專(zhuān)利名稱(chēng)：滾裝運(yùn)輸船即時(shí)狀態(tài)評(píng)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(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滾裝運(yùn)輸船 的即時(shí)狀態(tài)評(píng)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(duì)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(píng)估，評(píng)定船舶 的完好率，對(duì)其壽命做出估計(jì)，并根據(jù)評(píng)估的結(jié)果有針對(duì)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(wèn)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(yíng)運(yùn)，避免船舶在港口國(guó) 檢查中發(fā)生滯留，同時(shí)也可降低船舶檢修費(fèi)用，從而提高船舶管理公司的競(jìng)爭(zhēng)力。但是， 船舶的評(píng)估涉及的指標(biāo)體系龐大，各影響因素間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)船舶公司仍 然只是憑借評(píng)估人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)船舶實(shí)施狀態(tài)評(píng)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(duì)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(shí)狀態(tài)評(píng)估方法，并建立船舶狀態(tài)計(jì)算機(jī)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)估方法，包括下列步驟1) 對(duì)船舶及各設(shè)備劃分系統(tǒng)，對(duì)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(duì)步驟l)劃分的各子系統(tǒng)，確定其主要功能；3) 在船舶各測(cè)點(diǎn)處安裝傳感器，以實(shí)時(shí)采集即時(shí)狀態(tài)評(píng)估所需要的各參數(shù)，并通過(guò) 信號(hào)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到即時(shí)狀態(tài)評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)其在不同船舶工況下的閾值進(jìn)行標(biāo)定；5) 對(duì)步驟l)確定的每個(gè)基本設(shè)備單元，設(shè)定其基本故障模式，并對(duì)各個(gè)基本故障 模式進(jìn)行影響分析，同時(shí)對(duì)各基本設(shè)備單元的重要度進(jìn)行分析；6) 對(duì)步驟l)確定的各子系統(tǒng)，確定其故障診斷流程，對(duì)各子系統(tǒng)建立由功能無(wú)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(guò)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(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；9) 對(duì)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(shí)狀態(tài)評(píng)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(shí)工況信息，對(duì)各系 統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)是否異常；11) 經(jīng)過(guò)步驟9)的功能檢查和歩驟IO)的參數(shù)監(jiān)測(cè)分析，如果判斷有功能無(wú)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(shí)狀態(tài)評(píng)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(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定方法及相關(guān)細(xì)則，最終給出系統(tǒng)的即時(shí)狀態(tài)評(píng)定值。本發(fā)明以滾裝運(yùn)輸船為對(duì)象，建立一套針對(duì)該型船舶的實(shí)用的評(píng)估模型，提出一套 對(duì)該型船舶即時(shí)狀態(tài)的評(píng)估方法，利用此方法建立的滾裝運(yùn)輸船即時(shí)狀態(tài)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)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(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。本發(fā)明提出一套對(duì)該型船舶即時(shí)狀態(tài)的評(píng)估方法，并利用此方法建立了滾裝運(yùn)輸船 即時(shí)狀態(tài)評(píng)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(duì)本發(fā)明進(jìn) 行說(shuō)明。它主要由運(yùn)行原始信息、運(yùn)行參數(shù)儲(chǔ)存、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障模式及影響分析、故障診 斷和等級(jí)評(píng)定六個(gè)子模塊組成。由于目前狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段的局限性，本發(fā)明在評(píng)估滾裝運(yùn) 輸船的各子系統(tǒng)即時(shí)狀態(tài)時(shí)，主要通過(guò)部分設(shè)備監(jiān)測(cè)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(guò)狀態(tài)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)定值。本發(fā)明首先對(duì)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(cè)模塊。
