船舶发电机常见故障与智能诊断研究

船舶发电机常见故障与智能诊断研究

何祖尉

中国船级社实业有限公司深圳分公司  广东省深圳市  518000

摘要：信息技术的普及为智能化的实现提供了有利条件。因此，各行各业都在朝着智能化方向发展，船舶行业也不例外。船舶行业的智能化主要体现在船舶发电机故障诊断上。因发电机需长时间高频率运转，很容易发生故障，导致船舶无法正常运行，且其诊断时间相对较长，而智能化技术在船舶发电机故障诊断中的应用可提高故障处理效果，所以技术人员需对其常见故障以及智能故障诊断的应用进行深入研究，以提高船舶发电机维护水平。

关键词：船舶发电机；常见故障；智能诊断

引言：发电机为船舶的重要组成部分，可直接决定船舶能否正常运行。但因其长期高频率运行，难免发生故障，所以，很容易对船舶的正常运行造成影响。但因船舶结构相对复杂，发生故障的原因较多，所以，处理故障的时间较长。为进一步提高船舶发电机故障处理效率，智能化故障处理系统应运而生，本文就此进行研究，旨在发挥智能化技术的效用，进一步提高船舶发电机故障处理效果，为船舶正常运行提供保障。

1.船舶发电机常见故障

船舶发电机发生运行故障的主要原因为发电机的系统、设备存在问题。

系统故障是指电气、机械系统故障发生故障。电气系统故障有发电机空载突降、电压波动异常等，机械系统故障有振动较大、噪声较大、轴承温度升高等。

设备故障即转子偏心故障。故障原因为转子与定子间的配合位置发生偏移。若转子偏心严重时，将会引起磁拉力失衡现象，导致绕组、铁芯、轴承等装备发生磨损，甚至出现绝缘层破坏现象。

2.船舶发电机内部结构及运行原理

2.1船舶发电机内部结构

是否掌握了船舶发电机内部结构、功能与相关工作人员能否快速准确的诊断故障、处理故障有关。目前，船舶发电机多为船舶交流同步发电机，其由电子、集电环、转子、盖端与轴承等组成。

定子是发电机运行时未发生移动、偏转的设备，定子铁芯、电枢绕组、机座为其组成部分。

转子在发电机运行时会出现旋转行为。转轴、磁极皆为转子。

2.2船舶发电机的运行原理

柴油发电机：借助柴油获得动力，并按照既定顺序予以气缸排列，从而为活塞提供推动力。通过与连杆相结合，可获得相应结构，达到曲轴转动的目的。

同步发电机：通过电磁感应定律与闭合导体回路磁通量变化的结合构成感应电动势、改变导体回路面积，从而达到控制感应电动势的目的，实现随时调整同步发电机的功率，满足多样化的运行需求。

3.船舶发电机智能故障诊断系统

3.1硬件系统设计

船舶发电机智能故障诊断系统的硬件包括但不限于以太网、传感器、船舶发电机、监控节点。

传感器在该过程中需完成采集、传递信号（借助以太网、CAN网）的任务。在信号传递至计算机后，相关工作人员可对其进行分析处理，从而了解传播发电机故障部位、故障原因。

3.2软件系统设计

（1）采集信号。借助传感器检测发现船舶发电机物理量，并采用适合手段转化为符合要求的电信号，进行预处理。在该过程中，需减少其他项目的干扰。完成预处理后，可进行A/B转换。一般情况下，传感器中设有子系统，其可达到监测、分析发电机故障信息的目的，并对故障发生原因进行详细分析。

（2）分析信号。采集信号后，需对信号特征数据进行深入分析，并从中提取应用价值较高的数据，以此保障故障诊断工作可顺利进行。之后，可将分析结果上传至计算机数据库，由其开展全面的、系统的、针对性地分析。站在传播发动机角度来看，数据处理单元与实际工作现场存在一定差异，所以，需通过CAN总线与以太网进行数据传输。

（3）故障诊断。数据处理完成后，便可获得数据信息、故障历史数据、诊断规程、故障判定数据等。为了解发电机运行状态、判断故障部位，相关工作人员需予以相关数据详细对比，并在了解相关内容后通知维修人员进行维修。在诊断维修时，需在现场组织实验或计算机模拟实验，确保诊断方案的完善性。

4.船舶发电机故障智能诊断方法

4.1VC++语言和MATLAB结构的交互处理

VC++语言是一种设计语言，其以对象概念为前提。通常情况下，其被应用于软件移植、软件维护中。将其运用于船舶发电机故障智能诊断工程中，可进一步提高工程质量。MATLAB为数据处理集成环境及自包容程序设计软件，其具有系统分析、数据计算、系统控制、数据处理等功能。在应用该结构时，其功能可得到充分体现，且只需借助软件内置函数和工具箱便可与运行环境有效融合。

通过VC++语言和MATLAB结构的交互处理，可使程序的可靠性得到增强，从而处理难度更大、复杂程度更高的故障。同时，其可使操作变得更加简便，可提高可读性、编程效率。具体而言，在编程工作中，MATLAB与其他编程需要相比具有功能丰富的特点，但也存在一些问题，如：仿真结算操作对执行代码效率提出较高要求、调试功能较弱等，而VC++语言可弥补这些不足，所以可取得理想的故障诊断结果。

4.2科学应用编译器

应用VC++语言时，需做到MATLAB引擎程序的准确编译，如引擎头文件engine.h。需将MATLAB对应库文件引入VC++语言，如libeng.lih、libmat.lib。

操作编译器的流程为：（1）打开设置，进入菜单选项。（2）设置属性页。（3）进入Dirocteries页面，单击Interlude files选项，添加C:\MATLAB\cxtern\inelude路径。（4）单击Library files选项，添加C:\MATLAB\extern\lib\win32\microsoft\msvc60路径。（5）在菜单选项中打开设置属性页，进入link页面，在编辑的过程中添加libeng.lib、libmat.lib文件名。编辑过程中，libeng.lib、libmat.lib文件名操作人员可直接单击选择，设计环节的路径添加只需设置一次，编辑添加文件名需设置所有选项。

结语：综上所述，船舶发电机与船舶的正常运行密切相关。但船舶发电机长期处于高频率运转状态下，很容易发生故障，导致船舶无法正常运行，所以，需提高船舶发电机故障的诊断及处理效率。本文基于智能技术进行了智能故障诊断系统的设计，发现其可了解船舶发动机运行状态、分析故障原因及部位，并制定科学合理的诊断方案，为船舶发动机故障的有效解决提供保障。所以，船舶企业需将智能技术的应用重视起来。如此，便可发挥智能化技术的效用，快速有效诊断和处理船舶发电机故障，为船舶正常运行提供保障。

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