專利名稱：滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于故障設(shè)備診斷及設(shè)備綜合技術(shù)狀態(tài)評估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滾裝運(yùn)輸船 的即時狀態(tài)評估方法。
背景技術(shù)：
為加強(qiáng)船舶管理，確保船舶安全航行，針對船舶主要設(shè)備如主機(jī)、副機(jī)、發(fā)電機(jī)、 錨機(jī)、舵機(jī)、應(yīng)急設(shè)備、通導(dǎo)設(shè)備以及船體結(jié)構(gòu)等的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估，評定船舶 的完好率，對其壽命做出估計(jì)，并根據(jù)評估的結(jié)果有針對性的安排重點(diǎn)設(shè)備檢修與船體 維護(hù)，解決船舶設(shè)備與船體存在的問題，制訂切實(shí)有效的船舶狀態(tài)改善計(jì)劃，旨在強(qiáng)化 船舶設(shè)備的管理，做好船體防腐系統(tǒng)的維護(hù)，確保船舶的安全營運(yùn)，避免船舶在港口國 檢查中發(fā)生滯留，同時也可降低船舶檢修費(fèi)用，從而提高船舶管理公司的競爭力。但是， 船舶的評估涉及的指標(biāo)體系龐大，各影響因素間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，目前國內(nèi)船舶公司仍 然只是憑借評估人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)對船舶實(shí)施狀態(tài)評估，缺乏真實(shí)性，具有較大的主觀性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對滾裝運(yùn)輸船實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，提出一種具有科學(xué)性、合理性、經(jīng) 濟(jì)性的船舶即時狀態(tài)評估方法，并建立船舶狀態(tài)計(jì)算機(jī)評估系統(tǒng)，以提高船舶管理的信 息化和科學(xué)化程度，確保船舶安全航行。本發(fā)明提出滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估方法，包括下列步驟1) 對船舶及各設(shè)備劃分系統(tǒng)，對各系統(tǒng)根據(jù)需要進(jìn)行子系統(tǒng)劃分，確定每子系統(tǒng)的基本設(shè)備單元；2) 對步驟l)劃分的各子系統(tǒng)，確定其主要功能；3) 在船舶各測點(diǎn)處安裝傳感器，以實(shí)時采集即時狀態(tài)評估所需要的各參數(shù)，并通過 信號轉(zhuǎn)換存儲到即時狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫中；4) 在歩驟3)所采集的參數(shù)中篩選出最靈敏、便于度量、影響目標(biāo)任務(wù)的狀態(tài)參數(shù)， 并對其在不同船舶工況下的閾值進(jìn)行標(biāo)定；5) 對步驟l)確定的每個基本設(shè)備單元，設(shè)定其基本故障模式，并對各個基本故障 模式進(jìn)行影響分析，同時對各基本設(shè)備單元的重要度進(jìn)行分析；6) 對步驟l)確定的各子系統(tǒng)，確定其故障診斷流程，對各子系統(tǒng)建立由功能無法 實(shí)現(xiàn)或參數(shù)異常的報(bào)告故障模式到基本故障模式的分析査找過程；7) 結(jié)合步驟5)確定的故障模式及影響分析、單元重要度信息，建立滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)等級評定方法及相關(guān)細(xì)則；8) 建立和運(yùn)行滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；9) 對歩驟2)確定的各子系統(tǒng)主要功能進(jìn)行檢査，確定各項(xiàng)功能是否能夠正常實(shí)現(xiàn)， 并根據(jù)滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估系統(tǒng)提示信息將功能檢査結(jié)果進(jìn)行錄入；10) 根據(jù)步驟4)獲取的各項(xiàng)參數(shù)以及相應(yīng)的參數(shù)閾值，結(jié)合實(shí)時工況信息，對各系 統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以檢測各項(xiàng)參數(shù)是否異常；11) 經(jīng)過步驟9)的功能檢查和歩驟IO)的參數(shù)監(jiān)測分析，如果判斷有功能無法實(shí)現(xiàn) 或出現(xiàn)參數(shù)異常，則根據(jù)歩驟6)確定的各子系統(tǒng)故障診斷流程，尋找基本故障模 式；12) 即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)步驟11診斷出的基本故障模式，結(jié)合步驟7)確定 的即時狀態(tài)等級評定方法及相關(guān)細(xì)則，最終給出系統(tǒng)的即時狀態(tài)評定值。