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一种船舶电气设备健康状态评估方法
福州航标处刘万力

[摘要]目前，船舶电气设备已经成为船舱设备的重要组成部分之一，它的工作正常与否，会直接影响船舶安全可靠的营运。目前对于种类繁多的电气设备多采用计划性检修，这与现代船舶电气管理不相适应。因此，如何准确的对电气设备的运行状态进行评估，以确定设备是否健康、何时检修，对船舶的安全营运和设备管理具有十分重要的意义。本文提出以灰色聚类分析的方法对电气设备健康状态进行评估，这种评估方法具有的可操作性强，评估结果准确等特性对船舶电气设备检修决策具有指导价值。
[关键词]船舶电气设备状态检修灰色聚类
引言
船舶电气设备主要包括船舶电站、电力拖动及控制系统、自动化系统、照明及航行信号系统、船内通信系统等。船舶电气技术的发展伴随着船舶动力技术的发展而不断进步，从上世纪六十年代首先采用继电器控制技术，实现船舶机械设备的自动控制，后来采用晶体管分立控制技术，到上世纪七十年代的小规模集成电路、中大规模集成数字、模拟电路控制技术，至上世纪八十年代的微处理机控制技术，九十年代的PLC控制技术。船舶电气设备的自动化进程也从早期单台(件)设备的简单自动控制发展为系统集成自动控制、轮机自动控制系统、全船自动化系统。船舶电气设备自动化程度越来越高，更新发展很快。
船舶电气设备的工作环境要比一般陆地条件恶劣得多,船舶处于连续运动状态,存在着机械震动和冲击,经常处于倾斜和摇摆状态。船内一些处所温度高、湿度大,空气中又含有盐雾、油雾等腐蚀和污染性气体,特别是远洋船舶的环境气温变化较大。船舶机舱内空间小，设备多，存在着各种电磁辐射。
由此可以看出如此繁多的电气设备在如此恶劣的环境下工作，电气设备的安全管理对船舶的安全营运具有举足轻重的作用。而我们许多维护管理的细则尚未完善，这就需要工作中不断总结、完善和创新电气设备的管理、检修策略和制度。针对以前计划性检修存在的无法及时发现电气设备隐患，无法及时对设备进行检修所带来的一系列管理问题，有必要采用一种科学的方法对电气设备进行健康状态评估，以及时发现设备隐患，及时修复，以免造成人力财力的浪费。
与计划性检修相对的是采用状态检修，状态检修是一种先进的设备预知性检修方式，状态检修的技术基础是设备状态的准确评价，是在状态监测的基础上综合采用先进的技术手段，获取各种状态信息，分析故障发生的现象，对设备状态的安全性和故障发展趋势作出评估，并利用经济性分析，确定最佳的维修方案和时间，以延长设备运行时间，降低设备维修成本，提高经济效益。采用状态检修策略的关键是对设备的健康状态作出正确的评估，本文提出以灰色聚类分析的方法来实现电气设备健康状态的准确评估，并以此来指导电气设备的检修决策。
2船舶电气设备健康状态评估的必要性
首先对传统的计划性检修所存在的弊端和状态检修所带来的效益进行分析比较。
传统的计划性检修存在着以下弊端：
(1)不必要的维修可能增加故障率。据统计,频繁的定期大修,会增加故障率。实现状态检修可使故障率下降75%；
(2)可能增加维修成本,造成工时的浪费。设备不分状态好坏,一律机械地按计划检修,必然产生过剩检修,造成浪费。
(3)降低了设备的运转率和生产效率。
(4)导致检修人员思想的僵化,对各种状态的“异常情况”不善诊断和检修。
设备状态检修带来的效益：
(1)提高设备完好率；
(2)通过状态监测及时发现隐患,采取措施,避免重大事故的发生；
(3)延长设备使用寿命,可适当延长大修周期；
(4)缩短设备的检修停机时间,增加设备有效作业时间。
从比较中可以看出状态检修对船舶的安全营运和降低营运成本具有很重要的意义。
电气设备状态检修策略的关键是对电气设备运行状态及时、全面、真实了解和掌握，即对电气设备健康状态的准确评估。因此在船舶电气设备管理中采用更加科学的状态检修策略的首要条件是对电气设备的健康状态进行正确的评估。通过进行健康状态评估就可以对电气设备是否需要检修、应该采取何种方式进行检修、检修后应该达到何种状态等项目作出决策。
3船舶电气设备健康状态评估过程分析
船舶电气设备的状态检修决策的过程是：获得在线监测数据、设备定期预试数据以及运行工况记录、缺陷记录、维修记录、出厂数据等；按照某种状态评估方法对电气设备的状态进行评估；根据评估所得的结果确定是否检修、检修策略等。
船舶电气设备的状态检修决策的关键是对电气设备的状态评估。本文着重阐述以灰色系统理论中的灰色聚类分析方法来对电气设备健康状态进行准确的评估。
3.1灰色聚类状态评估方法
部分信息已知、部分信息未知的系统，称为灰色系统。灰色系统理论是研究解决灰色系统分析、建模、预测、决策和控制的理论，是80车代初由我国学者、华中理工大学自动控制与计算机系邓聚龙教授提出并发展的。
因为对电气设备有限的监测数据和运行资料所提供的信息总