【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶检测，具体为一种船舶主机监测方法。
技术介绍
1、船舶主机，即船舶动力装置，是为各类船舶提供动力的机械。船舶主机及其附属设备为船舶提供推进动力，是全船的心脏。目前，主机主要有蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等五类。现代运输船舶的主机以柴油机为主，在数量上占绝对优势。蒸汽机曾经在船舶发展史上起过重要作用，但目前几乎全被淘汰。汽轮机在大功率船上长期占有优势，但也日益为柴油机所取代。燃气轮机和核动力装置仅为少数船舶所试用，尚未得到推广。船舶主机的健康状态对船舶安全运行至关重要，而如何实时高效准确的监测船舶主机是否正常运行，则是目前的一个难题。
2、柴油机由于燃烧质量、密封状态等因素将引起各气缸气体压力的差异, 使得其输出扭矩发生变化，从而引起瞬时转速的波动。一个工作周期内瞬时转速的波动与各缸的喷油、磨损、进气等情况有直接关系。正常工况下各缸动力性能基本一致，柴油机运转平稳，各缸转速波动虽有差异但在一个稳定范围内，并呈现某种规律性。当某个气缸工作不正常时，动力的一致性遭到破坏，柴油机瞬时转速波动信号就会产生变形。
3、瞬时转速可以反应发动机运行状态。影响瞬时转速的故障因素包括：低压油路进空气或不供油、喷油泵供油量太小或不供油、供油提前角过大或过小、喷油器喷油雾化质量差、调速器工作不稳或转速达不到要求、负载不稳、燃烧室组件密封性降低、传动组件间隙变大产生冲击、飞轮齿面误差等。
技术实现思路
1、为解决当前存在技术问题，本专利技术的主要目的
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种船舶主机监测方法，包括以下步骤：
3、s1.采集船舶主机瞬时转速和平均转速：
4、通过安装在船舶主机飞轮上的转速传感器测量和数据采集卡采集得到某一时刻某一角度的瞬时转速 n；并测量得到平均转速；
5、s2.对所述船舶主机瞬时转速和平均转速进行数据处理，得到瞬时转速平均波动率；
6、s3.根据瞬时转速平均波动率计算故障特征参数 k；
7、s4.根据故障特征参数 k判断船舶主机的健康状况，并判断故障的严重程度。
8、所述步骤s2中具体包括：
9、s21. 计算瞬时转速波动率；
10、（1）
11、式中， n为瞬时转速，为平均转速；
12、s22. 计算船舶主机的瞬时转速平均波动率 vi；
13、（2）
14、式中，、为飞轮曲轴的不同角度。
15、所述步骤s3中具体包括：
16、s31.在船舶主机的正常工作状态下，计算得到正常工作状态下的瞬时转速平均波动率；
17、s32.通过s22中瞬时转速平均波动率公式，计算船舶主机在当前瞬时状态下的瞬时转速平均波动率；
18、s33.计算瞬时转速平均波动率变化量；
19、（3）
20、s34.计算故障特征参数 k：
21、将瞬时转速平均波动率变化量的极差作为故障特征参数 k；
22、（4）
23、式中，、分别为多个不同的中的最大值和最小值。
24、所述步骤s4中具体包括：根据故障特征参数 k判断船舶主机的健康状况；当 k值小于或等于阈值 y时，说明船舶主机的工作状态正常；当 k值大于阈值 y时，说明船舶主机的工作状态异常，存在故障；且当 k值大于阈值 y的同时 k值越大则说明船舶主机的故障严重程度越高。
25、或者所述步骤s4中当出现船舶主机负载变化导致船舶主机对各缸供油量进行等量调节时，虽然各缸做功能力都发生变化，但各缸工作状态变化均匀且处于合理范围，当 k值近似为零时，特征参数变化量相等，船舶主机的工作状态正常；当 k值大于零时，说明各气缸组峰值变化出现明显差异，此时至少存在一个气缸相对于其他气缸组做功能力出现明显的跳变，此时气缸出现故障、做功能力下降；并且， k值越大，说明某一气缸组做功能力下降的越明显，即故障缸的故障程度越高。
26、在实际故障诊断过程中，对于当前待诊断的工作状态所处的工况，存在两种情况：存在同一工况下故障模拟实验数据，包含正常状态、漏油状态和熄火状态的瞬时转速数据；只含有同一工况下的正常数据；两种情况给出的诊断结果并不相同；