在對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)狀態(tài)評(píng)估時(shí)，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(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取近期的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)，置于狀態(tài)監(jiān) 測(cè)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(cè)各項(xiàng)參數(shù)是否異常。對(duì)于上述功能檢査和參數(shù)監(jiān)測(cè)分析，如某項(xiàng)或某幾項(xiàng)功能無(wú)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(duì)目前系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行排 査。對(duì)于"故障診斷模塊"的輸出故障，系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)狀態(tài)等級(jí)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(jí)。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(jí) 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(jí)評(píng)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(duì)應(yīng)的維修策略以及功能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。對(duì)于經(jīng)過(guò)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(píng)判標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行分析處理，最終給出系統(tǒng)的即時(shí) 狀態(tài)評(píng)估值。下面對(duì)幾個(gè)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(cè)模塊 參數(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊的主要功能如下a. 對(duì)各項(xiàng)參數(shù)在各種不同工況下的閾值進(jìn)行存儲(chǔ)記錄；b. 對(duì)于隨時(shí)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(duì)參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 在對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)狀態(tài)評(píng)估時(shí)，需要根據(jù)子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)子系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括兩個(gè)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(gè)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(duì)所有監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)邏輯判斷把輸出信息傳遞給故障診斷模塊。通過(guò)人機(jī)交互界面獲取各子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊中 相應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，運(yùn)用參數(shù)處理模塊對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行處理，輸出狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果。例如，在對(duì)船舶發(fā)配電系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)狀態(tài)評(píng)估時(shí)，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(gè)評(píng)價(jià)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(lái)衡量， 一般 用符號(hào)T來(lái)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(cè)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(cè)參數(shù)的公差范圍一 般是能夠在性能手冊(cè)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(wú)法查到，性能手冊(cè)只給出了標(biāo)準(zhǔn)值。針對(duì)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(jiǎn)稱(chēng)FMECA，它是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，其目的是通過(guò)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(guò)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(píng)估的需要，對(duì)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(gè)故障診斷的專(zhuān)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(duì)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(zhuān)家系統(tǒng)中各個(gè)組成部分的功能1、 設(shè)備參數(shù)庫(kù)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(guò)去運(yùn)行情況的背景信息。2、 征兆事實(shí)庫(kù)用于存放系統(tǒng)推理過(guò)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(shí)庫(kù)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(shí)，包括設(shè)備征兆、控制知識(shí)、 經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、對(duì)策知識(shí)和翻譯詞典等。這些知識(shí)是由知識(shí)工程師和領(lǐng)域?qū)＜液献鳙@取到的， 并通過(guò)知識(shí)獲取模塊按一定的知識(shí)表示形式存入到診斷知識(shí)庫(kù)中。診斷知識(shí)庫(kù)是設(shè)備故 障診斷專(zhuān)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(dòng)獲取和對(duì)話獲取。自動(dòng)獲取方式不需要用戶(hù)參與，主要用于可通過(guò)特征數(shù)值計(jì)算獲取的征兆事實(shí)。對(duì)話獲取方式則需要有用戶(hù)參與， 主要用于獲取計(jì)算機(jī)無(wú)法自動(dòng)獲取的，而現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以通過(guò)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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。