CN117368606A - 一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船舶安全监测领域，涉及到一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法。本发明通过对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，实时掌握目标船舶的运行状况，在目标船舶运行异常状况下及时发送故障源定位指令，依次对目标船舶的发电单元、推进单元和负载单元进行运行故障诊断与排查，科学且全面地了解目标船舶发电单元、推进单元和负载单元的历史运行情况，以数据形式分析目标船舶发电单元、推进单元和负载单元的运行故障概率，从一定程度上优化目标船舶的电力推进系统故障诊断的可靠性与准确性，在排除目标船舶负载单元运行故障后进行目标船舶紧急故障排查预警，更进一步为维修人员提示更详细的检修工作开展方向。
Description
技术领域
本发明属于船舶安全监测领域，涉及到一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法。
背景技术
船舶电力推进系统是现代船舶动力系统中的重要组成部分，它以其高效、环保、节能的特点，已经成为船舶动力装置的主流。然而，由于船舶电力推进系统的复杂性和工作环境的恶劣性，其故障频发，严重影响了船舶的正常运行和船员的生命安全。因此，针对船舶电力推进系统的故障进行及时、准确的监测和诊断，对于保障船舶的正常运行和提高船员的工作效率具有重要的意义。
关于船舶电力推进系统故障监测诊断的现有技术虽在一定程度上满足现有要求，但仍存在一定局限性，其具体表现在：现有技术多侧重于实时监测船舶电力推进系统运行状态，可及时发现或提前预警船舶电力推进系统异常运行状态，但针对船舶电力推进系统发生故障后的故障源定位诊断分析关注度不高或考虑不周全，无法准确了解是否因船舶电力推进系统某一组成单元，如发电单元、推进单元和负载单元，存在运行故障，而导致整个船舶电力推进系统发生故障，且针对船舶电力推进系统各组成单元运行故障分析度不够细致和深入，进而影响到船舶电力推进系统故障维修工作的快速开展。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，包括：步骤1、目标船舶当前运行状态监测：对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，分析目标船舶当前运行状态评估指数，据此发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令。
步骤2、发电单元运行故障诊断：接收目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令，获取目标船舶的发电单元历史运行过程参数，诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤3。
步骤3、推进单元运行故障诊断：获取目标船舶的推进单元历史运行过程参数，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤4。
步骤4、负载单元运行故障诊断：获取目标船舶的负载单元历史运行过程参数，诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤6。
步骤5、目标船舶故障源定位反馈：分别进行目标船舶当前运行异常状态的发电单元、推进单元和负载单元的运行故障定位反馈。
步骤6、目标船舶紧急故障排查预警：进行目标船舶紧急故障排查预警。
优选地，所述当前运行状态参数包括当前监测时间段内各监测时间点的设定航速、实际航速和加速度。
优选地，所述分析目标船舶当前运行状态评估指数，包括：根据目标船舶的当前运行状态参数中当前监测时间段内各监测时间点的设定航速vi、实际航速v′i和加速度si，其中i为当前监测时间段内各监测时间点的编号，i＝1,2，...，a，由公式得到目标船舶当前运行状态评估指数，其中a为当前监测时间段内监测时间点总数，si-1为目标船舶当前监测时间段内第i-1个监测时间点的加速度，Δv、Δs为预设的船舶实际航速合理偏差阈值、相邻时间点间加速度的合理偏差阈值。
若目标船舶当前运行状态评估指数小于预设的船舶运行状态合理评估指数阈值，则判定目标船舶当前运行状态存在异常，进而发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令。
优选地，所述发电单元历史运行过程参数包括柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色、振动最大幅度、噪声峰值、各设定时间点的输出电压、输出电流和机壳温度。
所述推进单元历史运行过程参数包括推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率以及温升值。
所述负载单元历史运行过程参数包括各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度、叶片破损度、叶片异物堵塞度以及各设定时间点的推进力。
优选地，所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色，由WEB云端存储的预设的各喷射烟雾颜色对应的柴油发动机柴油燃烧异常因子，得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的柴油燃烧异常因子α1。
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内的振动最大幅度f和噪声峰值b，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作性能评估系数，其中f0、b0分别为预设的船舶柴油发动机最大可允许的振动幅度与噪声峰值，e为自然常数。
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内各设定时间点的输出电压Uj、输出电流Ij和机壳温度wj，其中j为历史设定时间段内各设定时间点的编号，j＝1,2，...，c，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作状态评估系数，其中U0、I0、w0分别为预设的柴油发动机的参照输出电压、参照输出电流以及机壳温度合理阈值，ΔU、ΔI为预设的柴油发动机输出电压、输出电流的合理偏差阈值，L1、L2、L3分别为柴油发动机历史设定时间段内输出电压、输出电流和机壳温度的波动因子，/> c为历史设定时间段内设定时间点总数。
