CN109163890B - 调距桨工作状态的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调距桨工作状态的监测方法，包括：获取正车变距的液压基准数据集；获取倒车变距的液压基准数据集；获取正车变距的电气基准数据集；获取倒车变距的电气基准数据集；在调距桨的怠速转速到调距桨的最大转速过程中，获取振动基准数据集；判断正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，振动基准数据集是否处于标准振动值范围；根据判断结果，确定调距桨是否处于正常工作状态。本发明通过获取的基准数据集合理有效地反映出调距桨的工作状态。

Description

调距桨工作状态的监测方法
技术领域
本发明涉及船舶监测技术，特别涉及一种调距桨工作状态的监测方法。
背景技术
船舶上机电设备的智能化要求日益提高。智能化设备的一个基础功能是设备对自身工作状态的监测评估功能。其中工作状态的评估结果，是智能设备的自主决策控制的重要依据。而对设备进行工作状态评估的基础则是设备的基准数据。
目前，在建立基准数据集时通常考虑以下两个方面：(1)采用何种数据作为基准数据来描述对象设备处于的工作状态；(2)所取的基准数据的数值大小处于何种范围或值能充分、清楚地呈现出对象设备为良好、稳定的工作转态。
在实现本发明的过程中，发明人发现建立调距桨工作转态的基准数据集至少存在以下问题：调距桨是一种船舶动力设备，通常由机械、液压和电气三个子系统构成，机械子系统中包括桨叶、桨毂、轴系和轴承，液压子系统包括液压泵、比例阀等，而电气子系统则包括螺距反馈装置、控制组件以及人机交互组件等。并且调距桨具有较为复杂的正车和倒车工作模式。因此由于调距桨组成的复杂性以及工作模式的多变性，使得建立其的一套全面且能合理反映调距桨工作状态的基准数据集非常困难。
发明内容
本发明实施例提供了一种调距桨工作状态的监测方法，能获取调距桨的液压、电气和机械系统的基准数据集并合理地反映出调距桨的工作状态。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种调距桨工作状态的监测方法，所述方法包括：获取所述调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中所述调距桨的主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到正车变距的液压基准数据集；获取所述调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中所述主泵和所述伺服油路的工作压力的数据，得到倒车变距的液压基准数据集；获取所述调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中所述调距桨主泵电机的电流数据，得到正车变距的电气基准数据集；获取所述调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中所述主泵电机的电流数据，得到倒车变距的电气基准数据集；在所述调距桨的怠速转速到所述调距桨的最大转速过程中，获取所述调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，得到振动基准数据集，所述振动数据包括：振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值；判断所述正车变距的液压基准数据集、所述倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，所述正车变距的电气基准数据集、所述倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，所述振动基准数据集是否处于标准振动值范围；根据判断结果，确定所述调距桨是否处于正常工作状态。
进一步地，所述方法还包括：检测所述调距桨的艉密封油液中的水分含量是否处于标准水分含量范围。
进一步地，所述方法还包括：检测主油箱的油液温度是否处于标准油温范围。
进一步地，所述方法还包括：检测所述主油箱、重力油箱和泄油箱的液位是否处于标准液位范围；若所述主油箱、所述重力油箱和所述泄油箱的液位不处于标准液位范围，则输出报警信号。
进一步地，所述方法还包括：检测进油滤器是否堵塞；若所述进油滤器堵塞，则输出报警信号。
进一步地，所述方法还包括：获取所述调距桨进行变距时，所述调距桨的螺距变化速度；判断所述调距桨的变距过程的螺距变化速度是否处于正常范围。
进一步地，所述方法还包括：检测所述主泵电机的电源是否故障；若所述主泵电机的电源故障，则输出报警信号。
进一步地，所述方法还包括：获取所述中间轴承、所述配油器、所述前艉轴承和所述后艉轴承的温度；若所述中间轴承、所述配油器、所述前艉轴承和所述后艉轴承的温度不在正常温度范围，则输出报警信号。
