1.李天池 2.周阳 3.张健
2.中国船舶集团公司第七〇三研究所
摘要：旋转机械是许多船舶动力装置的关键的装备，其中设备状态和安全性直接关联到船舶航行的安全，为了确保船舶能够安全正常通行，以及当前船舶动力装置故障诊断系统的不足，针对此缺点，开发研究了集监测诊断技术、数据信息技术库、网络数据库技术以及组态软件技术的故障诊断系统。该故障诊断系统只需要对配置文件进行少量的修改，实现对不同船舶动力装置进行相关的监测诊断，其灵活性和可扩展性在一定程度上增强。
关键词：旋转机械；可组态；故障诊断；船舶动力装置
引言：在船舶动力装置的大型化、自动化、高速化和复杂化程度在不断提高，故障诊断和维修难度也随之逐渐增加。以往的依靠有关技术人员力量进行检测和故障诊断方式，实际需求已经得不到满足。因此，需要使用先进的状态监测和故障诊断技术，对船舶动力装置进行全面的在线监测和故障诊断，为了将事故发生的可能性降低，保证船舶动力装置能够安全运行具有重要的作用。目前已有部分故障诊断系统，能够在应用到船舶动力装置上，但通常诊断对象具有特定性，其实用诊断方法也比较单一。而船舶动力装置，结构复杂多变，种类繁多，造成了现有故障诊断系统的使用具有一定的限制。
一、可组态在线系统需求研究分析
在船舶动力装置的运动特性和故障表现进行深层次的分析中，我们能够知道，可组态智能故障诊断系统具有功能：
1）软硬件分离。在可组态的系统软件和硬件需求中，是要求系统软件功能不受终端相关的硬件平台的变化而产生影响，用户更换硬件后经过简单的安装和配置能够将系统重新运行。
2）系统分析诊断功能可以定向制定。由于船舶动力装置设备多，不同设备，其振动分析诊断手段也各不相同，所以，系统允许用户添加删除连接在系统中的设备数目，与此同时，能够连接在系统中的设备的振动测点，以及工艺车间进行相关配置更改，能够选在分析诊断模块中选择，完成组态工作完成后，可以对系统打包后再进行发布。
3）海量数据优化管理。对于大型船舶而言，其振动测点多，而且需要长时间保存数据。为了了解设备的运行状况，进而实现设备的状态监测，并正确进行故障诊断，因此，需要对大量的数据进行优化管理。
4）系统权限管理。包含系统登录和密码管理。该功能能够保障系统的稳定运行以及确保数据安全。系统按照最终使用方相关的管理要求对不同岗位、用户以不同的授权，以方便各个不同岗位的操作人员能够方便的使用该系统，
5）系统维护减少。系统自身是可靠的能长时间的运行，再出现软件故障后，能够自动重启。出现硬件故障后，能自动提醒运行人员进行，硬件的更换。
6）系统可扩展。系统具有较强的扩展性，兼容其他平台。
7）远程访问功能。授权用户可以在船舶局域区域网内，或任何能够访问网络的地方，通过Web方式进入振动监测和故障诊断系统，以达到监视诊断船舶动力装置的运行状态。
二、系统体系结构
2.1系统网络拓扑结构
本系统采用Internet广域网络技术在船舶内部，组建局域网。并通过无线网络与Internet相连接，可组态监测系统分布于数据与应用服务之间。服务器在船舶局域网内，数据采集工作站从船舶动力设备中传输过来，对传感器内采集各种运行数据进行相关处理并按照要求进行整理，通过高速区域网发送至服务器，分别存放于实时数据库和历史数据库中，以便远程监测诊断系统的正常使用。
2.2数据采集器
数据采集器采用跟踪抗混滤波技术对信号进行低通滤波。跟踪抗混滤波技术采用的是特殊设计的八阶椭圆低通滤波器。该滤波器的拐点频率可通过改变脉冲频率，进行相应的设定。
2.3缓冲接口
设计系统软硬件，缓冲接口的主要目的是为了确保数据采集器和应用服务器之间机密连接。因此，缓接窗口的主要目的是实现采集器与数据库服务器之间能够进行稳定的数据传输。并且，在收到数据包后，对数据进行解析，满足对缓冲接口需求，保证其实时性和数据完整性的要求。本文系统依照于TCP/IP协议中，SOCKET编程的基本原理，使用Delphi自带的TClicentSock-et模型设计了该缓冲接口层，，满足了诊断数据传输的实时性和完整性要求。在缓冲接口设计中上位机作为客户端，在需要传输数据时，向下为其请求建立连接，而下位机作为SOCKET通讯的服务器，在接收到上位机得请求后上位机能够传递数据。
三、系统软件功能的设计实现
3.1对诊断功能的设计分析
根据系统体系结构，设计了Web系统、监测子系统诊、断处理子系、数据库伺服系统以及系统组态和再发布子系统。Web系统提供，人机交互见面，测量子系统提供，FFT、SFFT、轴心轨迹、趋势分析、起停分析和小波分析等分析诊断模块，以提供用户分析基础的运行状态并进行超限报警。诊断处置仔系统帮助用户确定设备故障的性质、程度、具体类别和部位。
3.2系统组态设计
在船舶动力装置中，有大量的旋转机械设备。对于每一台设备的监测要求以及诊断手段，都各不相同。所以，对于船舶动力设备的智能化故障诊断系统，需要对其不同的设备提供不同类型的监测方案，在对诊断工具传统的状态监测和故障诊断系统时进行分析时，针对某一具体的设备，其测量点布置数据和采集管理工作，与硬件密切相关。不仅能良好的对船舶动力装置中复杂多变的情况进行反应，而工控组态软件在公共领域的成功应用，则为组态式监测诊断软件的开发提供了优秀的的思路。平台软件与其他应用软件的区别在于，其工作部件是能够自己选择的，并且参数也是不限定的，能够自行选择的。用这种柔性化方法开发的工具软件开发效率比较高，并且能在外部环境变化是及时作出反应。
四、系统实现
本系统已实现并且投入运行，通过这样一套系统可以将船舶动力装置系统中的若干重要设备运行能力强化。如主推进汽轮机汽轮机、汽轮给水机组等与船舶安全运行的核心设备相关的进监测管理，这不仅有利于及时发现设备故障，而且还能够将运行数据进行长期的储存，用于分析设备的运行方向，对设备运行状态进行初步评估，从而对设备安全稳定运行起保障作用。
结束语：本文根据船舶动力装置监测诊断系统的发展方向，采用Web的三层分布是应用程序，实现了船舶动力装置可远程监测和诊断系统。该监测诊断系统在于组态软件技术，不需要编程的改动，只需要对少量配置文件进行少量的修改，就能够实现对不同船舶动力装置进行监测诊断。
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