优选地，所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，还包括：分析目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率，其计算公式为： 分别为预设的目标船舶柴油发动机历史设定时间段的柴油燃烧异常因子、工作性能评估系数、工作状态评估系数对应权重占比，π为180°,将其与预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值进行比较，若目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率大于或等于预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值，则诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内存在运行故障,反之则诊断不存在运行故障。
优选地，所述诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：由公式得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的标准运行功率，其中/>为预设的推进电机标准运行功率修正因子，提取目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的运行功率P′j，由公式得到推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数。
获取目标船舶推进电机的品牌与类型，根据WEN云端存储的各品牌电机厂商规定各型号推动电机的力矩常数，得到目标船舶推进电机的力矩常数由公式/>得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的参照转速，根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速n′j，分析推进电机历史设定时间段内的机械能转化能力评估系数，其计算公式为：/>其中Δn为预设的推进电机合理偏差阈值。
根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的温升值Δwj，分析推进电机历史设定时间段的冷却效能系数φ3。
由公式得到目标船舶推进单元历史设定时间段内的运行故障概率，其中l1、l2、l3分别为预设的目标船舶推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数、机械能转化能力评估系数、冷却效能系数对应权重占比，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元是历史设定时间段内否存在运行故障。
优选地，所述分析推进电机历史设定时间段内的冷却效能系数，其计算公式为：其中Δw0、Δw1分别为预设的推进电机合理温升阈值、相邻时间点间合理温升偏差阈值，Δwj+1为目标船舶推进电机历史设定时间段第j+1个设定时间点的温升值。
优选地，所述诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度dg、叶片破损度hg以及叶片异物堵塞度yg，其中g为各螺旋桨的编号，g＝1,2，...，q，计算目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的外观状态评估系数ηg，其中ω1、ω2、ω3分别为预设的叶片形变度、叶片破损度以及叶片异物堵塞度对应权重占比。
获取目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的推进力由公式/>得到目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的工作效能系数，其中Δx为预设的螺旋桨推进力合理偏差阈值。
进而由公式得到目标船舶负载单元历史设定时间段内的运行故障概率，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障。
优选地，所述目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力的获取方法为：从WEB云端提取目标船舶螺旋桨的旋转直径D，结合推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率，计算各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力 其中k为预设的液态密度比例常数。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，分析目标船舶当前运行状态评估指数，据此发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令，实时掌握目标船舶的运行状况，及时发出故障源定位指令，进而提高了目标船舶电力推进系统故障查找的效率和准确性。
(2)本发明先从目标船舶电力推进系统的核心根源，即发电单元，进行运行故障诊断，通过从目标船舶柴油发动机历史设定时间段的柴油燃烧异常因子、工作性能评估系数、工作状态评估系数三角度出发，分析目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率，科学且全面地了解目标船舶发电单元的历史运行情况，从一定程度上帮助优化目标船舶的电力推进系统故障诊断的可靠性。
(3)本发明在排除目标船舶发电单元运行故障后，进一步对目标船舶电力推进系统的推进单元进行运行故障诊断，将目标船舶推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数、机械能转化能力评估系数、冷却效能系数结合，对目标船舶推进单元运行故障进行准确评估，有助于保障目标船舶的安全和正常运行。
