展，这样的技能必定会得到更为广泛的应用。
4.结束语
监测诊断技术，实际上就是预测机器设备的可靠性，通过掌握设备的运作状态来确定其整体或者部分是否正常，并对其部位，原因、危险程度等进行辨别和评估，来预报故障，避免了发生危险事故，造成不必要的经济损失，提高了生产效率的同时也节约了成本，它除了可以在舰船动力装置上使用，也适用与各个工业领域。
参考文献
[1]刘峻华，孟清正，杨涛，等．船舶动力装置可组态智能故障诊断系统设[J]，中国舰船研究，2017，06（2）：77-80．
[2]刘峻华，孟清正，杨涛，张聘亭．船舶动力装置可组态智能故障诊断系统设计[J]，中国舰船研究，2017，02：77-80．
论文作者:蒋志富
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/12
标签：船舶论文; 装置论文; 动力论文; 故障论文; 舰船论文; 神经网络论文; 故障诊断论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;