它負(fù)責(zé)利用診斷知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)， 并根據(jù)征兆事實(shí)按著一定的問(wèn)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(zhuān)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(dòng) 診斷和對(duì)話診斷。自動(dòng)診斷方式不需要人工干預(yù)，由系統(tǒng)自動(dòng)地完成診斷任務(wù)，它僅僅 利用了能夠自動(dòng)獲取的征兆事實(shí)；對(duì)話診斷方式除利用自動(dòng)獲取的征兆事實(shí)外，還需要 向用戶(hù)提出一些問(wèn)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(hù)提出的各種問(wèn)題，它是實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家系統(tǒng)透明性的關(guān)鍵部分。7、 故障對(duì)策程序能針對(duì)推理機(jī)給出的診斷結(jié)果向用戶(hù)提供故障對(duì)策。8、 知識(shí)獲取負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)，包括知識(shí)的輸入、修改、刪除和査詢(xún)等管理功能及 知識(shí)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(shí)庫(kù)中知識(shí)的表示形式即可建立知識(shí)庫(kù)并對(duì)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(hù)、領(lǐng)域?qū)＜一蛑R(shí)工程師與診斷系統(tǒng)的交互作用。它負(fù)責(zé)把用戶(hù)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(hù)易于理解的外部表示形式(如自然語(yǔ)言、圖形、表格等)顯示給用戶(hù)。專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)是完全分離的，既解決問(wèn)題所需的知識(shí)和使用知識(shí)進(jìn)行 推理的程序相分離，這是專(zhuān)家系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)程序的一個(gè)基本特點(diǎn)。它使得知識(shí)庫(kù)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(jí)評(píng)定模塊滾裝運(yùn)輸船即時(shí)狀態(tài)評(píng)估的目的是在制定船舶航行任務(wù)時(shí)輔助船舶管理者進(jìn)行決 策，所以，船舶等級(jí)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(jí)別對(duì)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(gè)級(jí)別A類(lèi)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(lèi)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(jí)； C類(lèi)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(duì)系統(tǒng)主要功能、主要任務(wù)無(wú)影響。3. 基本設(shè)備單元常見(jiàn)故障的維修策略對(duì)于基本設(shè)備單元的常見(jiàn)故障，通過(guò)調(diào)研可知維修策略分為以下幾種方式> I通過(guò)簡(jiǎn)單處理即可排除故障> II通過(guò)保養(yǎng)維護(hù)即可排除故障> III通過(guò)更換相應(yīng)的備件即可排除故障> IV通過(guò)市購(gòu)相應(yīng)配件并更換即可排除故障> V設(shè)備廠商派專(zhuān)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(shí)狀態(tài)級(jí)別劃分方式l級(jí)(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(cè)參數(shù)未出現(xiàn)異 常。此外，由于人為因素造成的A、 B、 C類(lèi)設(shè)備故障、參數(shù)異常，經(jīng)在船人員簡(jiǎn)單處理 即可排除的，可同樣視船舶狀態(tài)為"很好"級(jí)別。2級(jí)(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(jiǎn)單維護(hù)、修理，但不影響 船舶任務(wù)的執(zhí)行。具體來(lái)說(shuō)，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時(shí)狀態(tài)處于2級(jí)(良好級(jí)別) 5>通過(guò)保養(yǎng)維護(hù)即可排除的A、 B、 C類(lèi)設(shè)備故障 >通過(guò)更換相應(yīng)備件即可排除的C類(lèi)設(shè)備故障3級(jí)(橙)，可接受狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)存在缺陷隱患，但暫時(shí)不影響結(jié)構(gòu)安全，無(wú)需即 時(shí)進(jìn)行修理，但在船人員需保持對(duì)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(shí)仍能勉強(qiáng)航行。具體來(lái)說(shuō)，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時(shí)狀態(tài)處于3級(jí)(可接受級(jí)別) >通過(guò)更換相應(yīng)備件即可排除的A、 B類(lèi)設(shè)備故障 >通過(guò)市購(gòu)配件、或?qū)I(yè)人員上船維修才能排除的C類(lèi)設(shè)備故障 4級(jí)(紅)，不可接受的狀態(tài)。船體結(jié)構(gòu)存在不足或缺陷，對(duì)結(jié)構(gòu)安全有影響。部分 重要機(jī)械設(shè)備無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，需立即進(jìn)行修理，或更換部件。船舶無(wú)法航行。具體來(lái)說(shuō)，船舶設(shè)備出現(xiàn)如下故障可視為即時(shí)狀態(tài)處于4級(jí)(不可接受級(jí)別) >必須通過(guò)市購(gòu)配件并更換方能排除的A、 B類(lèi)故障 >必須通過(guò)設(shè)備廠商派專(zhuān)業(yè)人員上船維修方能解決的A、 B類(lèi)故障 >必須通過(guò)進(jìn)廠、進(jìn)塢維修方能解決的A、 B類(lèi)故障實(shí)際上，等級(jí)劃分原則可由下表清晰反應(yīng)表1等級(jí)劃分原則表X^佳修策略等級(jí)IIIIIIIVVVI基本設(shè)備單元i5^^^^A「1 i23444B123444C1223445.即時(shí)狀態(tài)等級(jí)劃分中幾個(gè)問(wèn)題的處理1) 多個(gè)相同設(shè)備互為備用的情形在滾裝運(yùn)輸船上，兩個(gè)或兩個(gè)以上設(shè)備同時(shí)存在互為備用的情形主要有b. 