本發(fā)明以滾裝運(yùn)輸船為對象，建立一套針對該型船舶的實(shí)用的評估模型，提出一套 對該型船舶即時狀態(tài)的評估方法，利用此方法建立的滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)，可以為船舶提供最佳的維修策略，保證在船人員的人身安全和生命安全，并在此基 礎(chǔ)上保證船舶自身、船舶?？康母劭?、碼頭，以及與船舶直接或間接相關(guān)的其他船只的 安全。


圖l:滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估流程圖；圖2:發(fā)配電系統(tǒng)故障診斷流程圖；圖3:發(fā)配電系統(tǒng)故障診斷流程圖(接圖2)。
具體實(shí)施方式
_下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。本發(fā)明提出一套對該型船舶即時狀態(tài)的評估方法，并利用此方法建立了滾裝運(yùn)輸船 即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。下面結(jié)合圖1所示的功能模塊和系統(tǒng)流程框圖，對本發(fā)明進(jìn) 行說明。它主要由運(yùn)行原始信息、運(yùn)行參數(shù)儲存、狀態(tài)監(jiān)測、故障模式及影響分析、故障診 斷和等級評定六個子模塊組成。由于目前狀態(tài)監(jiān)測手段的局限性，本發(fā)明在評估滾裝運(yùn) 輸船的各子系統(tǒng)即時狀態(tài)時，主要通過部分設(shè)備監(jiān)測參數(shù)、現(xiàn)有滾裝運(yùn)輸船設(shè)備儀表讀 數(shù)，結(jié)合在船人員的功能檢査作為系統(tǒng)輸入，通過狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理，獲得系 統(tǒng)輸出，即子系統(tǒng)即時狀態(tài)評定值。本發(fā)明首先對各子系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，即劃分為相應(yīng)的功能檢査模塊和參數(shù)監(jiān)測模塊。
在對子系統(tǒng)進(jìn)行即時狀態(tài)評估時，首先檢査各功能檢査模塊的各項(xiàng)系統(tǒng)功能是否能 夠正常實(shí)現(xiàn)。此外，還需要從參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中提取近期的各項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)，置于狀態(tài)監(jiān) 測模塊中，進(jìn)行分析處理，并與模塊中的各參數(shù)閾值做比較，以檢測各項(xiàng)參數(shù)是否異常。對于上述功能檢査和參數(shù)監(jiān)測分析，如某項(xiàng)或某幾項(xiàng)功能無法實(shí)現(xiàn)，或某項(xiàng)或某幾 項(xiàng)參數(shù)異常，則調(diào)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的"故障診斷模塊"，對目前系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行排 査。對于"故障診斷模塊"的輸出故障，系統(tǒng)自動調(diào)用"故障模式及影響分析模塊"進(jìn) 行故障分析。而在故障分析方面，本發(fā)明并不完全按照傳統(tǒng)的故障診斷模式進(jìn)行，而是 根據(jù)劃分船舶即時狀態(tài)等級的需要，將故障分析的終點(diǎn)定義在基本設(shè)備單元這一級。其 中，基本設(shè)備單元的定義是船舶系統(tǒng)或設(shè)備中，能夠確定其故障模式維修策略的最高級 設(shè)備或系統(tǒng)。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中還將包含狀態(tài)等級評判標(biāo)準(zhǔn)模塊，它包括基本設(shè)備單元重要度、 基本設(shè)備單元故障模式所對應(yīng)的維修策略以及功能評定標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。對于經(jīng)過分析的系統(tǒng)故障，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將調(diào)用上述狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行分析處理，最終給出系統(tǒng)的即時 狀態(tài)評估值。