进一步地，所述方法还包括：在所述调距桨的转速为S∈[Sip，SE]时，所述转速为Sip，Sip+10，Sip+20，Sip+30…，SE；在所述调距桨的转速为S∈(SE，SOS]时，所述转速为S＝SE+5，SE+10，SE+15，SE+20…，SOS，Sip为柴油机怠速时对应的调距桨转速，SE为柴油机额定转速时对应的调距桨转速，SOS为柴油机105％额定转速时对应的调距桨转速。
进一步地，在获取所述调距桨的液压基准数据集、获取所述电气基准数据集和获取所述振动基准数据集之前，包括：控制所述调距桨以正车螺距大于50％的状态持续运行1小时以上。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例从调距桨的液压系统、电气系统和机械系统三个方面获取调距桨的基准数据，并在液压系统中，获取主泵和伺服油路的正车变距的液压基准数据集和倒车变距的液压基准数据集，在电气系统中，获取主泵电机的正车变距的电气基准数据集和倒车变距的电气基准数据集，在机械系统中，获取调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据。本发明获取液压、电气基准数据集时，分别从全倒车到全正车状态的正车变距和全正车到全倒车的倒车变距的两种改变螺距的过程中获取，因此使得本发明建立的液压、电气基准数据集可以合理地反映出调距桨在变距的复杂工作模式时的工作状态，由于调距桨中，主泵和伺服油路的工作压力为液压系统内反映调距桨工作状态的重要指标，因此选取主泵和伺服油路的工作压力作为液压基准数据可以合理的反映出调距桨工作状态，同时本发明在获取机械系统的基准数据时，通过获取调距桨的柴油机怠速时对应的转速到最大转速过程中调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，来反映出调距桨的机械系统的工作状态。在获取到上述基准数据集后，判断正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，振动基准数据集是否处于标准振动值范围，确定出调距桨是否处于正常工作状态，本发明将上述基准数据集作为调距桨的工作状态评估和故障诊断的依据，可合理有效地分析调距桨的故障。同时本发明仅获取主泵和伺服油路的工作压力、主泵电机的电流和调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，通过少量的数据量反映调距桨的工作状态，降低储存的数据量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种调距桨工作状态的监测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种调距桨工作状态的监测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
调距桨具备转速螺距联控、转速螺距分控、恒转速等多种工作模式，由于大多数时间内，调距桨均处于转速螺距联控的工作模式，因此本发明实施例中采用转速螺距联控的工作模式，该种工作模式下，调距桨的转速和螺距受控制手柄的同步控制，即当推动控制手柄时，控制系统会同步发出螺距控制指令和转速控制指令，调距桨螺距和转速会同时发生变化。
图1是本发明实施例提供的一种调距桨工作状态的监测方法的流程图，如图1所示，该方法由上位机执行，包括：
步骤101：获取调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中调距桨的主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到正车变距的液压基准数据集。
具体地，在调距桨变距的过程中，包括三种状态，分别是正车状态、零螺距状态和倒车状态，其中，零螺距状态为调距桨为船舶提供的推力为0的状态，即未变距状态，正车状态为使船舶向前运动的状态，倒车状态为使船舶向后运动的状态，而全倒车状态则为调距桨的螺距对应向前推力最大的时候，此时船舶在调距桨的推力下有向后运动的趋势；全正车状态则为调距桨的螺距对应向后推力最大的时候，此时船舶在调距桨的推力下有前后运动的趋势。
步骤102：获取调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到倒车变距的液压基准数据集。
其中，液压基准数据集为调距桨正车变距或倒车变距过程中采集到的液压系统中各种液压相关参数(如主泵工作压力)数据的集合。
步骤103：获取调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中调距桨主泵电机的电流数据，得到正车变距的电气基准数据集。
步骤104：获取调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中主泵电机的电流数据，得到倒车变距的电气基准数据集。
其中，电气基准数据集为调距桨正车变距或倒车变距过程中采集到的电气系统中各种电气相关参数(如电流)数据的集合。