兩臺(tái)主機(jī)；c. 兩套齒輪箱+軸系+推進(jìn)器；d. 兩臺(tái)發(fā)電機(jī)；e. 兩臺(tái)柴油機(jī)副機(jī)等。在船舶航行過(guò)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(shí)狀態(tài)評(píng)估，則問(wèn)題過(guò)于復(fù)雜，而且也沒(méi)有必要。2) 幾個(gè)不同類(lèi)型故障同時(shí)出現(xiàn)的情形在對(duì)船舶進(jìn)行即時(shí)狀態(tài)評(píng)估時(shí)，很有可能出現(xiàn)幾個(gè)重要度不同的基本設(shè)備單元同時(shí) 出現(xiàn)故障，且故障對(duì)應(yīng)的維修策略不同的情形。在此情形下，狀態(tài)等級(jí)應(yīng)按最差等級(jí)進(jìn) 行評(píng)定。3) 確定基本設(shè)備單元的問(wèn)題即時(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng)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(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng) 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(duì)性維修策略為前提，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)、設(shè)備 的部分。下面以發(fā)配電系統(tǒng)的即時(shí)狀態(tài)評(píng)估方法，對(duì)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)評(píng)估方法展開(kāi)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(gè)主要設(shè)備，監(jiān)測(cè)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(gè)整體，而無(wú)需考慮模塊劃分 問(wèn)題。對(duì)于模塊跳轉(zhuǎn)(調(diào)用)問(wèn)題，僅在某種特定情況下(電壓異常、頻率正常、主開(kāi) 關(guān)脫扣且頻率調(diào)節(jié)電阻值正確時(shí))，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(hào)、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(wú)線電通訊、導(dǎo)航等設(shè)備。 船上一般設(shè)有兩臺(tái)三相交流同步發(fā)電機(jī)，采用相復(fù)勵(lì)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(tái)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行供電，另一臺(tái)作為備用，可釆用斷 電轉(zhuǎn)換機(jī)組或經(jīng)過(guò)并車(chē)轉(zhuǎn)換機(jī)組運(yùn)行。在離靠碼頭時(shí)，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(lái)接收和分配船舶電能，并對(duì)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量和調(diào) 整等工作的設(shè)備。它是由各種開(kāi)關(guān)、保護(hù)電器、測(cè)量?jī)x表、調(diào)節(jié)和信號(hào)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(duì)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(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作，進(jìn)行聲光報(bào)警或切 斷故障)。3. 測(cè)量和顯示系統(tǒng)的各類(lèi)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(hào)指示。 船艇配電是通過(guò)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?？偱潆姲迳显O(shè)有電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)、絕緣、整步等測(cè)量?jī)x表 及絕緣監(jiān)測(cè)儀。對(duì)于發(fā)電機(jī)的主開(kāi)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(guò)載預(yù)報(bào)指示。配電開(kāi)關(guān)一般具有短路和過(guò)載保護(hù)。舵機(jī)配電開(kāi)關(guān)一般只設(shè)短路保 護(hù)。通過(guò)逆功率繼電器對(duì)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(dòng)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(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)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(duì)220V用
電設(shè)備供電。風(fēng)機(jī)、油泵分電箱通過(guò)分勵(lì)脫扣裝置開(kāi)關(guān)供電，應(yīng)急時(shí)可在駕控臺(tái)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(guò)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(jiàn)圖2和圖3.根據(jù)主開(kāi)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(lái)判斷導(dǎo)致 主開(kāi)關(guān)脫扣的具體原因電流過(guò)流脫扣是較常見(jiàn)的情況，電流脫扣分為長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)和瞬時(shí)脫扣三種情況。 主開(kāi)關(guān)脫扣前，當(dāng)過(guò)電流報(bào)警裝置報(bào)警時(shí)，可初步判斷是由于系統(tǒng)過(guò)載而造成的長(zhǎng)延時(shí) 脫扣。系統(tǒng)的電流情況發(fā)生異常。