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[摘 要]船舶动力作为船舶的心脏，是船舶获取机械能、电能、和热能的机械设备，它是否可以安全稳定的运行，是船舶能不能安全运行的关键。现如今为了避免突发性故障停机造成的危害人民生命以及损害经济利益的安全事故发生，可以采用在线状态监测和故障诊断技术，对船舶动力装置运行状态发生故障征兆做出及时的分析。
[关键词]船舶动力装置；状态监测；故障诊断
中图分类号：F407.474 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0347-01
1 前言
船舶动力经历了蒸汽动力、内燃动力、燃气动力、核动力以及混合动力几种具有代表性的动力类型。主要是通过直接传动或者间接传动的形式为船舶提供源源不断的动力，满足船舶各种动力以及生产生活需要。然而受到经济大环境、技术进步、社会发展趋势等因素的影响，船舶动力装置也发展迅猛。本文主要分析船舶常规动力装置的技术发展变化及趋势，重点分析了几种新型动力装置的应用情况和发展趋势。
2 船舶动力装置的发展趋势
2.1 柴油机动力装置的发展
（1）柴油机混合动力系统是柴油机未来的发展方向。它主要包括柴-燃、柴-电、柴-电/燃气轮机推进系统等。其中最简单的系统是以柴油动力系统为主。在柴油动力系统的基础之上采用轴带发电机和可调桨配置来实现整艘船舶的动力推进。当船舶在航行过程中遇到故障停车时，主推进柴油机停止工作轴带电动机驱动螺旋桨低速航行，从而能够保证船舶的正常航行。目前此系统主要被运用到单机单桨系统的船舶，主要用于集装箱和多用途货船、化学品船。目前最先进的混合动力系统一般运用在多工况工程船上。（2）大型客船、滚装船的航速趋高，高速货运船舶的出现促进了大功率中速机的开发。中速机由于单机功率增大，油耗降低，可靠性提高，加上其尺寸小、重量轻的固有特点，故在客船、滚装船及高速货船等船上已获得广泛的应用和发展（3）强化、低耗、可靠、低排放仍是今日柴油机发展的基本目标，环境保护使柴油机动力系统向低排放发展。
2.2 燃气轮机动力系统的发展
高速船的发展为燃气轮机动力装置带来了生机，随着大型客船的航速趋高，促进了喷水推进系统向大功率方向发展，燃气轮机驱动喷水推进装置重量轻、功率大、动力响应性好，配上柴油机组成联合动力装置，可克服低工况油耗高的缺点，是高速船最合适的动力装置。未来在高速船领域内对喷水推进装置的需求必将扩大，而增大功率、提高效率、减轻质量将成为喷水推进装置的发展趋势，随着整个系统的进一步优化喷水推进，燃气轮机将会更广泛地应用于各类船舶。
2.3 电力推动系统的发展
随着技术的进步，交流变频调速技术得到迅速发展，从而使得电力推进系统具有布置方便、工作噪声低、节能、易于实现自动控制等优点，在船舶电力推进系统中得到越来越广泛的应用。在电推进动力系统中吊舱式电力推进系统是当今备受关注和重视的推进方式。吊舱式电力推进是一种全方位转动的装置，电动机直接驱动螺旋桨，具有良好的操作性能和很高的推进效率。而且它由于不需要轴承等辅助推力设备，能够大大地减小整个动力机的空间，减轻了自身重量，降低了噪声和振动的大小。
3 船舶动力装置状态监测与故障诊断的方法
船舶动力系统复杂，装置其原理涉及电子、器械、化学、物理等多领域。
3.1 直接测量
初期的船舶故障通过对仪表、仪器看、听、摸等方法直接测量诊断对象的有关运行状态。如果运行状态不在正常的变化范围内则判断其将要或者已经发生故障。虽然方法简单，但是容易发生失误。
