船舶动力机械系统的可监测性研究

本项目以船舶动力机械系统为研究对象，在系统研究船舶动力机械系统的运行特征基础上，采用"设计-评价-再设计"的过程模型思想，在实验室条件下的船舶动力机械试验综合平台上进行可监测性的研究。选取性能参数监测、振动监测和油液监测等手段，从可监测性设计角度出发，以满足船舶动力机械状态监测能力需求为目标，将可监测性内涵纳入全寿命全系统周期内的产品设计制造使用服务过程中，建立船舶动力机械系统可监测设计的理论体系，形成船舶动力机械系统监测点的优化布置方案和合理选用传感器的策略，运用神经网络、数据融合、专家系统和模糊数学等方法对各种监测数据进行融合，从试验方案设计、全寿命数据分析、状态评估理论等方面，进行船舶动力系统的可监测性评估研究，形成一套可监测性设计分析与验证评估的理论方法，为船舶动力机械状态监测的有效性奠定基础。

本项目以船舶动力机械作为典型的机械系统代表,针对目前机械系统普遍存在可监测性水平低、在产品设计时未考虑系统可监测性问题的现状，紧紧围绕机械系统可监测性这一主题，以实现机械系统CBM和PHM为目标，以确保机械系统安全、可靠、高效、低耗、经济的运行为宗旨，将机械系统的可监测性上升到可靠性、维修性同等重要的性能地位，将状态监测设计纳入产品全寿命周期设计范畴，从状态监测技术和机械系统现代设计相结合的角度，基于系统理论和全寿命周期理论提出了机械系统可监测性设计理论体系。将可监测性设计理论体系的研究内容划分为四个方面：可监测性设计内涵；可监测性设计方法；可监测性分配方法（监测点优化布置方法）；可监测性设计评价方法。引入协同理论构建了基于协同理论的机械系统可监测性综合优化设计方法；基于分布式系统设计实现了机械系统可监测性设计信息协同通讯系统；详细研究了机械系统可监测性分配（监测点优化布置），提出了监测点选取的要求和策略；提出了传感器选取时注意的事项和制定了选取策略；提出了基于层次理论的机械系统监测点优化布置方法和基于故障树理论的机械系统监测点优化布置方法。构建了可监测性设计评价指标体系；提出了基于三阶段可监测性设计综合评价方法和基于灰色理论的可监测性设计综合评价方法。以交通运输部的远洋救助船为研究对象，进行了可监测性设计理论在船舶动力机械设计中的工程化示范应用。基于船舶设计制造流程的特点构建了船舶动力机械系统可监测性设计工程化应用框架，为可监测性设计理论的推广奠定了基础。最后提出了基于可监测性设计理论的机械系统综合保障系统的未来发展框架。. 本项目的研究成果将对今后机械系统的设计发展产生积极的作用。机械系统可监测性设计理论的全面研究和工程化应用将有助于提高机械系统可监测性水平；有助于提高机械系统状态监测故障诊断技术水平的发展；有助于提高机械系统故障诊断中微弱信号的获取和识别；有助于推动机械系统状态监测新技术的研究和应用；有助于机械系统产品的设计创新；有助于提高机械系统的市场竞争力；有助于提高机械系统的智能化化设计水平和可靠性、安全性水平；有助于机械系统现代维修保障模式的发展。