艦船電力系統(tǒng)故障診斷綜述

劉華龍

（海軍駐四二六廠軍事代表室,遼寧 大連 116000）

艦船電力系統(tǒng)故障診斷綜述

劉華龍

（海軍駐四二六廠軍事代表室,遼寧 大連 116000）

摘要：艦船電氣系統(tǒng)的故障診斷對(duì)于艦船安全保障以及戰(zhàn)斗效能發(fā)揮著重要的作用，一旦艦船文獻(xiàn)問題可以及時(shí)的解決，確保艦船系統(tǒng)有序運(yùn)行的狀態(tài)，本文從艦船電力系統(tǒng)故障診斷進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：艦船電力系統(tǒng)；故障診斷；分析

0　引言

船舶行業(yè)的不斷發(fā)，對(duì)于船舶電力系統(tǒng)質(zhì)量要求更為嚴(yán)格，對(duì)于系統(tǒng)的故障檢測和故障診斷的技術(shù)要求很高，故障檢測是系統(tǒng)存在故障，故障診斷是對(duì)故障檢測的內(nèi)容進(jìn)行診斷定義，這是廣義的診斷，狹義的是指對(duì)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障種類、大小、時(shí)間、具體部位進(jìn)行確定，對(duì)船舶電力系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷是保障系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的技術(shù)保障，不斷的提升電力系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)，電力監(jiān)控系統(tǒng)要不斷的將其性能完善，推進(jìn)電力系統(tǒng)工作效率，確保船舶系統(tǒng)的正常、高效運(yùn)行。

1　電力推進(jìn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能模型

故障診斷功能模型框圖與控制系統(tǒng)功能模型框圖。船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷的建立與容錯(cuò)控制模型的建立，需要做的第一步是找出影響電力推進(jìn)系統(tǒng)影響外部海況的因素，還有需要分析找出電力推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部故障的類型，從而對(duì)系統(tǒng)故障的檢測和診斷提供依據(jù)；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中各種狀態(tài)在操作過程出現(xiàn)的互斥性進(jìn)行分析，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤診斷，可以提供依據(jù)。其中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)測量系統(tǒng)中存在或是發(fā)生傳感器故障就是信號(hào)校驗(yàn)?zāi)K，這是它的基本任務(wù)，將故障中受到污染的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，測量出實(shí)際真實(shí)的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)控制以及人工操作提供有效的數(shù)據(jù)支持。通過處理后的信號(hào)，更加的有利于電力系統(tǒng)分析干擾能力的推進(jìn)，同時(shí)可以提升工況故障的診斷準(zhǔn)確性。校驗(yàn)后的測量信號(hào)是擾動(dòng)分析模塊估計(jì)系統(tǒng)主擾動(dòng)變量，從而可以提供必要的擾動(dòng)控制信息。

預(yù)定的工況分析可以對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前所處的工況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，包括正常工況、異常工況、應(yīng)急工況。工況分析的結(jié)果可以被決策支持模塊接受，在對(duì)當(dāng)前的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行和操作中，決策支持模塊可以為操作人員提供信息決策的信息，提升操作的準(zhǔn)確性。為了避免在操作中，操作人員錯(cuò)誤的設(shè)置操作阻斷模塊，此系統(tǒng)只允許為正確的操作進(jìn)入系統(tǒng)，利用軟件對(duì)于錯(cuò)誤操作的提示，阻斷并且提示錯(cuò)誤的操作。應(yīng)急控制方案的執(zhí)行顯現(xiàn)，是通過應(yīng)急控制模塊將系統(tǒng)處于臨界緊急狀態(tài)，從而進(jìn)入應(yīng)急工況。作為一個(gè)備用的控制方案，容錯(cuò)控制目的是在系統(tǒng)處理異常工況，即非臨界緊急工況的時(shí)候，可以對(duì)某些指標(biāo)指數(shù)仍然可以降低，確保系統(tǒng)在一定的時(shí)間內(nèi)安全運(yùn)行，對(duì)于系統(tǒng)中出現(xiàn)的不同因素的故障和運(yùn)行工況，通常來說，可以采用控制系統(tǒng)重組或重構(gòu)的方法調(diào)整控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或參數(shù)。