3.2 在数学模型上进行讨论
能进一步的将船舶运动的实时情况进行分析。如：状态估计法、过程参数估计法，主要是利用系统的状态和参数变化的特点建立精确的数字模型。
3.3 传统故障诊断
故障树推理法具有故障传播层次性的特点，根据诊断对象结构、功能间的相互關系，做出因果的推理。船舶动力装置的故障原因一般都在大的故障事件之中，对发现的故障事件进行逐级排查确定故障原因。故障树的诊断仿佛符合人类逻辑思维能力，容易被多数人理解。
3.4 数据诊断法
通过对各种模式的统计识别，包括：信息特征选择、维数压缩，在各种距离的聚类上建立分析方法，然后对故障原因进行诊断。如：Bayes分类器。
3.5 综合推理法
在模糊数学的基础上，利用对各种特征量设备的综合统计，通过人脑思维中的模糊逻辑，得出对故障原因的分析。
3.6 神经网络方法
利用计算机系统模拟人脑的结构和功能，通过物理上可实现的器件构成一种虚拟的神经系统，可以模拟人的工作过程，具有很强的输入、输出非线性映射性。
3.7 模拟专家系统方法
可以将人类专家获得的知识和经验变成程序输入到计算机里，是计算机可以利用这些程序对故障原因进行分析，包括：知识输入系统、知识库、推理机和输出系统。可以把许多专家的知识集中到一起，使得计算机系统的诊断处理能力高速、有效。这已经成为故障争端系统研发中的重要组成。
3.8 进行多种方法的融合
如果将以上叙述的故障诊断方法进行系统的优化和结合，这样就可以扬其所长避其所短，超常的发挥诊断效果。如：模拟专家系统与神经网络的结合等。
4 船舶主机常用的监测与诊断技术
船舶主机故障诊断技术主要是：热力参数监测、瞬时转速监测、振动监测、油液监测。利用热力参数的变化对船舶的动力装置工作状态做出一个判断，主要是对排气温度、转速、冷却水进出口温度等进行分析。重点是可以对船舶柴油机的性能做出判断。船舶主机的瞬时转速波动能把机器是否正常工作的状态反映出来，通过对此数据的分析，就可以诊断出机器故障的原因。利用船舶主机表面发发出的振动信号也是可以诊断器械故障的原因。润滑油是早船舶主机中循环流动的，润滑油质量的变化以及它所含的杂志可以表面零件磨损情况以及类型和程度。
船舶动力装置监测诊断也是有难点的，因为船舶动力装置设备组成复杂，很难有与之相适应的的模型来研究，而且船舶动力装置的故障一个可能引起多个前兆，关系不确定判断比较模糊。由于船舶动力装置工作环境的特殊性，许多有效的信号都不能及时的传达，内部部件相近相互影响，让一些故障部件的特殊信号混淆，难以分辨，这样就对船舶动力装置故障的诊断增加了难度。
5 结束语
故障诊断就是当一个系统的状态偏离了原先规定的正常的工作状态，使得系统失去它的某些功能，很多研究说明，船舶动力装置故障诊断技术是多种经验结合现代技术进行及时的诊断，它定会向着网络化、实时在线诊断方面发展，在这点上应该吧适合船舶动力装置故障诊断的专用新型程序作为重点。利用各种状态的信息，对其进行多源信息的结合和综合分析，对故障原因进行及时的判断。而且网络化是现代故障诊断技术发展的一个必要方向，利用网络实现资源共享，将各种的故障诊断数据系统结合起来，这样可以减少人员经济的投入，减少投资，为企业带来效益，也加快企业现代化管理的进程。
参考文献
[1] 丁建鹏.主机涡轮增压器常见故障分析[J].中国水运（上半月），2010（11）.
[2] 秦立新.船舶综合电力推进系统的发展与应用[J].舰船科学技术，2009（31）：42-45.