下面對幾個主要模塊功能和執(zhí)行流程進(jìn)行詳述 (一)參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測模塊 參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測模塊的主要功能如下a. 對各項(xiàng)參數(shù)在各種不同工況下的閾值進(jìn)行存儲記錄；b. 對于隨時間變化的一組不同的參數(shù)采用特定的統(tǒng)計(jì)處理方法，對參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。 在對子系統(tǒng)進(jìn)行即時狀態(tài)評估時，需要根據(jù)子系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)對子系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評估。狀態(tài)監(jiān)測模塊包括兩個小模塊數(shù)據(jù)模塊和參數(shù)處理模塊。數(shù)據(jù)模塊中記錄各個系 統(tǒng)中所有采集點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)值及其相應(yīng)的變化閾值。參數(shù)處理模塊利用3cr統(tǒng)計(jì)方法對所有監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)過邏輯判斷把輸出信息傳遞給故障診斷模塊。通過人機(jī)交互界面獲取各子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)，系統(tǒng)自動調(diào)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊中 相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)，運(yùn)用參數(shù)處理模塊對各個監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行處理，輸出狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果。例如，在對船舶發(fā)配電系統(tǒng)進(jìn)行即時狀態(tài)評估時，引入質(zhì)量管理中常用工序能力和 工序能力指數(shù)的概念。工序能力是否滿足客觀的技術(shù)要求，需要進(jìn)行比較度量，工序能 力指數(shù)就是表示工序能力滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)程度的一個評價指標(biāo)。工序特性標(biāo)準(zhǔn)是指工 序加工產(chǎn)品必須達(dá)到的質(zhì)量要求，通常用標(biāo)準(zhǔn)、公差(容差)或允許范圍等來衡量， 一般 用符號T來表示。有一些設(shè)備或子系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)的公差范圍，能在性能手冊中查到，比如滾裝運(yùn)輸 船主機(jī)的氣缸排氣溫度，它的公差范圍是530士4(TC;發(fā)配電系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)的公差范圍一 般是能夠在性能手冊中査到，比如發(fā)電機(jī)的電壓，額定值為390V，公差范圍是±5%。然 而，還有很多狀態(tài)參數(shù)的公差范圍無法查到，性能手冊只給出了標(biāo)準(zhǔn)值。針對這種情況， 應(yīng)用3^統(tǒng)計(jì)方法確定公差范圍和報(bào)警界限。(二) 故障模式及影響分析模塊傳統(tǒng)的故障模式、影響及危害度分析(Failure Modes, Effect and Criticality Analysis)簡稱FMECA，它是一個反復(fù)迭代的過程，其目的是通過系統(tǒng)分析，確定元器件、 零部件、設(shè)備、軟件在設(shè)計(jì)和制造過程中所有可能的故障模式，以及每一故障模式的原 因及影響，以便找出潛在的薄弱環(huán)節(jié)，并提出改進(jìn)措施。本發(fā)明將根據(jù)船舶狀態(tài)評估的需要，對上述傳統(tǒng)方法做較大的改進(jìn)。本發(fā)明的故障 模式及影響分析模塊的主要功能如下a. 確定基本設(shè)備單元的基本故障模式；b. 確定故障模式檢査方法；c. 確定基本故障模式所引發(fā)的中間故障模式或報(bào)告故障模式，即建立由基本故障模式到 報(bào)告故障模式的映射；d. 確定基本設(shè)備單元重要度；e. 確定基本故障模式的維修策略。(三) 故障診斷模塊 故障診斷模塊事實(shí)上是一個故障診斷的專家系統(tǒng)，其主要功能是a. 