基于故障诊断的船舶轮机管系自护控制策略研究

船舶轮机管系属于船舶动力系统极为关键的部分，它的运行状况和船舶能否安全航行以及整体性能有着直接的关联。在变化莫测且复杂的海洋环境当中，轮机管系会受到腐蚀、磨损、振动等诸多因素作用，很容易产生各种各样的故障。一旦出现故障，不但会让船舶动力有所降低，致使航行被迫中断，而且还极有可能引发相当严重的安全事故，进而导致十分巨大的经济损失以及人员伤亡情况的发生。所以，怎样才能够做到及时并且精准地诊断船舶轮机管系所出现的故障，并且制定出行之有效的自我保护控制策略，以此来保证其能够稳定且可靠运行，已然成为船舶工程领域里的一项研究重点以及热门话题。

一、船舶轮机管系常见故障类型及原因分析

1.1 泄漏故障

泄露是船舶轮机管系里较为常见的一种故障。它产生的原因有很多，如管系材料在长时间使用进程中，会受海水腐蚀以及化学介质侵蚀等作用，如此管壁就会变得越来越薄，强度也会跟着下降，最终便会出现穿孔泄漏的情况。其次，管系的连接部位，如法兰、焊接处等部位，要是安装工艺不够恰当，又或者是密封件出现老化磨损等状况，很容易造成密封失效，进而引发泄漏。除此之外，船舶在航行期间，要是碰上剧烈的颠簸和振动等情况，同样有可能使管系承受额外的应力，如此薄弱部位也极有可能会发生泄漏的现象。

1.2 堵塞故障

轮机管系里存在不少杂质、污垢、铁锈等沉积物，另外输送介质当中的固体颗粒也易在管道里面积聚，进而致使管系出现堵塞情况。特别是在管径相对较小并且流速也较低的地方，堵塞问题表现得尤为突出。堵塞的发生，一方面会对管系内部介质的正常输送产生影响，使得系统的工作效率有所降低，另一方面还可能让局部的压力出现升高的状况，从而引发其他的各类故障。

二、基于故障诊断的船舶轮机管系自护控制策略

2.1 故障诊断技术

2.1.1 基于传感器监测的故障诊断

将各类传感器安装在船舶轮机管系的关键部位，如压力传感器、温度传感器、流量传感器、振动传感器等等，以此来实时采集管系运行的各项参数。对这些参数加以分析处理后，再和正常运行状态下所设定的阈值进行比对，要是发现参数出现异常情况，那就可以初步推测管系或许存在着故障。例如，当压力传感器察觉到管内压力突然间出现升高或者降低的情况，并且超出正常的范围时，这或许就意味着管系存在堵塞或者泄漏故障；而振动传感器要是监测到管系振动幅值过大，那么就有可能预示着振动故障即将发生。

2.1.2 基于数据分析的故障诊断

利用大数据分析手段，深入挖掘轮机管系在长时间运行期间所积累下来的历史数据。通过构建相应的数据模型，去学习管系处于正常运行状况下所呈现出来的数据特征以及模式，一旦实时监测数据和模型预测结果之间出现明显偏差的情况，便能及时察觉到潜在的故障情况。与此结合运用机器学习算法，如支持向量机、神经网络这类算法，可针对故障类型展开分类识别操作，以此提升故障诊断工作的准确性以及效率水平。

2.2 自护控制策略

2.2.1 故障隔离策略

一旦借助故障诊断确认轮机管系的某个部位出现故障，自护控制系统务必要快速施行故障隔离方面的举措。具体而言，依靠对相关阀门开启与关闭状态的把控，把出现故障的管段和那些处于正常状态的管段切实分离开，如此便能够阻止故障朝着更为恶劣的方向不断蔓延开来。比如，在检测过程当中察觉到某一段燃油输送管出现泄漏情况，此时便会自动将该管段两端的阀门予以关闭，进而切断燃油的供应渠道，从而有效避免因燃油泄漏而引发火灾这类更为严重事故的发生。同时，系统还能够切换到备用管系，确保船舶动力系统维持正常的运转状态。

2.2.2 自适应调节策略

依据故障诊断所得到的结果，自护控制系统能够针对轮机管系的运行参数展开自适应性的调节操作。其目的就在于要尽力降低故障给系统性能所带来的不利影响，进而确保船舶能够满足基本的航行方面的需求。比如，在管系出现部分被堵塞的情况，从而致使流量有所下降的时候，该系统是能够自动去对泵的转速做出相应的调节的。如此一来，便可以促使输送压力得以提升，进而维持住介质正常的流量状态。当管系发生振动方面的故障之时，可以通过对设备的运行工况加以调节的方式来应对。具体而言，如降低主机的转速，又或者是调整负载的分配等等，以此来改变激励源的频率，进而有效避免共振情况的发生，同时也能起到减轻管系振动的作用。

2.2.3 智能修复策略

在出现一些相对轻微的故障情况时，自护控制系统有着一定程度的智能修复功能。比如，面对管系表面所存在的轻微腐蚀以及磨损等问题，该系统能够通过注入专门指定的修复材料，进而于故障发生的部位构建起保护膜，或者是实施局部的修复操作，以此来减缓故障后续的发展进程。要是出现因连接部位松动而引发的故障，系统还能够自动去操控相关的执行机构，针对松动的地方予以紧固处理，从而让管系重新恢复到正常的连接状态之中。

结论

本文聚焦于船舶轮机管系常见的故障类型以及产生这些故障的原因，着重对基于故障诊断的自护控制策略展开研究，对其实施办法和应用成效做详尽说明。凭借综合运用先进的故障诊断技术以及智能化的自护控制策略，可切实提升船舶轮机管系的可靠性、安全性以及运行效率，减少运维方面的成本，确保船舶能够安全地航行。不过，伴随船舶技术的持续发展以及海洋环境变得日益复杂，船舶轮机管系在故障诊断与自护控制方面依旧面临着不少挑战。未来，要更加着力于对多源数据融合、深度学习等先进技术加以研究并推广应用，以此提高故障诊断的精准程度以及智能化水准；与此持续对自护控制策略予以优化，增强系统自身的适应能力以及容错性能，从而更好地契合船舶轮机管系实际运行的具体需求，推动船舶工程领域实现持续向前的发展。

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