步骤105：在调距桨的怠速转速到调距桨的最大转速过程中，获取调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，得到振动基准数据集。
在步骤105中，振动数据包括：振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值。
在本发明实施例中，柴油机怠速时相应的调距桨转速则为调距桨的怠速转速，其中调距桨的最大转速为柴油机105％额定转速时对应的调距桨的转速。振动基准数据集则为调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据(如振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值)的集合。
在步骤105之后，可以将步骤101-105中获取的液压基准数据集、电气基准数据集和振动基准数据集存储至上位机中保存，待后续故障分析所用。
步骤106：判断正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，振动基准数据集是否处于标准振动值范围。
步骤106包括，标准液压值范围包括调距桨在正车变距时其主泵和伺服油路正常状态时的工作压力的范围值和调距桨在倒车变距时其主泵和伺服油路正常状态时的工作压力的范围值。标准电气值范围包括调距桨在正车变距时其主泵电机正常状态时的电流的范围值和调距桨在倒车变距时其主泵电机正常状态时的电流的范围值。标准振动值范围包括在调距桨的怠速转速到调距桨的最大转速过程中，前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器正常状态时的振动数据的范围值。
步骤107：根据判断结果，确定所述调距桨是否处于正常工作状态。
步骤107包括：若正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集处于标准电气值范围，振动基准数据集处于标准振动值范围，则可确定出调距桨处于正常工作状态。若正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集不处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集不处于标准电气值范围，振动基准数据集不处于标准振动值范围，则可确定出调距桨处于非正常工作状态。
本发明实施例从调距桨的液压系统、电气系统和机械系统三个方面获取调距桨的基准数据，并在液压系统中，获取主泵和伺服油路的正车变距的液压基准数据集和倒车变距的液压基准数据集，在电气系统中，获取主泵电机的正车变距的电气基准数据集和倒车变距的电气基准数据集，在机械系统中，获取调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据。本发明获取液压、电气基准数据集时，分别从全倒车到全正车状态的正车变距和全正车到全倒车的倒车变距的两种改变螺距的过程中获取，因此使得本发明建立的液压、电气基准数据集可以合理地反映出调距桨在变距的复杂工作模式时的工作状态，由于调距桨中，主泵和伺服油路的工作压力为液压系统内反映调距桨工作状态的重要指标，因此选取主泵和伺服油路的工作压力作为液压基准数据可以合理的反映出调距桨工作状态，同时本发明在获取机械系统的基准数据时，通过获取调距桨的柴油机怠速时对应的转速到最大转速过程中调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，来反映出调距桨的机械系统的工作状态。在获取到上述基准数据集后，判断正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，振动基准数据集是否处于标准振动值范围，确定出调距桨是否处于正常工作状态，本发明将上述基准数据集作为调距桨的工作状态评估和故障诊断的依据，可合理有效地分析调距桨的故障。同时本发明仅获取主泵和伺服油路的工作压力、主泵电机的电流和调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，通过少量的数据量反映调距桨的工作状态，降低储存的数据量。
图2是本发明实施例提供的另一种调距桨工作状态的监测方法的流程图，如图2所示，如前文所述，在本发明实施例中，调距桨同样使用转速螺距联控的工作模式，该方法由上位机执行，包括：
步骤201:控制调距桨以正车螺距大于50％的状态持续运行1小时以上。
具体地，在转速螺距联控模式下，技术人员需要控制调距桨以正车螺距大于50％的状态连续工作1小时以上，即调距桨在正车状态下持续运行1小时以上。这样可使调距桨的工作处于相对稳定的状态，在获取基准数据前起着预热调距桨的作用，同时在调距桨连续工作1小时以上后，其状态也更接近于长期的运行状态，从而使获取的基准数据集具有更高的准确性。
步骤202:获取调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中调距桨的主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到正车变距的液压基准数据集。