(4)本发明在排除目标船舶推进单元运行故障后，最后对目标船舶电力推进系统的推进单元进行运行故障诊断，通过目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的外观状态评估系数和工作效能系数，诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，为目标船舶维修人员提供数据支撑与决策支持，帮助更好地维护和管理目标船舶的电力推进系统。
(5)本发明在排除目标船舶负载单元运行故障后，快速进行目标船舶紧急故障排查预警，减少目标船舶在故障期间的停航时间和运营成本，提供目标船舶的维修人员朝着更细节的方向展开检修工作，提升修复效率和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的方法实施步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明提供了一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，包括：步骤1、目标船舶当前运行状态监测：对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，分析目标船舶当前运行状态评估指数，据此发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令。
具体地，所述当前运行状态参数包括当前监测时间段内各监测时间点的设定航速、实际航速和加速度。
需要说明的是，上述当前运行状态参数均通过目标船舶上安装的GPS系统获取得到的。
具体地，所述分析目标船舶当前运行状态评估指数，包括：根据目标船舶的当前运行状态参数中当前监测时间段内各监测时间点的设定航速vi、实际航速v′i和加速度si，其中i为当前监测时间段内各监测时间点的编号，i＝1,2，...，a，由公式得到目标船舶当前运行状态评估指数，其中a为当前监测时间段内监测时间点总数，si-1为目标船舶当前监测时间段内第i-1个监测时间点的加速度，Δv、Δs为预设的船舶实际航速合理偏差阈值、相邻时间点间加速度的合理偏差阈值。
若目标船舶当前运行状态评估指数小于预设的船舶运行状态合理评估指数阈值，则判定目标船舶当前运行状态存在异常，进而发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令。
本发明实施例通过对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，分析目标船舶当前运行状态评估指数，据此发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令，实时掌握目标船舶的运行状况，及时发出故障源定位指令，进而提高了目标船舶电力推进系统故障查找的效率和准确性。
步骤2、发电单元运行故障诊断：接收目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令，获取目标船舶的发电单元历史运行过程参数，诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤3。
具体地，所述发电单元历史运行过程参数包括柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色、振动最大幅度、噪声峰值、各设定时间点的输出电压、输出电流和机壳温度。
需要说明的是，上述柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色是通过安装在柴油发动机排气管上的透过滤光器观察喷嘴射出的烟雾得到的，柴油发动机历史设定时间段内振动最大幅度和噪声峰值是通过振动传感器和声音感器来监测，并将数据输出至计算机最大值筛选得到的，柴油发动机历史设定时间段内各设定时间点的输出电压和输出电流是通过目标船舶上的电力监测系统监测得到的，柴油发动机历史设定时间段内各设定时间点的机壳温度是通过安装在发动机表面的温度传感器监测得到的。
所述推进单元历史运行过程参数包括推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率以及温升值。
需要说明的是，上述推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率以及温升值分别由推进电机上安装的转速编码器、功率计以及温度传感器得到的。
所述负载单元历史运行过程参数包括各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度、叶片破损度、叶片异物堵塞度以及各设定时间点的推进力。
需要说明的是，上述各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度、叶片破损度、叶片异物堵塞度的获取过程为：在历史设定时间段内通过各螺旋桨上安装的微型防水摄像机对其进行全景拍摄，获取各螺旋桨外观图像，对其进行预处理，提取各螺旋桨外观图像中的各叶片区域，上传至CAD软件中得到各螺旋桨的各叶片模型，与已建立数据库中的标准螺旋桨叶片模型进行比对，获取各螺旋桨各叶片模型的不匹配度其中l为螺旋桨上各叶片的编号，l＝1,2，...，m，由公式/>得到各螺旋桨历史设定时间段内的叶片不匹配度，将其记为各螺旋桨历史设定时间段内的叶片形变度。
通过图像处理技术获取各螺旋桨上各叶片的裂痕数量与最大裂缝长度，分别记为由公式/>得到各螺旋桨历史设定时间段内的叶片破损度。
识别各螺旋桨外观图像中的各叶片区域的淤泥特征，提取各螺旋桨外观图像中的各叶片区域的淤泥子区域，获取各螺旋桨上的各叶片的淤泥厚度与面积，分别记为并通过解析各螺旋桨外观图像中的各叶片区域的像素网状形状，判定各螺旋桨上各叶片是否存在异物缠绕现象，进而获取各螺旋桨上异物缠绕叶片数量ψg，由公式得到各螺旋桨历史设定时间段内的叶片异物堵塞度，其中m为螺旋桨上叶片总数量。
还需要说明的是，上述各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的推进力是由各螺旋桨上安装的力传感器获取得到的。
具体地，所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色，由WEB云端存储的预设的各喷射烟雾颜色对应的柴油发动机柴油燃烧异常因子，得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的柴油燃烧异常因子α1。
