機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論及在船舶機械中的應用研究.pdf

1、近年來，飛機失事、航天器爆炸、橋梁坍塌、大型船舶和潛艇失事、核電站泄露等事故的頻發(fā)，使人們對機械系統(tǒng)安全和可靠性的水平愈加關注；市場競爭的加劇、用戶對機械系統(tǒng)產(chǎn)品屬性要求的提高，使人們對機械系統(tǒng)的智能化水平要求更高；作為世界機械制造大國而非制造強國的中國，以“中國裝備裝備中國走向世界”為主旨的中國機械工業(yè)呼喚機械系統(tǒng)的原始創(chuàng)新。在這種前提背景下，機械系統(tǒng)運行性能狀態(tài)監(jiān)測技術得到了廣泛關注和快速發(fā)展，狀態(tài)監(jiān)測故障診斷技術已在相關領域取得明

2、顯成效。隨著節(jié)能減排的步伐加快，機械系統(tǒng)當前的維修保障模式也正在面對著巨大的挑戰(zhàn)。如何保障機械系統(tǒng)安全、可靠、高效、低耗地運行仍是機械系統(tǒng)要研究解決的難題。
　　 針對目前機械系統(tǒng)普遍存在可監(jiān)測性水平低、在產(chǎn)品設計時未考慮系統(tǒng)可監(jiān)測性問題的現(xiàn)狀，文中圍繞機械系統(tǒng)可監(jiān)測性這一主題，以實現(xiàn)機械系統(tǒng)CBM和PHM為目標，以確保機械系統(tǒng)安全、可靠、高效、低耗、經(jīng)濟的運行為宗旨，將機械系統(tǒng)的可監(jiān)測性上升到可靠性、維修性同等重要的性能地位，

3、將狀態(tài)監(jiān)測設計納入產(chǎn)品全壽命周期設計范疇，從狀態(tài)監(jiān)測技術和機械系統(tǒng)現(xiàn)代設計相結(jié)合的角度，基于系統(tǒng)理論和全壽命周期理論提出了機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論體系。將可監(jiān)測性設計理論體系的研究內(nèi)容劃分為四個方面：可監(jiān)測性設計內(nèi)涵；可監(jiān)測性設計方法；可監(jiān)測性分配方法(監(jiān)測點優(yōu)化布置方法)；可監(jiān)測性設計評價方法。文中主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 (1)在大量閱讀國內(nèi)外文獻、開展科學問卷調(diào)研和對工程化項目總結(jié)的基礎上，歸納整理出機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測

4、故障診斷目前存在的問題和不足，即機械系統(tǒng)的現(xiàn)代設計和狀態(tài)監(jiān)測故障診斷這兩個方面在實際生產(chǎn)過程中存在相互脫節(jié)和各自為政的問題。
　　 (2)針對當前機械系統(tǒng)的現(xiàn)代設計與機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測故障診斷脫節(jié)的問題，在研究機械系統(tǒng)運行特征及故障特點基礎上，形成了可監(jiān)測性的概念定義、內(nèi)涵及外延等，規(guī)范了可監(jiān)測性設計理論體系的基本術語；基于系統(tǒng)論和全壽命周期理論提出了完整的機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論體系；將可監(jiān)測性設計內(nèi)容劃分為四個部分，構(gòu)建了可監(jiān)

5、測性設計理論體系框架和基于全壽命周期的可監(jiān)測性設計理論工程化實施應用基本框架。
　　 (3)在論述可監(jiān)測性設計工程實施特點的基礎上，引入?yún)f(xié)同理論構(gòu)建了基于協(xié)同理論的機械系統(tǒng)可監(jiān)測性綜合優(yōu)化設計方法；基于分布式系統(tǒng)設計實現(xiàn)了機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計信息協(xié)同通訊系統(tǒng)；
　　 (4)研究了機械系統(tǒng)可監(jiān)測性分配(監(jiān)測點優(yōu)化布置)，提出了監(jiān)測點選取的要求和策略；傳感器選取時注意的事項和制定了選取策略；基于層次理論的機械系統(tǒng)監(jiān)測點優(yōu)化布

6、置方法和基于故障樹理論的機械系統(tǒng)監(jiān)測點優(yōu)化布置方法。
　　 (5)構(gòu)建了可監(jiān)測性設計評價指標體系；提出了基于三階段可監(jiān)測性設計綜合評價方法和基于灰色理論的可監(jiān)測性設計綜合評價方法。
　　 (6)以交通運輸部的遠洋救助船為研究對象，進行了可監(jiān)測性設計理論在船舶動力機械設計中的工程化示范應用。基于船舶設計制造流程的特點構(gòu)建了船舶動力機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計工程化應用框架，為可監(jiān)測性設計理論的推廣奠定了基礎。最后提出了基于可監(jiān)測性

7、設計理論的機械系統(tǒng)綜合保障系統(tǒng)的未來發(fā)展框架。
　　 機械系統(tǒng)可監(jiān)測性設計理論的全面研究和工程化應用將有助于提高機械系統(tǒng)可監(jiān)測性水平；有助于提高機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測故障診斷技術水平的發(fā)展；有助于提高機械系統(tǒng)故障診斷中微弱信號的獲取和識別；有助于推動機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測新技術的研究和應用；有助于機械系統(tǒng)產(chǎn)品的設計創(chuàng)新；有助于提高機械系統(tǒng)的市場競爭力；有助于提高機械系統(tǒng)的智能化化設計水平和可靠性、安全性水平；有助于機械系統(tǒng)現(xiàn)代維修保障模式的