[01243475]船舶全电力推进系统运行稳定性监测与控制方法研究

一、课题来源与背景

1．课题来源

交通运输部应用基础研究项目，项目名称“船舶全电力推进系统运行稳定性监测与控制方法研究”，项目编号：2013-329-810-350。

2．课题背景

21世纪以来，船舶电力推进系统在我国远洋半潜运输船、近海车客轮渡船以及内河船舶游览船、清扫保洁船、公务船等越来越多地得到应用，特别是国内自主研发的内河船舶电力推进系统已列入交通部“十二五”科技成果推广目录。

但是，与常规柴油机推进系统相比，电力推进系统存在很大差异。电力推进系统是将船舶的供配电系统、推进系统以及操纵控制系统集成为一体，溶入了大量新技术，系统结构复杂。因推进负荷剧烈波动、电力谐波污染、电力电子设备故障、维护管理不当等原因而引发的系统局部或全部功能的丧失，将引起严重的安全事故。

本项目重点研究船舶电力推进系统运行状态监测、故障诊断、可靠性评估等基础性共性技术方法，解决船舶电力推进系统应用中的安全运行问题，以提升国内电力推进系统集成创新的技术水平。

二、技术原理及性能指标

1．技术原理

项目依托上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室，研究了内河船舶电力推进系统的运行状态监测、故障诊断及应急控制、状态预测与可靠性评估等关键技术。基于模型化船舶电力推进系统状态检测与多源信息融合处理方法，实现船舶电力推进系统的运行状态监测;建立定量化的船舶电力推进系统多变量确定性故障诊断模型，实现船舶电力推进系统确定性故障定位和分类;建立专家知识库，完成电力推进系统非确定性故障的辅助智能诊断;实现电力推进系统在网发电机组故障跳闸应急控制和单机推进应急控制;设计了基于可靠性理论的船舶电力推进系统模糊神经网络模型，实现船舶电力推进系统运行状态可靠性评估。项目开发的电力推进系统故障诊断和可靠性评估软件，已在多条船舶上进行了验证和应用。

2．性能指标

项目任务书规定的主要研究开发内容如下： （1）船舶电力推进系统运行状态监测技术 研究多变量信息融合及其模型化信号检测的船舶电力推进系统运行状态综合监测方法。

（2）船舶电力推进系统故障诊断及应急控制技术

在状态监测基础上，研究并建立可量化的、包括不稳定不确定运行状态在内的船舶电力推进系统广义故障诊断模型，进行故障诊断模型的试验验证;研究电力推进系统在网发电机组故障跳闸应急控制和单机推进应急控制技术

（3）船舶电力推进系统状态预测与可靠性评估技术

研究基于可靠性理论的电力推进系统运行状态预测方法。

三、成果的创造性与先进性

1、成果的创造性：

（1）基于模型化船舶电力推进系统状态检测与多源信息融合处理方法，实现船舶电力推进系统的运行状态监测。

（2）建立定量化的船舶电力推进系统多变量故障诊断模型，实现船舶电力推进系统故障定位和分类;结合专家知识库，实现电力推进系统非确定性故障的辅助智能诊断;实现电力推进系统在网发电机组故障跳闸应急控制和单机推进应急控制。

（3）基于可靠性理论的船舶电力推进系统模糊神经网络模型，实现船舶电力推进系统运行状态可靠性评估。

2.成果的先进性：

查新报告表明，国内外公开发表的文献中，未见与项目研究相同的公开文献报道。项目的鉴定意见是，项目研究成果总体上达到国际先进水平。

四、技术的成熟程度，适用范围和安全性：

1.技术的成熟程度 项目研发的电力推进状态监测与安全控制系统已经通过了实验室环境验证，已经相关软件已经获得软件著作权授权。项目开发的电力推进系统故障诊断和可靠性评估软件，已在多条船舶上进行了验证和应用。运行情况良好。以上表明，项目提出的内河船舶电力推进系统运行状态监测、故障诊断及应急控制、状态预测与可靠性评估技术是成熟的技术，可以推广应用。

2.适用范围 项目研发的电力推进状态监测与安全控制系统主要可应用于内河中小功率船舶，该系统不仅可以装备到电力推进船舶上，而且可以装备到柴油机推进的船舶上。

3.安全性 项目研发的电力推进状态监测与安全控制系统已经通过了实验室环境验证，已经相关软件已经获得软件著作权授权。项目开发的电力推进系统故障诊断和可靠性评估软件，已在多条船舶上进行了验证和应用。运行情况良好。以上表明，项目提出的内河船舶电力推进系统运行状态监测、故障诊断及应急控制、状态预测与可靠性评估技术具有良好的安全性。

五、应用情况及存在的问题

1.应用情况 项目开发的电力推进系统故障诊断和可靠性评估软件，已在多条船舶上进行了验证和应用。

运行情况良好。

存在问题

项目解决了艉轴推进或Z型推进的单一能源内河中小功率船舶电力推进系统的安全控制等关键技术问题，新能源混合动力电力推进船舶、大功率电力推进船舶、海洋电力推进船舶、以及吊舱型电力推进船舶的安全控制技术有待进一步研究。