提供由報(bào)告故障模式出發(fā)査找基本故障模式的流程；b. 對基本故障模式給出故障建議措施。 下面分別介紹一下本發(fā)明采用的設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)中各個組成部分的功能1、 設(shè)備參數(shù)庫用于存放與診斷設(shè)備有關(guān)的結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)及設(shè)備過去運(yùn)行情況的背景信息。2、 征兆事實(shí)庫用于存放系統(tǒng)推理過程中需要和產(chǎn)生的所有征兆事,，征兆事實(shí)是故障診斷的主要依據(jù)。3、 診斷知識庫用于存放領(lǐng)域?qū)＜业母鞣N與設(shè)備故障診斷有關(guān)的知識，包括設(shè)備征兆、控制知識、 經(jīng)驗(yàn)知識、對策知識和翻譯詞典等。這些知識是由知識工程師和領(lǐng)域?qū)＜液献鳙@取到的， 并通過知識獲取模塊按一定的知識表示形式存入到診斷知識庫中。診斷知識庫是設(shè)備故 障診斷專家系統(tǒng)的核心。4、 征兆獲取模塊征兆事實(shí)一般有兩種獲取方式即自動獲取和對話獲取。自動獲取方式不需要用戶參與，主要用于可通過特征數(shù)值計(jì)算獲取的征兆事實(shí)。對話獲取方式則需要有用戶參與， 主要用于獲取計(jì)算機(jī)無法自動獲取的，而現(xiàn)場操作人員可以通過觀察和分析掌握的征兆事實(shí)。5、 推理機(jī)推理機(jī)是一組程序，用于控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。它負(fù)責(zé)利用診斷知識庫中的知識， 并根據(jù)征兆事實(shí)按著一定的問題求解策略，進(jìn)行推理診斷，最f給出診斷結(jié)果。診斷推 理模塊是設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。它一般可提供兩種推理診斷方式即自動 診斷和對話診斷。自動診斷方式不需要人工干預(yù)，由系統(tǒng)自動地完成診斷任務(wù)，它僅僅 利用了能夠自動獲取的征兆事實(shí)；對話診斷方式除利用自動獲取的征兆事實(shí)外，還需要 向用戶提出一些問題，以便獲取更多的征兆事實(shí)，進(jìn)行更詳細(xì)更精確的診斷。6、 解釋程序負(fù)責(zé)回答用戶提出的各種問題，它是實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)透明性的關(guān)鍵部分。7、 故障對策程序能針對推理機(jī)給出的診斷結(jié)果向用戶提供故障對策。8、 知識獲取負(fù)責(zé)對知識庫進(jìn)行管理和維護(hù)，包括知識的輸入、修改、刪除和査詢等管理功能及 知識的一致性、冗余性和完整性檢査等維護(hù)功能。這些功能為領(lǐng)域?qū)＜姨峁┝撕艽蠓奖悖?使得他們不必知道知識庫中知識的表示形式即可建立知識庫并對其進(jìn)行修改和擴(kuò)充，大 大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。9、 人際接口模塊用于用戶、領(lǐng)域?qū)＜一蛑R工程師與診斷系統(tǒng)的交互作用。它負(fù)責(zé)把用戶輸入的信 息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能夠處理的內(nèi)部表示形式。系統(tǒng)輸出的內(nèi)部信息也由人機(jī)接口負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換成 用戶易于理解的外部表示形式(如自然語言、圖形、表格等)顯示給用戶。專家系統(tǒng)的知識庫與推理機(jī)是完全分離的，既解決問題所需的知識和使用知識進(jìn)行 推理的程序相分離，這是專家系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)程序的一個基本特點(diǎn)。它使得知識庫和推 理機(jī)的修改可以相互獨(dú)立地進(jìn)行，互不影響。 (四)等級評定模塊滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估的目的是在制定船舶航行任務(wù)時輔助船舶管理者進(jìn)行決 策，所以，船舶等級應(yīng)在明確船舶任務(wù)，確定船舶基本設(shè)備單元的故障基礎(chǔ)上，依據(jù)基 本設(shè)備單元的重要程度，以及設(shè)備故障的維修策略進(jìn)行相應(yīng)劃分。1.滾裝運(yùn)輸船任務(wù) >航行(含離、靠碼頭)>貨物的安全運(yùn)送和裝卸 >淡水的安全駁運(yùn)2. 基本設(shè)備單元的重要度級別對于基本設(shè)備單元的重要程度，參照相關(guān)資料，該型船舶基本設(shè)備單元的重要度可劃分為以下幾個級別A類設(shè)備故障引起人員嚴(yán)重傷害，船舶或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，從而導(dǎo)致使命任務(wù)失??