[发明专利]一种减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统

权利要求书

1.一种减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统，其特征在于，包括故障诊断及健康预报分析预测系统、减摇鳍主控制系统、执行元件及液压机组现场传感采集元件；故障诊断及健康预报分析预测系统直接采集陀螺仪的报文信息和高频数据，减摇鳍主控制系统采集执行元件状态信息和液压机组现场传感器信号转成文本数据上传至故障诊断及健康预报分析预测系统；故障诊断及健康预报分析预测系统实时监测执行元件、液压机组、电气控制模块状态信息，通过人机界面直观呈现减摇鳍健康状态。

2.根据权利要求1所述减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统，其特征在于，所述故障诊断及健康预报分析预测系统包含PXIe主控制器、PXIe动态采集模块、PXIe模拟量采集模块、显示器；减摇鳍主控制系统包含控制主站、控制从站；执行元件包含比例阀、换向阀、执行机构；液压机组现场传感采集元件包含振动传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器、液位传感器、油液水分传感器、渗水检测绳、三轴陀螺仪；

振动传感器为加速度传感器，通过BNC接口与PXIe动态采集模块相连，系统压力、转鳍压力、蓄能器管路流量、主管路流量、主泵溢流口流量、主泵出口流量传感器均选用4～20mA电流信号通过转接盒与PXIe模拟量采集模块相连，三轴陀螺仪通过RS232接口与PXIe主控制器自带串口相连，温度传感器、液位传感器均选用4～20mA电流信号与控制从站模拟量采集模块相连，油液水分传感器选用ModbusRTU接口与控制从站通信接口相连，渗水检测绳先与自身的变送器相连再与控制从站相连，控制从站接口模块通过网线与控制主站相连，减摇鳍主控制系统控制主站CPU通过网线与故障诊断及健康预报分析预测系统PXIe主控制器相连，控制从站采集的数据A/D转换，再将其转换为工程量以WORD形式送入PXIe主控制器。

3.根据权利要求2所述减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统，其特征在于，所述故障诊断及健康预报分析预测系统中包括为减摇鳍人机交互界面相关实时状态监测、故障诊断、健康预报分析、维护保养提醒提供数据支撑的数据库；

接收控制主站通过ModbusTCP传送的数据直接存储到数据库；

通过PXIe主控制器自带的串口读取陀螺仪的报文信息后，经数据分析，将船舶横摇、纵摇、垂荡幅值解析处理解析出实时值后存储至数据库；

通过PXIe动态采集模块采集的主泵振动信号，在人机交互界面配置直接将采集的信号存储在指定的文件目录下，同时对该信号进行FFT时频变换分析提取指定频段能量值作为特征值存储到数据库中，并计算幅值域平均幅值、方根幅值、峰值、均方幅值、波形指数、峰值指数、脉冲指数、裕度指数、偏度指数作为幅值域特征值存储到数据库中。

4.根据权利要求3所述减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统，其特征在于，所述故障诊断及健康预报分析预测系统中包括状态分析模块，通过提取数据库中振动信号、流量信号、压力信号经滤波处理，根据不同频段进行数据分解重构功率谱密度的振动信号，主泵出口压力、流量、温度特征值，结合液压泵典型故障特征及理论容积效率，经模糊神经网络，实时判断液压泵故障类型、失效模式及健康状态。

5.根据权利要求4所述减摇鳍装置故障诊断及健康预报系统，其特征在于，所述状态分析模块根据数据库中转鳍角速度信号、转鳍油缸压力信号，通过转鳍进出口压力信号计算出实时压差信号，结合转鳍角速度信号通过迭代求解作用在减摇鳍鳍叶上的升阻合力、阻力矩、流体力矩以及流体力矩系数，根据应力计算公式求得作用在执行机构鳍轴上的轴承应力值，通过材料所承受的应力幅水平与该应力幅下发生疲劳破坏时所经历的应力循环次数的关系曲线可查得当前应力下的寿命值，再根据累计损伤理论得出轴承剩余寿命。