进一步需要说明的是，上述柴油发动机喷射烟雾颜色能够反馈出柴油燃烧质量问题，例如：白烟通常是水蒸汽的表现或者是柴油的燃烧温度过低，蓝烟通常是燃油进入到发动机燃烧室中发生问题，燃烧室可能存在故障隐患，黑烟一般是燃油过多引起燃烧失衡，或者空气过少，柴油不能完全燃烧，正常情况下柴油发动机喷射烟雾颜色为淡灰色，基于上述现象，可以将各喷射烟雾颜色对应的柴油燃烧异常因子进行设置，用于评估柴油燃烧质量的影响程度。
作为一种实施例，将各喷射烟雾颜色对应的柴油燃烧异常因子设置为：白色为0.2，淡灰色为0，蓝色为0.3，黑色为0.5。
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内的振动最大幅度f和噪声峰值b，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作性能评估系数，其中f0、b0分别为预设的船舶柴油发动机最大可允许的振动幅度与噪声峰值，e为自然常数。
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内各设定时间点的输出电压Uj、输出电流Ij和机壳温度wj，其中j为历史设定时间段内各设定时间点的编号，j＝1,2，...，c，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作状态评估系数，其中U0、I0、w0分别为预设的柴油发动机的参照输出电压、参照输出电流以及机壳温度合理阈值，ΔU、ΔI为预设的柴油发动机输出电压、输出电流的合理偏差阈值，L1、L2、L3分别为柴油发动机历史设定时间段内输出电压、输出电流和机壳温度的波动因子，/> c为历史设定时间段内设定时间点总数。
需要说明的是，上述预设的柴油发动机的参照输出电压是通过获取柴油发动机正常运行的合理输出电压范围的上限值与下限值，通过均值计算得到的，同理获取预设的柴油发动机的参照输出电流。
具体地，所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，还包括：分析目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率，其计算公式为： 分别为预设的目标船舶柴油发动机历史设定时间段的柴油燃烧异常因子、工作性能评估系数、工作状态评估系数对应权重占比，π为180°,将其与预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值进行比较，若目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率大于或等于预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值，则诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内存在运行故障,反之则诊断不存在运行故障。
本发明实施例先从目标船舶电力推进系统的核心根源，即发电单元，进行运行故障诊断，通过从目标船舶柴油发动机历史设定时间段的柴油燃烧异常因子、工作性能评估系数、工作状态评估系数三角度出发，分析目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率，科学且全面地了解目标船舶发电单元的历史运行情况，从一定程度上帮助优化目标船舶的电力推进系统故障诊断的可靠性。
步骤3、推进单元运行故障诊断：获取目标船舶的推进单元历史运行过程参数，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤4。
具体地，所述诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：由公式得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的标准运行功率，其中/>为预设的推进电机标准运行功率修正因子，提取目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的运行功率P′j，由公式得到推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数。
获取目标船舶推进电机的品牌与类型，根据WEN云端存储的各品牌电机厂商规定各型号推动电机的力矩常数，得到目标船舶推进电机的力矩常数由公式/>得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的参照转速，根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速n′j，分析推进电机历史设定时间段内的机械能转化能力评估系数，其计算公式为：/>其中Δn为预设的推进电机合理偏差阈值。
根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的温升值Δwj，分析推进电机历史设定时间段的冷却效能系数φ3。
由公式得到目标船舶推进单元历史设定时间段内的运行故障概率，其中l1、l2、l3分别为预设的目标船舶推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数、机械能转化能力评估系数、冷却效能系数对应权重占比，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元是历史设定时间段内否存在运行故障。
具体地，所述分析推进电机历史设定时间段内的冷却效能系数，其计算公式为：其中Δw0、Δw1分别为预设的推进电机合理温升阈值、相邻时间点间合理温升偏差阈值，Δwj+1为目标船舶推进电机历史设定时间段第j+1个设定时间点的温升值。
本发明实施例在排除目标船舶发电单元运行故障后，进一步对目标船舶电力推进系统的推进单元进行运行故障诊断，将目标船舶推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数、机械能转化能力评估系数、冷却效能系数结合，对目标船舶推进单元运行故障进行准确评估，有助于保障目标船舶的安全和正常运行。
步骤4、负载单元运行故障诊断：获取目标船舶的负载单元历史运行过程参数，诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤6。
