[发明专利]基于吸引子的大型船舶轴系校中安全状态评估方法

说明书

本发明提供一种基于吸引子的大型船舶轴系校中安全状态评估方法。本发明方法包括如下步骤：采集不同位置轴系轴承座处振动信号，提取出大幅值的周期信号即主频信号和小幅值的非周期信号即边频信号；将主频信号和边频信号组合成特征信号，通过特征信号构建轴系吸引子；根据轴系吸引子的结构特征和演变特性，判断轴系校中的安全状态。本发明所述方法应用谐波小波包变换对振动信号的频段进行精细分解，将噪声信号和有效信号分解在不同频段上，实现二者的分离，分别提取主频信号和边频信号；先将两种信号组合成特征信号，再通过特征信号构建轴系吸引子；根据轴系吸引子的结构特征和演变特性，判断轴系校中的安全状态。

技术领域

本发明涉及一种安全状态评估方法，尤其涉及一种基于吸引子的大型船舶轴系校中安全状态评估方法，通过借助吸引子理论揭示轴系校中的演变机制，建立轴系校中安全状态评估方法，实现大型船舶轴系校中的安全状态检测与评估。

背景技术

在船舶大型化的进程中，人们在追求低碳、环保、节能、高效和低成本的同时，更要重视船舶的航行安全性能。然而如何提升船舶的航行性能仍面临着诸多的技术挑战，其中保证推进动力系统的可靠运行是提升船舶航行性能的重要方面，尤其是船舶轴系。

船舶轴系是船舶动力系统的重要组成部分，主要将主机产生的驱动力矩传递给螺旋桨，同时将螺旋桨产生的推力传递给船体，进而使得船舶前进。船舶轴系校中的运行状态，直接影响到船舶的航行安全。目前轴系校中方法可以在船舶未航行时保证轴系校中处于合理状态，但是船舶在实际航行过程中轴系会受到诸多动态因素的影响，如船体变形、螺旋桨交变弯曲力矩、轴承油膜等因素。这些动态因素会对轴系校中的状态产生不利的影响。轴系校中状态不好，在运行中会造成轴承轴瓦迅速磨损甚至破坏，艉轴密封元件快速磨损造成泄露，主机曲轴臂距差超出允许范围。最终导致轴系振动加剧、稳定性降低，当振动过大时，甚至会导致轴系产生故障。对于校中安装好的轴系，在实际运行过程中，其校中状态的检测和评定方法，在国内外的研究中对此很少涉及。因此需要一种新的方法评估轴系在实际不确定性动态因素影响下运行的校中状态，建立轴系校中安全状态评估方法，为船舶轴系状态监测的研究提供新方法，这对于船舶推进动力系统可靠性和安全性有着深渊影响。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于吸引子的大型船舶轴系校中安全状态评估方法。本发明主要结合谐波小波包的变换分解和吸引子理论分析轴系的振动信号，揭示轴系校中不确定性状态的演变机制，建立轴系校中安全状态评估方法，实现大型船舶轴系校中的安全状态检测与评估。该方法可操作性强，实用性强。本发明采用的技术手段如下：

一种基于吸引子的大型船舶轴系校中安全状态评估方法，包括如下步骤：

步骤1、采集不同位置轴系轴承座处振动信号，提取出大幅值的周期信号即主频信号和小幅值的非周期信号即边频信号；

步骤2、将主频信号和边频信号组合成特征信号，通过特征信号构建轴系吸引子；

步骤3、根据轴系吸引子的结构特征和演变特性，判断轴系校中的安全状态。

进一步地，所述步骤1中，具体采用加速度传感器采集不同位置轴系轴承座处振动信号，其中，采样频率1024Hz，采样间隔0.5Hz；利用谐波小波包对振动信号进行10层分解，分解至1024个频段；其中，提取出的边频信号范围为0～100HZ。

进一步地，所述步骤2中，先将主频信号和0-100Hz边频信号进行时域线性相加组合成特征信号，通过特征信号构建轴系吸引子。

进一步地，所述步骤3中，根据轴系吸引子的结构特征和演变特性判断轴系校中安全状态：轴系吸引子为环面吸引子并表现出发散的拟周期运动时，轴系校中处于非安全状态；轴系吸引子为双环面交叉并表现出分岔运动时，轴系校中处于过渡状态；轴系吸引子为多环面交叉的混沌吸引子并表现出收敛的混沌运动时，轴系校中处于安全状态。