； B類設(shè)備故障將使人員輕度傷害，系統(tǒng)和器材輕度損壞，導(dǎo)致任務(wù)延誤或降級； C類不造成人員傷害，但系統(tǒng)或器材有損壞，導(dǎo)致非計(jì)劃性維修，但對系統(tǒng)主要功能、主要任務(wù)無影響。3. 基本設(shè)備單元常見故障的維修策略對于基本設(shè)備單元的常見故障，通過調(diào)研可知維修策略分為以下幾種方式> I通過簡單處理即可排除故障> II通過保養(yǎng)維護(hù)即可排除故障> III通過更換相應(yīng)的備件即可排除故障> IV通過市購相應(yīng)配件并更換即可排除故障> V設(shè)備廠商派專業(yè)人員上船維修、更換> VI進(jìn)廠、進(jìn)均維修4. 滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)級別劃分方式l級(綠)，很好的狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯腐蝕，涂層狀況良好，未發(fā)現(xiàn)存在缺 陷。機(jī)械設(shè)備狀況運(yùn)轉(zhuǎn)良好，各項(xiàng)設(shè)備功能檢查結(jié)果符合要求，各項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)未出現(xiàn)異 常。此外，由于人為因素造成的A、 B、 C類設(shè)備故障、參數(shù)異常，經(jīng)在船人員簡單處理 即可排除的，可同樣視船舶狀態(tài)為"很好"級別。2級(藍(lán))，良好的狀態(tài)。船體僅有正常的腐蝕或輕微缺陷，不影響結(jié)構(gòu)的完整性和 船舶安全。絕大多數(shù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，部分設(shè)備需要進(jìn)行簡單維護(hù)、修理，但不影響 船舶任務(wù)的執(zhí)行。具體來說，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時狀態(tài)處于2級(良好級別) 5>通過保養(yǎng)維護(hù)即可排除的A、 B、 C類設(shè)備故障 >通過更換相應(yīng)備件即可排除的C類設(shè)備故障3級(橙)，可接受狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)存在缺陷隱患，但暫時不影響結(jié)構(gòu)安全，無需即 時進(jìn)行修理，但在船人員需保持對其關(guān)注。多數(shù)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，部分機(jī)械設(shè)備需要 進(jìn)行修理，更換部件，但船舶暫時仍能勉強(qiáng)航行。具體來說，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時狀態(tài)處于3級(可接受級別) >通過更換相應(yīng)備件即可排除的A、 B類設(shè)備故障 >通過市購配件、或?qū)I(yè)人員上船維修才能排除的C類設(shè)備故障 4級(紅)，不可接受的狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)存在不足或缺陷，對結(jié)構(gòu)安全有影響。部分 重要機(jī)械設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)，需立即進(jìn)行修理，或更換部件。船舶無法航行。具體來說，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時狀態(tài)處于4級(不可接受級別) >必須通過市購配件并更換方能排除的A、 B類故障 >必須通過設(shè)備廠商派專業(yè)人員上船維修方能解決的A、 B類故障 >必須通過進(jìn)廠、進(jìn)塢維修方能解決的A、 B類故障實(shí)際上，等級劃分原則可由下表清晰反應(yīng)表1等級劃分原則表X^佳修策略等級IIIIIIIVVVI基本設(shè)備單元i5^^^^A「1 i23444B123444C1223445.即時狀態(tài)等級劃分中幾個問題的處理1) 多個相同設(shè)備互為備用的情形在滾裝運(yùn)輸船上，兩個或兩個以上設(shè)備同時存在互為備用的情形主要有b. 兩臺主機(jī)；c. 兩套齒輪箱+軸系+推進(jìn)器；d. 兩臺發(fā)電機(jī)；e. 兩臺柴油機(jī)副機(jī)等。在船舶航行過程中，如果一套推進(jìn)系統(tǒng)或發(fā)配電系統(tǒng)失效，船舶理論上也能夠利用 另一套推進(jìn)或發(fā)配電系統(tǒng)駛回。如將上述情形(單套推進(jìn)系統(tǒng)或單套發(fā)配電系統(tǒng)維持航 行)納入即時狀態(tài)評估，則問題過于復(fù)雜，而且也沒有必要。2) 幾個不同類型故障同時出現(xiàn)的情形在對船舶進(jìn)行即時狀態(tài)評估時，很有可能出現(xiàn)幾個重要度不同的基本設(shè)備單元同時 出現(xiàn)故障，且故障對應(yīng)的維修策略不同的情形。在此情形下，狀態(tài)等級應(yīng)按最差等級進(jìn) 行評定。3) 確定基本設(shè)備單元的問題即時狀態(tài)等級評定的前提是確定發(fā)生故障設(shè)備的重要程度和維修策略，而重要度與 維修策略必須以確定基本設(shè)備單元為前提。因此，確定基本設(shè)備單元是即時狀態(tài)等級評 估的首要工作。