步骤203:获取调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到倒车变距的液压基准数据集。
具体地，在获取调距桨的液压系统的基准数据集时可根据下表1中记载的各相关基准数据进行获取。
表1调距桨液压系统相关的基准数据
Figure BDA0001725187720000071
Figure BDA0001725187720000081
在本发明实施例中，调距桨的螺距从全倒车状态到全正车状态被标定为-100～100，其中-100对应全倒车，船舶向前推力最大，100对应全正车，船舶向后的推力最大，0则对应零螺距状态，船舶的推力为零。如表1所示，液压系统中需要获取的基准数据集主要是主泵的工作压力和伺服油路的工作压力，在获取主泵、伺服油路的基准数据集时可按照正车变距、倒车变距和未变距三种情况标定，每种数据均是一个数组。设主泵工作压力(正车变距)数组为Ai，主泵工作压力(倒车变距)数组为Bi，伺服油路工作压力(正车变距)为Ci，伺服油路工作压力(正车变距)为Di。以Ai为例，设其组成元素为a0，a1，…，ai，设螺距为p，则i与p的关系为：p＝-100时，i＝0；p＝-95时，i＝1；p＝-90时，i＝2；……；p＝100时，i＝40。即在螺距分别为-100，-95，-90，……，100时，获取主泵工作压力和伺服油路工作压力的数据，将获取到的数据分别存在a0，a1，…，ai中，形成一个数组，作为液压系统正车变距时的基准数据。其他的数组与此类似，而未变距状态下的压力值则为一个特定的数值，非数组。
步骤204：检测所述调距桨的艉密封油液中的水分含量是否处于标准水分含量范围。
其中，标准水分含量范围为艉密封在正常状态围时其油液中的水分含量的范围值。
在步骤204中，通过艉密封油液的水分含量反映油液中水分的含量，从而判断艉密封是否漏水，便于检测调距桨的工作状态。
步骤205：检测主油箱的油液温度是否处于标准油温范围。
其中，主油箱的油液温度为液压泵站的主油箱的油温值，在步骤205中，通过获取液压泵站的主油箱的油温值并判断主油箱的油液温度是否处于标准油温范围，可以确定主油箱的油液温度是否异常，便于分析液压系统中液压泵站是否存在故障。
步骤206：检测主油箱、重力油箱和泄油箱的液位是否处于标准液位范围；若主油箱、重力油箱和泄油箱的液位不处于标准液位范围，则输出报警信号。
步骤206通过检测调距桨的主油箱、重力油箱和泄油箱的液位是否在标准液位范围，判断主油箱、重力油箱和泄油箱的油液的液位是否处于正常水平，当油液的液位不在标准液位范围，上位机则会输出报警信号，以警示技术人员，保障了调距桨在工作过程中的安全。
步骤207：检测进油滤器是否堵塞；若进油滤器堵塞，则输出报警信号。
其中，进油滤器是一种除去流体中杂质的过滤器，其可以使机器设备、仪表能正常工作和运转，达到稳定工艺过程，保障安全生产的作用。
步骤207中，通过检测进油滤器是否堵塞，并当进油滤器堵塞时输出报警信号示技术人员，保证调距桨的正常工作，提高了调距桨的安全性。
在步骤202-207中，获取的液压基准数据集、调距桨的艉密封油液中的水分含量、主油箱的油液温度、主油箱、重力油箱和泄油箱的液位以及进油滤器的堵塞情况均需要上传至上位机，由上位机进行监控管理。
需要说明的是，除了需要获取主泵的低压报警值外，还需获取表1所示的调距桨的桨毂润滑油腔内的油液压力、重力油箱空气压力的数据。并将上述数据存储至上位机作为描述液压系统的数据。同时技术人员向上位机输入上述描述液压系统的数据的限定值或取值范围(如标准水分含量范围等)，若调距桨在变距过程中获取到的描述液压系统的数据中的数值在限定值范围内外，则上位机判断为非正常工作状态，进而进行报警的相关动作。
步骤208:获取调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中调距桨主泵电机的电流数据，得到正车变距的电气基准数据集。
步骤209:获取调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中主泵电机的电流数据，得到倒车变距的电气基准数据集。
具体地，在获取调距桨的电气系统的基准数据集时可根据下表2中记载的各相关基准数据进行获取。
表2调距桨电气系统相关的基准数据
Figure BDA0001725187720000091
Figure BDA0001725187720000101
在本发明实施例中，电气系统中需要获取的基准数据集是各个主泵电机的电流，在获取各个主泵的基准数据集时可按照正车变距、倒车变距和未变距三种情况标定，每种数据均是一个数组。如表2所示，电气基准数据集中的数组包括：主泵电机的电流以及螺距变化速率。具体地包括：主泵P1电机电流(正车变距)、主泵P1电机电流(倒车变距)、主泵P2电机电流(正车变距)、主泵P2电机电流(倒车变距)和螺距变化速率的数组，设其分别为Ei、Fi、Hi、Mi和Ni。与前文所述的数组Ai类似，每个数组中元素的下标i与p的关系为:p＝-100时，i＝0；p＝-95时，i＝1；p＝-90时，i＝2；……；p＝100时，i＝40。将各个螺距状态下的基准数据值存储在数组中，形成数组。