[3] 沈锦康，陈伟忠.混合动力在深海作业多用途工作船上的前景展望[J].江苏船舶，2010，27（4）.
作者简介
姓名：邵炳新，身份证号：370685199001111310；
姓名：鲍春华；身份证号：140622198702264237。
[关键词]船舶动力装置；状态监测；故障诊断
中图分类号：F407.474 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0347-01
1 前言
船舶动力经历了蒸汽动力、内燃动力、燃气动力、核动力以及混合动力几种具有代表性的动力类型。主要是通过直接传动或者间接传动的形式为船舶提供源源不断的动力，满足船舶各种动力以及生产生活需要。然而受到经济大环境、技术进步、社会发展趋势等因素的影响，船舶动力装置也发展迅猛。本文主要分析船舶常规动力装置的技术发展变化及趋势，重点分析了几种新型动力装置的应用情况和发展趋势。
2 船舶动力装置的发展趋势
2.1 柴油机动力装置的发展
（1）柴油机混合动力系统是柴油机未来的发展方向。它主要包括柴-燃、柴-电、柴-电/燃气轮机推进系统等。其中最简单的系统是以柴油动力系统为主。在柴油动力系统的基础之上采用轴带发电机和可调桨配置来实现整艘船舶的动力推进。当船舶在航行过程中遇到故障停车时，主推进柴油机停止工作轴带电动机驱动螺旋桨低速航行，从而能够保证船舶的正常航行。目前此系统主要被运用到单机单桨系统的船舶，主要用于集装箱和多用途货船、化学品船。目前最先进的混合动力系统一般运用在多工况工程船上。（2）大型客船、滚装船的航速趋高，高速货运船舶的出现促进了大功率中速机的开发。中速机由于单机功率增大，油耗降低，可靠性提高，加上其尺寸小、重量轻的固有特点，故在客船、滚装船及高速货船等船上已获得广泛的应用和发展（3）强化、低耗、可靠、低排放仍是今日柴油机发展的基本目标，环境保护使柴油机动力系统向低排放发展。
2.2 燃气轮机动力系统的发展
高速船的发展为燃气轮机动力装置带来了生机，随着大型客船的航速趋高，促进了喷水推进系统向大功率方向发展，燃气轮机驱动喷水推进装置重量轻、功率大、动力响应性好，配上柴油机组成联合动力装置，可克服低工况油耗高的缺点，是高速船最合适的动力装置。未来在高速船领域内对喷水推进装置的需求必将扩大，而增大功率、提高效率、减轻质量将成为喷水推进装置的发展趋势，随着整个系统的进一步优化喷水推进，燃气轮机将会更广泛地应用于各类船舶。
2.3 电力推动系统的发展
随着技术的进步，交流变频调速技术得到迅速发展，从而使得电力推进系统具有布置方便、工作噪声低、节能、易于实现自动控制等优点，在船舶电力推进系统中得到越来越广泛的应用。在电推进动力系统中吊舱式电力推进系统是当今备受关注和重视的推进方式。吊舱式电力推进是一种全方位转动的装置，电动机直接驱动螺旋桨，具有良好的操作性能和很高的推进效率。而且它由于不需要轴承等辅助推力设备，能够大大地减小整个动力机的空间，减轻了自身重量，降低了噪声和振动的大小。
3 船舶动力装置状态监测与故障诊断的方法
船舶动力系统复杂，装置其原理涉及电子、器械、化学、物理等多领域。
3.1 直接测量
初期的船舶故障通过对仪表、仪器看、听、摸等方法直接测量诊断对象的有关运行状态。如果运行状态不在正常的变化范围内则判断其将要或者已经发生故障。虽然方法简单，但是容易发生失误。
3.2 在数学模型上进行讨论
能进一步的将船舶运动的实时情况进行分析。如：状态估计法、过程参数估计法，主要是利用系统的状态和参数变化的特点建立精确的数字模型。