本發(fā)明中，確定基本設(shè)備單元的原則是自系統(tǒng)向下，運(yùn)用層次分析的方法，以能夠 首次發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的基本故障模式，并提出針對性維修策略為前提，盡量簡化系統(tǒng)、設(shè)備 的部分。下面以發(fā)配電系統(tǒng)的即時狀態(tài)評估方法，對本發(fā)明的計(jì)算機(jī)評估方法展開描述。滾裝運(yùn)輸船的電力系統(tǒng)一般包括發(fā)電機(jī)和配電板兩個主要設(shè)備，監(jiān)測參數(shù)包括配電 板的電壓、電流、頻率、功率和功率因數(shù)。根據(jù)滾裝運(yùn)輸船發(fā)配電系統(tǒng)實(shí)際情況，可將其視為一個整體，而無需考慮模塊劃分 問題。對于模塊跳轉(zhuǎn)(調(diào)用)問題，僅在某種特定情況下(電壓異常、頻率正常、主開 關(guān)脫扣且頻率調(diào)節(jié)電阻值正確時)，需要調(diào)用柴油副機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)功能檢査模塊。船艇上供電電源電制分為三種，分別為1) 三相交流380V，用于電力設(shè)備。2) 交流220V,用于照明、通訊、信號、日用生活電器設(shè)備等單項(xiàng)負(fù)載3) 直流24V，用于應(yīng)急照明，船內(nèi)通訊，無線電通訊、導(dǎo)航等設(shè)備。 船上一般設(shè)有兩臺三相交流同步發(fā)電機(jī)，采用相復(fù)勵調(diào)壓器。在離靠碼頭、航行、輸水、停泊作業(yè)等各種工況下均由一臺發(fā)電機(jī)組運(yùn)行供電，另一臺作為備用，可釆用斷 電轉(zhuǎn)換機(jī)組或經(jīng)過并車轉(zhuǎn)換機(jī)組運(yùn)行。在離靠碼頭時，為防止發(fā)電機(jī)超載須限制負(fù)荷使 用。船舶配電裝置是用來接收和分配船舶電能，并對發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)、測量和調(diào) 整等工作的設(shè)備。它是由各種開關(guān)、保護(hù)電器、測量儀表、調(diào)節(jié)和信號裝置等電器設(shè)備按照一定要求組合而成的。其功能有1. 接收船舶發(fā)電機(jī)輸出的電能并對負(fù)載分配電能2. 控制(通、斷電路)和保護(hù)電力系統(tǒng)(運(yùn)行不正常時保護(hù)裝置動作，進(jìn)行聲光報(bào)警或切 斷故障)。3. 測量和顯示系統(tǒng)的各類電氣參數(shù)，例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電氣絕緣電阻 值等。4. 調(diào)整某些電氣參數(shù)，例如電壓、頻率(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速)的調(diào)整等。5. 監(jiān)視發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的工作狀態(tài)以及偏離正常工作狀態(tài)進(jìn)行信號指示。 船艇配電是通過總配電板進(jìn)行的?？偱潆姲逡话阌?屏。兩屏發(fā)電機(jī)控制屏， 一屏負(fù)載屏。總配電板上設(shè)有電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)、絕緣、整步等測量儀表 及絕緣監(jiān)測儀。對于發(fā)電機(jī)的主開關(guān)， 一般集成電路脫扣器具有欠壓、失壓等保護(hù)裝置， 并有過載預(yù)報(bào)指示。配電開關(guān)一般具有短路和過載保護(hù)。舵機(jī)配電開關(guān)一般只設(shè)短路保 護(hù)。通過逆功率繼電器對并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)逆功率保護(hù)，以免發(fā)電機(jī)進(jìn)入電動狀 態(tài)運(yùn)行。設(shè)有船電和岸電之間相互可靠的聯(lián)鎖。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換，使三相交流220V的船電及單相交流220V的岸電均能對220V用