步骤210：获取调距桨进行变距时，调距桨的螺距变化速度；判断调距桨的变距过程的螺距变化速度是否处于正常范围。
在步骤210中，通过获取变距时螺距桨的螺距变化速度，可以判断调距桨的调距桨变距时的速度是过快或过慢，并通过具体的变化速度判断调距桨是否存在故障。
其中，调距桨的螺距变化速度与正车变距的电气基准数据集或倒车变距的电气基准数据集类型，调距桨的螺距变化速度与调距桨的螺距从全倒车状态到全正车状态的每一个位置均一一对应，形成与步骤208-209中相同的数组。调距桨的螺距变化速度的数组可以反映整个变距过程中，调距桨的螺距变化情况，便于整体分析调距桨变距过程的螺距变化速度。
步骤211：检测主泵电机的电源是否故障；若主泵电机的电源故障，则输出报警信号。
其中，主泵电机的电源可以包括主电源和备用电源。
步骤211中，通过检测主电源和备用电源是否故障，并当主电源和备用电源故障时输出报警信号示技术人员，保证主泵电机的正常工作，提高了调距桨的安全性。
需要说明的是，根据步骤208-211获取的电气基准数据集、螺距变化速度以及主泵电机的电源的故障信息均需要上传至上位机，由上位机进行监控管理，并且表2中除上述数据外的各项数据均需要在获取正车变距和倒车变距时的基准数据之前由技术人员向上位机输入其中各个数据的限定值或取值范围，若调距桨在变距过程中获取到的电气基准数据集中的数值在限定值范围外，则上位机判断为非正常工作状态，进而进行报警的相关动作。
步骤212:在调距桨的怠速转速到调距桨的最大转速过程中，获取调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，得到振动基准数据集。
其中，振动数据包括：振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值。
在本发明实施例中，柴油机怠速时相应的调距桨转速则为调距桨的怠速转速，其中调距桨的最大转速为柴油机105％额定转速时对应的调距桨的转速。振动基准数据集则为调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据(如振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值)的集合。
在本发明实施例中，先通过传感器测量出振动加速度并将其作为原始数据，剩余的其他数据则可在原始数据的基础上进行数学处理后得到。本发明选取前艉轴承、后艉轴承和中间轴承上的振动数据反映轴承的工作状态，同时还反映调距桨轴系和桨叶的工作状态，可以较为全面地体现调距桨的工作状态。
需要说明的是，调距桨中前艉轴承、后艉轴承和配油器各有一个，而中间轴承的数量与调距桨轴系的长度有关，可能有多个，因此针对不同的调距桨，中间轴承的基准数据集有多组。本发明实施例中调距桨机械系统的基准数据集见下表3。
表3调距桨机械系统相关的基准数据
Figure BDA0001725187720000121
Figure BDA0001725187720000131
Figure BDA0001725187720000141
在表3中，峰峰值是整个振动历程的最大值，即正峰与负峰之间的差值；有效值即均方根值。
步骤213：在调距桨的转速为S∈[Sip，SE]时，转速为Sip，Sip+10，Sip+20，Sip+30…，SE；在调距桨的转速为S∈(SE，SOS]时，转速为S＝SE+5，SE+10，SE+15，SE+20…，SOS。
在步骤213中，Sip为调距桨的柴油机怠速时相应的调距桨转速，SE为柴油机额定转速时相应的调距桨转速，SOS为柴油机105％额定转速时相应的调距桨转速。当转速S∈[Sip，SE]时，转速S中每个转速的取值间距可以是10，如Sip，Sip+10，Sip+20，Sip+30…，SE。当转速S∈(SE，SOS]时，转速S中每个转速的取值间距可以是5，如SE+5，SE+10，SE+15，SE+20…，SOS时。在上述各个转速值下，分别的获取调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器旋转一圈的振动加速度。
需要说明的是，在每个转速值上获取一次振动加速度时，均需要将调距桨的转速维持在该速度值上持续30s，以完成前艉轴承、后艉轴承、中间轴承或配油器的振动加速度的获取。设每个转速值与该转速值对应的振动加速度形成的数据集分别为Vjk，其中速度为Sip时，j＝0，速度为Sip+10时，j＝2,……以此类推，直到速度为SOS，k则为调距桨旋转一周获取到的振动加速度的数据量。在获取数据时，通过调整采样频率，使调距桨旋转一周获取的振动加速度的数据量基本相同，再取调距桨旋转一周获取的振动加速度的数据量中最小的数值作为最终的k值。