具体地，所述诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度dg、叶片破损度hg以及叶片异物堵塞度yg，其中g为各螺旋桨的编号，g＝1,2，...，q，计算目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的外观状态评估系数ηg，其中ω1、ω2、ω3分别为预设的叶片形变度、叶片破损度以及叶片异物堵塞度对应权重占比。
获取目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的推进力由公式/>得到目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的工作效能系数，其中Δx为预设的螺旋桨推进力合理偏差阈值。
进而由公式得到目标船舶负载单元历史设定时间段内的运行故障概率，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障。
具体地，所述目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力的获取方法为：从WEB云端提取目标船舶螺旋桨的旋转直径D，结合推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率，计算各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力
其中k为预设的液态密度比例常数。
本发明实施例在排除目标船舶推进单元运行故障后，最后对目标船舶电力推进系统的推进单元进行运行故障诊断，通过目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的外观状态评估系数和工作效能系数，诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，为目标船舶维修人员提供数据支撑与决策支持，帮助更好地维护和管理目标船舶的电力推进系统。
步骤5、目标船舶故障源定位反馈：分别进行目标船舶当前运行异常状态的发电单元、推进单元和负载单元的运行故障定位反馈。
需要说明的是，上述目标船舶当前运行异常状态的发电单元的运行故障定位反馈的进行是通过在目标船舶控制显示屏上弹出黑色预警窗口，提示目标船舶维修人员对目标船舶发电单元进行检修。
同理进行目标船舶当前运行异常状态的推进单元和负载单元的运行故障定位反馈。
步骤6、目标船舶紧急故障排查预警：进行目标船舶紧急故障排查预警。
需要说明的是，上述进行目标船舶紧急故障排查预警是通过在目标船舶控制显示屏上弹出红色预警窗口，提示目标船舶维修人员对目标船舶电线缆连接是否牢固、其他零部件是否存在故障、电力控制系统是否正常等方面进行细致化检修。
本发明实施例在排除目标船舶负载单元运行故障后，快速进行目标船舶紧急故障排查预警，减少目标船舶在故障期间的停航时间和运营成本，提示目标船舶的维修人员朝着更细节的方向展开检修工作，提升修复效率和质量。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤1、目标船舶当前运行状态监测：对目标船舶的当前运行状态参数进行监测，分析目标船舶当前运行状态评估指数，据此发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令；
步骤2、发电单元运行故障诊断：接收目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令，获取目标船舶的发电单元历史运行过程参数，诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤3；
步骤3、推进单元运行故障诊断：获取目标船舶的推进单元历史运行过程参数，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤4；
步骤4、负载单元运行故障诊断：获取目标船舶的负载单元历史运行过程参数，诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，若诊断存在，则执行步骤5，若诊断不存在，则执行步骤6；
步骤5、目标船舶故障源定位反馈：分别进行目标船舶当前运行异常状态的发电单元、推进单元和负载单元的运行故障定位反馈；
步骤6、目标船舶紧急故障排查预警：进行目标船舶紧急故障排查预警。
2.根据权利要求1所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述当前运行状态参数包括当前监测时间段内各监测时间点的设定航速、实际航速和加速度。
3.根据权利要求2所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述分析目标船舶当前运行状态评估指数，包括：根据目标船舶的当前运行状态参数中当前监测时间段内各监测时间点的设定航速vi、实际航速v′i和加速度si，其中i为当前监测时间段内各监测时间点的编号，i＝1,2，...，a，由公式得到目标船舶当前运行状态评估指数，其中a为当前监测时间段内监测时间点总数，si-1为目标船舶当前监测时间段内第i-1个监测时间点的加速度，Δv、Δs为预设的船舶实际航速合理偏差阈值、相邻时间点间加速度的合理偏差阈值；
若目标船舶当前运行状态评估指数小于预设的船舶运行状态合理评估指数阈值，则判定目标船舶当前运行状态存在异常，进而发送目标船舶当前运行异常状态故障源定位指令。
4.根据权利要求1所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述发电单元历史运行过程参数包括柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色、振动最大幅度、噪声峰值、各设定时间点的输出电压、输出电流和机壳温度；
所述推进单元历史运行过程参数包括推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率以及温升值；
所述负载单元历史运行过程参数包括各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度、叶片破损度、叶片异物堵塞度以及各设定时间点的推进力。