27、其中，包含故障实验数据的工况下，能够根据不同状态下瞬时转速信号统计 k值的分布范围，利用3准则建立属于三种状态的隶属度函数，将当前待诊断状态瞬时转速计算得到的故障特征参数 k带入到隶属度函数中，得到当前状态属于正常状态、漏油状态和熄火状态的隶属度a,b,c；只包含正常数据的工况下，通过统计正常状态 k值的分布规律，建立属于正常状态的隶属度函数，计算出当前状态下属于正常状态的隶属度[a]。
28、包含同一工况下故障实验数据的诊断步骤：
29、计算任意圈瞬时转速平均波动率与标准状态差值，统计极差，作为故障特征参数 k1；带入到各状态隶属度函数中计算出属于正常状态、漏油状态和熄火状态的隶属度[a1,b1,c1]；
30、只有同一工况下正常数据的诊断步骤：
31、计算出当任意圈的瞬时转速平均波动率与标准值差值，极差为 k1；带入到属于正常状态的隶属度函数中得到正常状态隶属度[a1]；
32、当出现漏油或熄火故障时，瞬时转速产生异常的同时主机振动也相应有所表现；从机理层面故障对瞬时转速与振动的影响相对同步，对于瞬时转速的机器学习模型与振动信号相同，均为支持向量模型、决策树模型、knn算法模型与随机森林模型。...
【技术保护点】
1.一种船舶主机监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤S2中具体包括：
3.根据权利要求2所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤S3中具体包括：
4.根据权利要求3所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤S4中具体包括：根据故障特征参数K判断船舶主机的健康状况；当K值小于或等于阈值Y时，说明船舶主机的工作状态正常；当K值大于阈值Y时，说明船舶主机的工作状态异常，存在故障；且当K值大于阈值Y的同时K值越大则说明船舶主机的故障严重程度越高。
5.根据权利要求3所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：或者所述步骤S4中当出现船舶主机负载变化导致船舶主机对各缸供油量进行等量调节时，虽然各缸做功能力都发生变化，但各缸工作状态变化均匀且处于合理范围，当K值近似为零时，特征参数变化量相等，船舶主机的工作状态正常；当K值大于零时，说明各气缸组峰值变化出现明显差异，此时至少存在一个气缸相对于其他气缸组做功能力出现明显的跳变，此时气缸出现故障、做功能力下降；并且，K值越大，说明
6.根据权利要求5所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：在实际故障诊断过程中，对于当前待诊断的工作状态所处的工况，存在两种情况：存在同一工况下故障模拟实验数据，包含正常状态、漏油状态和熄火状态的瞬时转速数据；只含有同一工况下的正常数据；两种情况给出的诊断结果并不相同；
7.根据权利要求6所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种船舶主机监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤s2中具体包括：
3.根据权利要求2所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤s3中具体包括：
4.根据权利要求3所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：所述步骤s4中具体包括：根据故障特征参数k判断船舶主机的健康状况；当k值小于或等于阈值y时，说明船舶主机的工作状态正常；当k值大于阈值y时，说明船舶主机的工作状态异常，存在故障；且当k值大于阈值y的同时k值越大则说明船舶主机的故障严重程度越高。
5.根据权利要求3所述一种船舶主机监测方法，其特征在于：或者所述步骤s4中当出现船舶主机负载变化导致船舶主机对各缸供油量进行等量调节时...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云军，于书强，龚凯，魏翔，易果，魏春江，刘俊，江雯，万冠华，李文强，
申请(专利权)人：武汉德尔达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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