按照上述方法，调距桨转速从Sip到SOS形成了j个数组，分别为V1k、V2k、V3k、…Vjk，每个数组有k个元素。取V1k～Vjk的每个数组的元素的均方值，分别为ap1，ap2，…，apj，构成数组，即该数组为振动加速度有效值的数组；取数据集内元素最大值和最小值的差值，分别为pp1，pp2，pp3，…，ppj，即振动加速度峰峰值的数组。
结合采样周期T，对数据集V1k、V2k、V3k、…Vjk的元素进行积分，即得振动速度的数据集，每个数据集仍是k个元素，分别为S1k、S2k、S3k、…Sjk。与振动加速度求有效值数组和峰峰值数组的的原理相同，可得到振动速度有效值数组和振动速度峰峰值的数组。
结合采样周期T，对数据集S1k、S2k、S3k、…Sjk的元素进行积分，即得振动位移的数据集，每个数据集也是k个元素，分别为P1k、P2k、P3k、…Pjk。相应地，也可求得振动位移有效值的数组和振动位移峰峰值的数组。
需要说明的是，通过上述步骤获取到振动加速度、振动速度和振动位移均与转速一一对应，通过该种方式建立的数据集合，可快速通过振动加速度确定该振动加速度对应的转速，便于后续进行调距桨的故障诊断分析。
下面介绍加速度、速度和位移的频域基准数据的含义。设调距桨转速为S，调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的基准工作频率为f＝S/60，取0.5f，1f，1.5f，2f，2.5f，3f，3.5f，4f，4.5f，5f，5.5f，6f，6.5f，7f，7.5f，8f，8.5f，9f，9.5f，10f，11f，12f，13f，14f，15f，16f，17f，18f，19f，20f等共计29个数据为调距桨工作时振动频域的基准值。对于数据集V1k、V2k、V3k、…Vjk，结合采样周期T，可通过快速傅里叶变换(FFT)，获得频域基准值。对于Sip，Sip+10，Sip+20，Sip+30…，SE，SE+5，SE+10，SE+15，SE+20…，SOS等每个速度点，均求取频域基准值，则获得频域基准二维数组Fjn，其中速度为Sip时，j＝0，速度为Sip+10时，j＝2，……以此类推，直到速度为SOS；当n＝0，对应0.5f，n＝1，对应1f，…，n＝28时对应20f。对与振动数据而言，该二维数组的元素组成如下：
Figure BDA0001725187720000151
与前文求取振动速度的数组和振动位移的数组原理相同，可求得振动速度的频域数据数组和振动位移的频域数据数组。
本发明实施例获取的加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值均与调距桨的转速联系起来，保证了数据的有效性和实时性，便于后续进行调距桨的故障诊断分析。
步骤214:获取中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度；若中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度不在正常温度范围，则输出报警信号。
步骤214通过通过检测中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度数据，并当中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度不在正常温度范围时输出报警信号示技术人员，保证调距桨的正常工作。
在本发明实施例中，还需要向上位机输入中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度的限定值或取值范围(如正常温度范围)，若在调距桨的工作过程中获取到的中间轴承、配油器、前艉轴承和后艉轴承的温度在正常温度范围外，则上位机判断为非正常工作状态，进而进行报警的相关动作。
步骤215：判断正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，振动基准数据集是否处于标准振动值范围。
步骤215包括，标准液压值范围包括调距桨在正车变距时其主泵和伺服油路正常状态时的工作压力的范围值和调距桨在倒车变距时其主泵和伺服油路正常状态时的工作压力的范围值。标准电气值范围包括调距桨在正车变距时其主泵电机正常状态时的电流的范围值和调距桨在倒车变距时其主泵电机正常状态时的电流的范围值。标准振动值范围包括在调距桨的怠速转速到调距桨的最大转速过程中，前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器正常状态时的振动数据的范围值。
步骤216：根据判断结果，确定所述调距桨是否处于正常工作状态。
步骤216包括：若正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集处于标准电气值范围，振动基准数据集处于标准振动值范围，则可确定出调距桨处于正常工作状态。若正车变距的液压基准数据集、倒车变距的液压基准数据集不处于标准液压值范围，正车变距的电气基准数据集、倒车变距的电气基准数据集不处于标准电气值范围，振动基准数据集不处于标准振动值范围，则可确定出调距桨处于非正常工作状态。