5.根据权利要求4所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内喷射烟雾颜色，由WEB云端存储的预设的各喷射烟雾颜色对应的柴油发动机柴油燃烧异常因子，得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的柴油燃烧异常因子α1；
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内的振动最大幅度f和噪声峰值b，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作性能评估系数，其中f0、b0分别为预设的船舶柴油发动机最大可允许的振动幅度与噪声峰值，e为自然常数；
根据目标船舶发电单元历史运行过程参数中柴油发动机历史设定时间段内各设定时间点的输出电压Uj、输出电流Ij和机壳温度wj，其中j为历史设定时间段内各设定时间点的编号，j＝1,2，...，c，由公式得到目标船舶柴油发动机历史设定时间段内的工作状态评估系数，其中U0、I0、w0分别为预设的柴油发动机的参照输出电压、参照输出电流以及机壳温度合理阈值，ΔU、ΔI为预设的柴油发动机输出电压、输出电流的合理偏差阈值，L1、L2、L3分别为柴油发动机历史设定时间段内输出电压、输出电流和机壳温度的波动因子，/> c为历史设定时间段内设定时间点总数。
6.根据权利要求5所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障，还包括：分析目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率，其计算公式为： 分别为预设的目标船舶柴油发动机历史设定时间段的柴油燃烧异常因子、工作性能评估系数、工作状态评估系数对应权重占比，π为180°,将其与预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值进行比较，若目标船舶发电单元历史设定时间段内的运行故障概率大于或等于预设的船舶基础单元运行故障概率判定阈值，则诊断目标船舶发电单元历史设定时间段内存在运行故障,反之则诊断不存在运行故障。
7.据权利要求5所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：由公式得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的标准运行功率，其中/>为预设的推进电机标准运行功率修正因子，提取目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的运行功率P′j，由公式/>得到推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数；
获取目标船舶推进电机的品牌与类型，根据WEN云端存储的各品牌电机厂商规定各型号推动电机的力矩常数，得到目标船舶推进电机的力矩常数由公式/>得到推进电机历史设定时间段内各设定时间点的参照转速，根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速n′j，分析推进电机历史设定时间段内的机械能转化能力评估系数，其计算公式为：/>其中Δn为预设的推进电机合理偏差阈值；
根据目标船舶推进单元历史运行过程参数中推进电机历史设定时间段内各设定时间点的温升值Δwj，分析推进电机历史设定时间段的冷却效能系数φ3；
由公式得到目标船舶推进单元历史设定时间段内的运行故障概率，其中l1、l2、l3分别为预设的目标船舶推进电机历史设定时间段内的电能转化能力评估系数、机械能转化能力评估系数、冷却效能系数对应权重占比，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元是历史设定时间段内否存在运行故障。
8.根据权利要求7所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述分析推进电机历史设定时间段内的冷却效能系数，其计算公式为：其中Δw0、Δw1分别为预设的推进电机合理温升阈值、相邻设定时间点间合理温升偏差阈值，Δwj+1为目标船舶推进电机历史设定时间段第j+1个设定时间点的温升值。
9.根据权利要求4所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述诊断目标船舶负载单元历史设定时间段内是否存在运行故障，包括：根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内叶片形变度dg、叶片破损度hg以及叶片异物堵塞度yg，其中g为各螺旋桨的编号，g＝1,2，...，q，计算目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的外观状态评估系数ηg，其中ω1、ω2、ω3分别为预设的叶片形变度、叶片破损度以及叶片异物堵塞度对应权重占比；
获取目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力根据目标船舶负载单元历史运行过程参数中各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的推进力/>由公式/>得到目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内的工作效能系数，其中Δx为预设的螺旋桨推进力合理偏差阈值；
进而由公式得到目标船舶负载单元历史设定时间段内的运行故障概率，同上述目标船舶发电单元历史设定时间段内是否存在运行故障的诊断方法一致，诊断目标船舶推进单元历史设定时间段内是否存在运行故障。
10.根据权利要求9所述的一种船舶电力推进系统故障监测诊断方法，其特征在于：所述目标船舶各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力的获取方法为：从WEB云端提取目标船舶螺旋桨的旋转直径D，结合推进电机历史设定时间段内各设定时间点的转速、运行功率，计算各螺旋桨历史设定时间段内各设定时间点的参照推进力 其中k为预设的液态密度比例常数。
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