電設(shè)備供電。風(fēng)機(jī)、油泵分電箱通過分勵脫扣裝置開關(guān)供電，應(yīng)急時可在駕控臺或機(jī)艙口緊急切 斷供電電源。在總配電板上， 一般設(shè)有下列報(bào)警功能a) ftl'、 #2發(fā)電機(jī)組滑油壓力低b) #1、 H2發(fā)電機(jī)組滑油高溫c) #1、 H2發(fā)電機(jī)組淡水高溫d) #1、 #2發(fā)電機(jī)過流e) Hl、 tt2發(fā)電機(jī)組超速f) 380V系統(tǒng)絕緣低g) 220V系統(tǒng)絕緣低h) 充放電裝置絕緣低i) 應(yīng)急蓄電池放電 本實(shí)施例的發(fā)配電系統(tǒng)的故障診斷流程參見圖2和圖3.根據(jù)主開關(guān)的脫扣情況，再結(jié)合電流報(bào)警裝置、電壓表示數(shù)、功率表示數(shù)來判斷導(dǎo)致 主開關(guān)脫扣的具體原因電流過流脫扣是較常見的情況，電流脫扣分為長延時、短延時和瞬時脫扣三種情況。 主開關(guān)脫扣前，當(dāng)過電流報(bào)警裝置報(bào)警時，可初步判斷是由于系統(tǒng)過載而造成的長延時 脫扣。系統(tǒng)的電流情況發(fā)生異常。檢查發(fā)電機(jī)過電流的報(bào)警裝置是否報(bào)警，若報(bào)警，則 說明發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生異常；檢査380V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測是否報(bào)警，若報(bào)警，則說明380V 負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問題，則應(yīng)斷開所有380V的負(fù)載，再將負(fù)載逐一接入電路，如果接入某 項(xiàng)負(fù)載時，報(bào)警裝置報(bào)警，則說明該項(xiàng)負(fù)載異常；檢査220V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測是否報(bào)警， 若報(bào)警，則說明220V負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問題，首先應(yīng)檢查變壓器是否正常，若正常，再斷 開所有220V的負(fù)載，再將負(fù)載逐一接入電路，如果接入某項(xiàng)負(fù)載時，報(bào)警裝置報(bào)警，則 說明該項(xiàng)負(fù)載異常；若系統(tǒng)沒有報(bào)警，則可能是配電板的自身故障，可首先檢查配電板 內(nèi)部的熔斷器是否熔斷，若熔斷應(yīng)及時更換，若熔斷器沒有發(fā)生故障，則初步判斷是配 電板自身的線路發(fā)生故障。主開關(guān)脫扣前，若電壓表示數(shù)異常，則判斷系統(tǒng)電壓出現(xiàn)異常，電壓脫扣分為欠壓脫 扣和失壓脫扣兩種情況。檢查勵磁電流的情況，若勵磁電流正常，則說明是發(fā)電機(jī)自身 的問題；若勵磁電流異常，再根據(jù)勵磁電流的波形，若勵磁電流的波形發(fā)生異常，則說 明是勵磁機(jī)工作異常；若勵磁電流波形正常，則說明是調(diào)壓器部分發(fā)生異常檢査調(diào)壓 電阻的設(shè)定值是否正確，若正確，則是調(diào)壓器自身出現(xiàn)異常。主開關(guān)脫扣前，若功率因數(shù)表示數(shù)異常，而其他表示數(shù)均正常，則檢査系統(tǒng)的功率因 數(shù)表示數(shù)，若出現(xiàn)異常，則說明是負(fù)載部分出現(xiàn)異常情況。若各指示表示數(shù)并未發(fā)現(xiàn)異 常，主開關(guān)脫扣，則為過電流短延時或瞬時脫扣。此時，由于電流短時間變大，電流報(bào)
警裝置來不及報(bào)警主開關(guān)就已脫扣。在并車情況下，主開關(guān)脫扣，首先檢查兩臺發(fā)電機(jī) 中哪臺發(fā)電機(jī)報(bào)警，然后調(diào)節(jié)并車電抗器，如果調(diào)節(jié)并車電抗器無效，則發(fā)電機(jī)內(nèi)部故 障；如果發(fā)電機(jī)未報(bào)警，或者是在非并車情況下主開關(guān)脫扣，首先檢查配電板上的電網(wǎng) 絕緣監(jiān)測儀的電阻是否正常，如正常，則說明發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生異常；如不正常，首先檢 查380V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測是否報(bào)警，若報(bào)警，則說明380V負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問題，則應(yīng) 斷開所有380V的負(fù)載，再將負(fù)載逐一接入電路，如果接入某項(xiàng)負(fù)載時，報(bào)警裝置報(bào)警， 則說明該項(xiàng)負(fù)載異常；檢查220V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測是否報(bào)警，若報(bào)警，則說明220V負(fù) 載的絕緣出現(xiàn)問題，首先應(yīng)檢查變壓器是否正常，若正常，再斷開所有220V的負(fù)載，再 將負(fù)載逐一接入電路，如果接入某項(xiàng)負(fù)載時，報(bào)警裝置報(bào)警，則說明該項(xiàng)負(fù)載異常；若 系統(tǒng)沒有報(bào)警，則可能是主開關(guān)或者配電板的自身出現(xiàn)故障。
