探究船舶发电机智能故障诊断系统

学术论文 2018-06-08 14:17:18
  0 引言 
  目前,船舶发动机组设备正在朝着高速化、集成化、精密化和大型化的方向不断的发展,而且其具有越来越强的工作负荷、越来越多的功能和越来越复杂的设备结构,由于船舶发电机需要持续的工作,具有较长的工作时间,这样就使得发电机发生故障的几率得以加大。在这种情况下,船舶发电机智能故障诊断系统的应用发挥了重要的作用。 
  1 故障诊断系统概述 
  在一定的条件下,故障诊断系统能够利用各种手段将发生问题的系统查明,明确问题的性质和解决方法,并且对某个问题的发展程度进行科学地预测,利用表面现象对问题的本质进行判断,通过过去的现象和现在的现象对未来可能发生的故障进行预测。船舶发电机智能故障诊断系统能够利用船舶不同部件的运行情况和各项可测量的参数对发电机设备的运行状况进行准确地判断,一旦发现异常,能够对其故障原因和位置进行判断,并且做好预防性措施。总之,故障诊断系统主要是对各项部件的参数等信息进行检查,从而全面地识别设备的状态,将诊断设备的过程完成。由于智能故障诊断技术在获取信息的时候更加的方便,还可以避免出现不必要的麻烦,因此其与人们的要求更加符合[1]。 
  2 船舶发电机智能故障诊断系统的软件和硬件设计 
  2.1 船舶发电机智能故障诊断系统的软件设计 
  2.1.1 采集信号 
  通过传感器对船舶发电机的运行状态进行检测,并且使其转变成为电信号,随后对其进行预处理和A/D转换。在监测和诊断发电机故障时发电机传感器的子系统属于重要的信息来源,需要采集的信息主要包括静态参数、动态参数和运行参数等, 
  2.1.2 分析和处理信号 
  分析和处理信号主要就是在分析信号之后,将其中有用的特征数据提取出来,比如抑制干扰、提取特征值和频谱分析等,从而将可靠的数据提供给故障的诊断工作。在将采集数据的工作完成之后,就要向机舱的控制计算机数据库传递这些数据,并且做好分析和处理的工作。船舶发电机的现场和数据处理单元之间本身具有一定的距离,在传输数据的时候主要是通过CAN 总线与以太网来实现[2]。 
  2.1.3 诊断单元 
  分析并且比较处理之后的故障判定数据、规程、历史数据和数据,并且对船舶发电机的故障部位和运行状态进行判断,从而将可靠的数据提供给下一步的维修工作,在诊断发电机故障的时候,不仅要具备完善的诊断策略,同时还要深入地研究故障机理。目前对发电机故障机理进行研究的主要方法包括实验室模拟、计算机仿真和现场实验等,其主要诊断的策略就是如何通过检测到的故障数据诊断船舶发电机的故障。 
  2.2 船舶发电机智能故障诊断系统的硬件设计 
  船舶发电机智能故障诊断系统的硬件包括船舶发电机、控制计算机、监控节点、执行机构、CAN总线、以太网、传感器等。其中的传感器的主要作用就是采集船舶发电机的信号,随后利用以太网和CAN总线向控制计算机传输这些信号,在经过相应的处理和分析之后,最终可以将船舶发电机的故障结果诊断出来。 
  3 船舶发电机智能故障诊断系统的相关技术 
  3.1 MATLAB 结构和VC++语言的结构交互 
  作为一种可以面向对象概念的先进的设计语言,VC++语言的设计与程序人员研发软件的工作中的思维习惯相适应,而且VC++语言的构成也与软件移植和维护比较适合。利用VC++语言能够极大地提升软件工程的质量。 
  作为一个具有完善功能的自包容和数据处理集成环境的程序设计,MATLAB在系统分析、科学运算、控制系统、数据处理等各个领域均得到了十分广泛的应用,而且具有一系列的优势。在对MATLAB进行运用的时候能够将其功能充分地发挥出来,并且可以对其内置函数和工具箱进行充分地利用,并不用对外界的帮助进行借用就能够将各种复杂的工作完成。只需要较好的程序在这个环境中就可以将非常复杂的工作完成,而且MATLAB具有一致性、较高的编程效率、可读性、易学、易用等一系列的优势,与其他编程语言相比,MATLAB在编程领域具有更强的功能[3]。 
  虽然MATLAB具有非常强大的功能,然而在具体的应用过程中仍然具有一系列的问题,这些问题主要包括以下几个方面:首先,较弱的调试功能;其次,较低的执行效率:作为一种解释性语言,MATLAB具有较低的执行效率,特别是在对循环语句进行执行的时候,具有特别低的执行效率,而在仿真解算的工作中必须要将高效率的执行代码设置出来;最后,代码重用的问题。对MATLAB的运用在现阶段都是通过使用语言进行编写的,因此有外部应用程序接口存在于两者之间,这样才能够实现优势互补,并且达到最优的运行效果。 
  3.2 配置编译器 
  设计人员要想在VC++语言中成功的编译MATLAB引擎程序,就必须要将擎头文件engine.h包含进去,并且还要将libmat.lib、libeng.lib的MATLAB对应库文件引入进去。也就是在将其中的一个设置打开之后,还需要实施以下操作:首先,要利用菜单选项将其中的设置属性页打开,随后,要在Directories页面中进入,对其中的Include files进行选择,并且添加“C:\MATLAB\extern\include”路径;其次,对Library files进行选择,并且添加“C:\MATLAB\extern\lib\win32\microsoft\msvc60”的路径;最后,要利用菜单选项将设置属性页打开,随后在Link 页面中进入,并且开始编辑,添加libmat.lib、libeng.lib文件名[4]。大量的实践经验表明,在正式实施编辑的过程中能够对libmat.lib、libeng.lib文件名进行直接选择,随后可以实施选项设置。在具体的设置工作中,只需要针对其中的第一步和第二步进行一次设置,而在第三步中则需要设置其中的每一个选项。 
  4 结语 
  在船舶发电系统中船舶发电机属于核心部件,船舶发电机在科学技术不断发展的今天也变得越来越高端。在这种情况下,智能故障诊断系统在船舶发电机中的应用也随之出现了一系列的变化。智能化故障诊断系统属于与社会科学发展趋势相适应的一种非常有效的措施,在具体的应用过程中,通过智能诊断系统能够更快地发现船舶发电机的故障,并且采取有效的措施解决和处理故障,防止出现人员伤亡和巨大的经济损失,所以不断地完善船舶发电机智能故障诊断系统对于船舶事业的发展来说具有十分重要的作用。
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