3.3 传统故障诊断
故障树推理法具有故障传播层次性的特点，根据诊断对象结构、功能间的相互關系，做出因果的推理。船舶动力装置的故障原因一般都在大的故障事件之中，对发现的故障事件进行逐级排查确定故障原因。故障树的诊断仿佛符合人类逻辑思维能力，容易被多数人理解。
3.4 数据诊断法
通过对各种模式的统计识别，包括：信息特征选择、维数压缩，在各种距离的聚类上建立分析方法，然后对故障原因进行诊断。如：Bayes分类器。
3.5 综合推理法
在模糊数学的基础上，利用对各种特征量设备的综合统计，通过人脑思维中的模糊逻辑，得出对故障原因的分析。
3.6 神经网络方法
利用计算机系统模拟人脑的结构和功能，通过物理上可实现的器件构成一种虚拟的神经系统，可以模拟人的工作过程，具有很强的输入、输出非线性映射性。
3.7 模拟专家系统方法
可以将人类专家获得的知识和经验变成程序输入到计算机里，是计算机可以利用这些程序对故障原因进行分析，包括：知识输入系统、知识库、推理机和输出系统。可以把许多专家的知识集中到一起，使得计算机系统的诊断处理能力高速、有效。这已经成为故障争端系统研发中的重要组成。
3.8 进行多种方法的融合
如果将以上叙述的故障诊断方法进行系统的优化和结合，这样就可以扬其所长避其所短，超常的发挥诊断效果。如：模拟专家系统与神经网络的结合等。
4 船舶主机常用的监测与诊断技术
船舶主机故障诊断技术主要是：热力参数监测、瞬时转速监测、振动监测、油液监测。利用热力参数的变化对船舶的动力装置工作状态做出一个判断，主要是对排气温度、转速、冷却水进出口温度等进行分析。重点是可以对船舶柴油机的性能做出判断。船舶主机的瞬时转速波动能把机器是否正常工作的状态反映出来，通过对此数据的分析，就可以诊断出机器故障的原因。利用船舶主机表面发发出的振动信号也是可以诊断器械故障的原因。润滑油是早船舶主机中循环流动的，润滑油质量的变化以及它所含的杂志可以表面零件磨损情况以及类型和程度。
船舶动力装置监测诊断也是有难点的，因为船舶动力装置设备组成复杂，很难有与之相适应的的模型来研究，而且船舶动力装置的故障一个可能引起多个前兆，关系不确定判断比较模糊。由于船舶动力装置工作环境的特殊性，许多有效的信号都不能及时的传达，内部部件相近相互影响，让一些故障部件的特殊信号混淆，难以分辨，这样就对船舶动力装置故障的诊断增加了难度。
5 结束语
故障诊断就是当一个系统的状态偏离了原先规定的正常的工作状态，使得系统失去它的某些功能，很多研究说明，船舶动力装置故障诊断技术是多种经验结合现代技术进行及时的诊断，它定会向着网络化、实时在线诊断方面发展，在这点上应该吧适合船舶动力装置故障诊断的专用新型程序作为重点。利用各种状态的信息，对其进行多源信息的结合和综合分析，对故障原因进行及时的判断。而且网络化是现代故障诊断技术发展的一个必要方向，利用网络实现资源共享，将各种的故障诊断数据系统结合起来，这样可以减少人员经济的投入，减少投资，为企业带来效益，也加快企业现代化管理的进程。
参考文献
[1] 丁建鹏.主机涡轮增压器常见故障分析[J].中国水运（上半月），2010（11）.
[2] 秦立新.船舶综合电力推进系统的发展与应用[J].舰船科学技术，2009（31）：42-45.
[3] 沈锦康，陈伟忠.混合动力在深海作业多用途工作船上的前景展望[J].江苏船舶，2010，27（4）.
作者简介
姓名：邵炳新，身份证号：370685199001111310；
姓名：鲍春华；身份证号：140622198702264237。