權(quán)利要求
1.一種滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估方法，包括下列步驟1)對船舶及各設(shè)備劃分系統(tǒng)，對各系統(tǒng)根據(jù)需要進(jìn)行子系統(tǒng)劃分，確定每子系統(tǒng)的基本設(shè)備單元；2)對步驟1)劃分的各子系統(tǒng)，確定其主要功能；3)在船舶各測點(diǎn)處安裝傳感器，以實(shí)時采集即時狀態(tài)評估所需要的各參數(shù)，并通過信號轉(zhuǎn)換存儲到即時狀態(tài)評估數(shù)據(jù)庫中；4)在步驟3)所采集的參數(shù)中篩選出最靈敏、便于度量、影響目標(biāo)任務(wù)的狀態(tài)參數(shù)，并對其在不同船舶工況下的閾值進(jìn)行標(biāo)定；5)對步驟1)確定的每個基本設(shè)備單元，設(shè)定其基本故障模式，并對各個基本故障模式進(jìn)行影響分析，同時對各基本設(shè)備單元的重要度進(jìn)行分析；6)對步驟1)確定的各子系統(tǒng)，確定其故障診斷流程，對各子系統(tǒng)建立由功能無法實(shí)現(xiàn)或參數(shù)異常的報(bào)告故障模式到基本故障模式的分析查找過程；7)結(jié)合步驟5)確定的故障模式及影響分析、單元重要度信息，建立滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)等級評定方法及相關(guān)細(xì)則；8)建立和運(yùn)行滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；9)對步驟2)確定的各子系統(tǒng)主要功能進(jìn)行檢查，確定各項(xiàng)功能是否能夠正常實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估系統(tǒng)提示信息將功能檢查結(jié)果進(jìn)行錄入；10)根據(jù)步驟4)獲取的各項(xiàng)參數(shù)以及相應(yīng)的參數(shù)閾值，結(jié)合實(shí)時工況信息，對各系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，以檢測各項(xiàng)參數(shù)是否異常；11)經(jīng)過步驟9)的功能檢查和步驟10)的參數(shù)監(jiān)測分析，如果判斷有功能無法實(shí)現(xiàn)或出現(xiàn)參數(shù)異常，則根據(jù)步驟6)確定的各子系統(tǒng)故障診斷流程，尋找基本故障模式；12)即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)步驟11診斷出的基本故障模式，結(jié)合步驟7)確定的即時狀態(tài)等級評定方法及相關(guān)細(xì)則，最終給出系統(tǒng)的即時狀態(tài)評定值。
全文摘要
本發(fā)明屬于故障設(shè)備診斷及設(shè)備綜合技術(shù)狀態(tài)評估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滾裝運(yùn)輸船的即時狀態(tài)評估方法，主要通過部分設(shè)備監(jiān)測參數(shù)、現(xiàn)有滾裝運(yùn)輸船設(shè)備儀表讀數(shù)，結(jié)合在船人員的功能檢查作為系統(tǒng)輸入，通過狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理，獲得系統(tǒng)輸出，即子系統(tǒng)即時狀態(tài)評定值。利用本發(fā)明提出的方法建立的滾裝運(yùn)輸船即時狀態(tài)評估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以為船舶提供最佳的維修策略，保證在船人員的人身安全和生命安全，并在此基礎(chǔ)上保證船舶自身、船舶停靠的港口、碼頭，以及與船舶直接或間接相關(guān)的其他船只的安全。
文檔編號G05B23/02GK101149621SQ200710150130
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者余建星, 俞永清, 孔令鑫, 杜尊峰, 佳 田, 鄭金東, 芳 陳, 磊 齊 申請人:天津大學(xué)