2　艦船電力系統(tǒng)故障診斷基本方法

2.1基于數(shù)學(xué)模型的方法

使用這種方法需要建立精確的數(shù)學(xué)模型，這類診斷的代表方法就是使用狀態(tài)估計(jì)法和過程參數(shù)估計(jì)法。模型的選擇要根據(jù)適合的模型診斷，或是根據(jù)過程參數(shù)的變化進(jìn)行選擇。在大型船舶發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈匝間短路故障發(fā)生時(shí)，有其機(jī)械特征和電磁特征，利用數(shù)學(xué)模型可以對(duì)故障進(jìn)行處理分析，提出對(duì)稱分量法的分析和診斷匝間短路故障的方法，同時(shí),這種分析方法也可以對(duì)電流故障（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)在發(fā)生常見短路故障時(shí)）、電壓（瞬態(tài)變化）進(jìn)行分析，可以及時(shí)準(zhǔn)確的分析出故障類型和部位，最大程度上減少故障給電力系統(tǒng)帶來的損失。數(shù)學(xué)模型的方法在艦船結(jié)構(gòu)模型已知的情況下或是動(dòng)態(tài)可建模時(shí)都是可以使用的，并且有很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)學(xué)模型的方法可以對(duì)艦船運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)性和實(shí)時(shí)診斷深入的進(jìn)行反映，不過受到當(dāng)前我國艦船系統(tǒng)中電力設(shè)備不具備通用型，多為專研結(jié)構(gòu)，因此在工程應(yīng)用中建立的數(shù)學(xué)模型很難精確，在工程中使用的范圍也不是很廣泛。

2.2基于故障樹的診斷方法

故障樹分析方法是將艦船電力系統(tǒng)故障分為幾個(gè)大項(xiàng)的事件，一旦故障出現(xiàn)，要逐級(jí)的排出對(duì)故障事件進(jìn)行排除，最后找到故障原因。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，沿著故障樹不斷提問“為什么出現(xiàn)這種現(xiàn)象？”對(duì)故障樹采取啟發(fā)模式進(jìn)行故障的搜索，利用人類的思維模式，因而這樣的方法是容易理解和接受的，在使用故障樹分析法之前，要對(duì)這種方法診斷故障存在的不足之處要了解和掌握：其一，應(yīng)用這種方法的使用時(shí)間長，使用難度大，建樹的過程是復(fù)雜的，因而遺漏和錯(cuò)誤是容易發(fā)生的；其二，在系統(tǒng)建立時(shí)，局部的正確和失誤都是存在的，因而誤差的產(chǎn)生不可避免。

2.3基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是卡可以和其他診斷方法結(jié)合，對(duì)于解決艦船系統(tǒng)中復(fù)雜的設(shè)備診斷取的了很好的效果：自適應(yīng)遺傳算法用于優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，并結(jié)合船舶主機(jī)軸系故障診斷的實(shí)例，能有效克服BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易陷入局部極小點(diǎn)和收斂速度慢等缺陷，計(jì)算速度也明顯改善。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法主要是避免了專家系統(tǒng)故障診斷所面臨的知識(shí)庫構(gòu)造等難題，不需要推理機(jī)的構(gòu)造。

2.4基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的診斷方法

在艦船電力診斷故障系統(tǒng)中，將基于數(shù)據(jù)融合技術(shù)在數(shù)據(jù)模型的檢測層提出自適應(yīng)加權(quán)數(shù)據(jù)融合算法；在特征層提出基于灰色優(yōu)勢(shì)分析的數(shù)據(jù)融合算法；在決策層提出基于D-S證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合算法。這些算法的出現(xiàn)，對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障中一些數(shù)據(jù)的處理問題，可以有效的解決避免，對(duì)于艦船電力系統(tǒng)診斷的特殊性有著較高的適應(yīng)性，對(duì)于系統(tǒng)中存在的不穩(wěn)定性因素可以有效的消除，確保系統(tǒng)出現(xiàn)故障可以精確可靠的診斷出來。這種方法的的瓶頸就是如何保證推理機(jī)制的正確性，降低系統(tǒng)的使用難度和人為影響診斷結(jié)果的影響，提升信息的準(zhǔn)確性。

3　結(jié) 語

做好艦船電氣系統(tǒng)故障診斷，要建立相關(guān)的故障診斷系統(tǒng)，同時(shí)要有專業(yè)的故障維修人員，一旦故障即將發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)提示，維修人員及時(shí)解決，確保艦船在一個(gè)有序高效的環(huán)境下運(yùn)行，因此，選擇一個(gè)適合的電力系統(tǒng)故障的處理方法是非常重要的，本文詳細(xì)的分析了幾個(gè)解決電力系統(tǒng)故障的方法，要根據(jù)故障的不同選擇適合的處理方法，保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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