檢查發(fā)電機(jī)過(guò)電流的報(bào)警裝置是否報(bào)警，若報(bào)警，則 說(shuō)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(cè)是否報(bào)警，若報(bào)警，則說(shuō)明380V 負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，則應(yīng)斷開(kāi)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(shí)，報(bào)警裝置報(bào)警，則說(shuō)明該項(xiàng)負(fù)載異常；檢査220V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測(cè)是否報(bào)警， 若報(bào)警，則說(shuō)明220V負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，首先應(yīng)檢查變壓器是否正常，若正常，再斷 開(kāi)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(shí)，報(bào)警裝置報(bào)警，則 說(shuō)明該項(xiàng)負(fù)載異常；若系統(tǒng)沒(méi)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(shí)更換，若熔斷器沒(méi)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(kāi)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(lì)磁電流的情況，若勵(lì)磁電流正常，則說(shuō)明是發(fā)電機(jī)自身 的問(wèn)題；若勵(lì)磁電流異常，再根據(jù)勵(lì)磁電流的波形，若勵(lì)磁電流的波形發(fā)生異常，則說(shuō) 明是勵(lì)磁機(jī)工作異常；若勵(lì)磁電流波形正常，則說(shuō)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(kāi)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(shuō)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(kāi)關(guān)脫扣，則為過(guò)電流短延時(shí)或瞬時(shí)脫扣。此時(shí)，由于電流短時(shí)間變大，電流報(bào)
警裝置來(lái)不及報(bào)警主開(kāi)關(guān)就已脫扣。在并車(chē)情況下，主開(kāi)關(guān)脫扣，首先檢查兩臺(tái)發(fā)電機(jī) 中哪臺(tái)發(fā)電機(jī)報(bào)警，然后調(diào)節(jié)并車(chē)電抗器，如果調(diào)節(jié)并車(chē)電抗器無(wú)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(chē)情況下主開(kāi)關(guān)脫扣，首先檢查配電板上的電網(wǎng) 絕緣監(jiān)測(cè)儀的電阻是否正常，如正常，則說(shuō)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(cè)是否報(bào)警，若報(bào)警，則說(shuō)明380V負(fù)載的絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，則應(yīng) 斷開(kāi)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(shí)，報(bào)警裝置報(bào)警， 則說(shuō)明該項(xiàng)負(fù)載異常；檢查220V系統(tǒng)絕緣電阻監(jiān)測(cè)是否報(bào)警，若報(bào)警，則說(shuō)明220V負(fù) 載的絕緣出現(xiàn)問(wèn)題，首先應(yīng)檢查變壓器是否正常，若正常，再斷開(kāi)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(shí)，報(bào)警裝置報(bào)警，則說(shuō)明該項(xiàng)負(fù)載異常；若 系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警，則可能是主開(kāi)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(shí)狀態(tài)評(píng)估方法，包括下列步驟1)對(duì)船舶及各設(shè)備劃分系統(tǒng)，對(duì)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(duì)步驟1)劃分的各子系統(tǒng)，確定其主要功能；3)在船舶各測(cè)點(diǎn)處安裝傳感器，以實(shí)時(shí)采集即時(shí)狀態(tài)評(píng)估所需要的各參數(shù)，并通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到即時(shí)狀態(tài)評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)其在不同船舶工況下的閾值進(jìn)行標(biāo)定；5)對(duì)步驟1)確定的每個(gè)基本設(shè)備單元，設(shè)定其基本故障模式，并對(duì)各個(gè)基本故障模式進(jìn)行影響分析，同時(shí)對(duì)各基本設(shè)備單元的重要度進(jìn)行分析；6)對(duì)步驟1)確定的各子系統(tǒng)，確定其故障診斷流程，對(duì)各子系統(tǒng)建立由功能無(wú)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(guò)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(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；9)對(duì)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(shí)狀態(tài)評(píng)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(shí)工況信息，對(duì)各系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)是否異常；11)經(jīng)過(guò)步驟9)的功能檢查和步驟10)的參數(shù)監(jiān)測(cè)分析，如果判斷有功能無(wú)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(shí)狀態(tài)評(píng)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(shí)狀態(tài)等級(jí)評(píng)定方法及相關(guān)細(xì)則，最終給出系統(tǒng)的即時(shí)狀態(tài)評(píng)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(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滾裝運(yùn)輸船的即時(shí)狀態(tài)評(píng)估方法，主要通過(guò)部分設(shè)備監(jiān)測(cè)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(guò)狀態(tài)評(píng)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(shí)狀態(tài)評(píng)定值。利用本發(fā)明提出的方法建立的滾裝運(yùn)輸船即時(shí)狀態(tài)評(píng)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?？康母劭凇⒋a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(hào)G05B23/02GK101149621SQ200710150130
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:天津大學(xué)