本发明以较小的数据量建立了调距桨机械、电气和液压各子系统的基准数据，数据覆盖全面且合理，为监控调距桨的工作状态提供了良好的评估依据，合理地反映出调距桨的工作状态。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调距桨工作状态的监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中所述调距桨的主泵和伺服油路的工作压力的数据，得到正车变距的液压基准数据集；
获取所述调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中所述主泵和所述伺服油路的工作压力的数据，得到倒车变距的液压基准数据集；
获取所述调距桨的螺距从全倒车到全正车状态过程中所述调距桨主泵电机的电流数据，得到正车变距的电气基准数据集；
获取所述调距桨的螺距从全正车到全倒车状态过程中所述主泵电机的电流数据，得到倒车变距的电气基准数据集；
在所述调距桨的怠速转速到所述调距桨的最大转速过程中，获取所述调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器的振动数据，得到振动基准数据集，所述振动数据包括：振动加速度有效值、振动加速度峰峰值、振动速度有效值、振动速度峰峰值、振动位移有效值、振动位移峰峰值、加速度频域幅值、速度频域幅值和位移频域幅值，
获取所述振动数据包括：在各个转速值下，分别的获取所述调距桨的前艉轴承、后艉轴承、中间轴承和配油器旋转一圈的振动加速度，
在获取所述振动加速度时，调整采样频率，使调距桨旋转一周获取的所述振动加速度的数据变动量基本相同，并获取调距桨旋转一周的所述振动加速度的数据量，确定出在各个转速值下调距桨旋转一周获取的振动加速度的数据量中最小的数值k，将各个转速值下的振动加速度的数据量调整为所述数值k，得到从所述调距桨的怠速转速到所述调距桨的最大转速过程中形成的多个振动加速度数组；
根据所述振动加速度数组分别确定振动加速度有效值的数组、振动加速度峰峰值的数组、振动速度有效值的数组、振动速度峰峰值的数组、振动位移有效值的数组、振动位移峰峰值的数组、加速度频域幅值的数组、速度频域幅值的数组和位移频域幅值的数组；
判断所述正车变距的液压基准数据集、所述倒车变距的液压基准数据集是否处于标准液压值范围，所述正车变距的电气基准数据集、所述倒车变距的电气基准数据集是否处于标准电气值范围，所述振动基准数据集是否处于标准振动值范围；
根据判断结果，确定所述调距桨是否处于正常工作状态。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述调距桨的艉密封油液中的水分含量是否处于标准水分含量范围。
3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测主油箱的油液温度是否处于标准油温范围。
4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述主油箱、重力油箱和泄油箱的液位是否处于标准液位范围；
若所述主油箱、所述重力油箱和所述泄油箱的液位不处于标准液位范围，则输出报警信号。
5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测进油滤器是否堵塞；若所述进油滤器堵塞，则输出报警信号。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述调距桨进行变距时，所述调距桨的螺距变化速度；
判断所述调距桨的变距过程的螺距变化速度是否处于正常范围。
7.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述主泵电机的电源是否故障；若所述主泵电机的电源故障，则输出报警信号。
8.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述中间轴承、所述配油器、所述前艉轴承和所述后艉轴承的温度；
若所述中间轴承、所述配油器、所述前艉轴承和所述后艉轴承的温度不在正常温度范围，则输出报警信号。
9.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述调距桨的转速为S∈[Sip，SE]时，所述转速为Sip，Sip+10，Sip+20，Sip+30…，SE；在所述调距桨的转速为S∈(SE，SOS]时，所述转速为S＝SE+5，SE+10，SE+15，SE+20…，SOS，Sip为柴油机怠速时对应的调距桨转速，SE为柴油机额定转速时对应的调距桨转速，SOS为柴油机105％额定转速时对应的调距桨转速。
10.根据权利要求1-9任一项所述的监测方法，其特征在于，在获取所述调距桨的液压基准数据集、获取所述电气基准数据集和获取所述振动基准数据集之前，包括：
控制所述调距桨以正车螺距大于50％的状态持续运行1小时以上。
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