淺談船舶電氣自動(dòng)化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除

蔣文強(qiáng)，朱明晶

黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007

電氣自動(dòng)化在船舶中的應(yīng)用，對(duì)增加航運(yùn)經(jīng)濟(jì)效益、保證航運(yùn)安全、改善勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等方面都起到極為重要的作用。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著科技、信息、網(wǎng)絡(luò)、通信、自動(dòng)化等技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，我國(guó)船舶工業(yè)的電氣自動(dòng)化程度和技術(shù)水平都有了很大的提高，機(jī)電設(shè)備更加緊密地結(jié)合在一起，船舶實(shí)現(xiàn)了機(jī)電合一，同時(shí)，不少設(shè)備通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，也已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

1 自動(dòng)化技術(shù)在船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用的幾個(gè)重要技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)在船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在：電力電子技術(shù)在船舶軸帶發(fā)電和電力推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用、CAN網(wǎng)絡(luò)在船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用及船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用等。在船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中，目前各國(guó)研究的重點(diǎn)集中在軸帶發(fā)電、電力推進(jìn)和自動(dòng)化機(jī)艙等方面 ,而且這一領(lǐng)域的任何進(jìn)展都是自動(dòng)化等技術(shù)綜合應(yīng)用和交叉滲透的結(jié)果。

1.1 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在傳播中主要用在軸帶發(fā)電和電力推進(jìn)方面。

1）軸帶發(fā)電機(jī)由主軸驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速隨主機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，根據(jù)主機(jī)運(yùn)行狀況和海況對(duì)軸帶發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，其是船舶節(jié)能的主要裝置。目前，軸帶發(fā)電常用的恒頻方式可分為機(jī)械式和電氣式兩類，隨著電力電子器件的飛速發(fā)展，軸帶發(fā)電系統(tǒng)幾乎已全部采用晶閘管逆變方式。

2）從電力傳動(dòng)角度看，電力推進(jìn)系統(tǒng)可分為直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)兩大類。近年來(lái)，科技在不斷進(jìn)步，致使交流調(diào)速得到迅猛發(fā)展，交流電力逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流推進(jìn)的取代。在交流電力推進(jìn)方式中，目前常用的有交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)(CCV)推進(jìn)系統(tǒng)以及直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)（LCI）推進(jìn)系統(tǒng)。

1.2 CAN電站測(cè)控系統(tǒng)

我們通常把發(fā)電機(jī)組、控制臺(tái)和檢測(cè)微機(jī)作為CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，三者一起掛在CAN總線上，形成一個(gè)電站自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與船上其他部分的控制網(wǎng)絡(luò)連在一起，構(gòu)成整個(gè)船舶的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，同時(shí)，各節(jié)點(diǎn)本身又具有獨(dú)立的測(cè)控功能，又可作為一個(gè)“子控制區(qū)”來(lái)參與全船的控制檢測(cè)。其中，發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集成了測(cè)量與控制功能；控制臺(tái)則接收各發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)這些結(jié)果與控制要求對(duì)各節(jié)點(diǎn)下達(dá)相應(yīng)的控制指令；而檢測(cè)微機(jī)則是對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)特殊情況，可及時(shí)予以處理。

1.3 自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)

為確保船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠進(jìn)行更安全、更可靠的工作，一些發(fā)達(dá)國(guó)家還在此領(lǐng)域開(kāi)展了可靠性技術(shù)的研究，如電磁兼容設(shè)計(jì)和容錯(cuò)技術(shù)設(shè)計(jì)等，這些先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)計(jì)為我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行提供了可靠保障。

2 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著電氣自動(dòng)化在船舶上應(yīng)用的不斷深入以及其自身的發(fā)展不斷進(jìn)步，如電力與電子、強(qiáng)電與弱電的難分難解，機(jī)電一體化使學(xué)科互相交叉滲透，以及人工智能和模糊技術(shù)的普及應(yīng)用，這些都將使得電氣自動(dòng)化在船舶上的應(yīng)用范圍更加寬泛，其為船舶運(yùn)行及發(fā)展帶來(lái)諸多便利和效益的同時(shí)，必將會(huì)對(duì)造船和航運(yùn)業(yè)帶來(lái)重大變革。

2.1 提高效率

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于采用數(shù)字化和高層次的自動(dòng)化技術(shù)，且具有圖像控制功能，這一方面，使得人機(jī)界面和對(duì)話效果良好，計(jì)算機(jī)所有功能選擇均能通過(guò)屏幕軟件按鈕直接完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ)；另一方面，有助于更好地減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)合中解放出來(lái)，提高工作效率。

2.2 設(shè)備完善

電氣自動(dòng)化的發(fā)展，使得更多新一代的大功率半導(dǎo)體電力電子器件在材料、機(jī)理、理論、制造工藝和應(yīng)用技術(shù)等方面得到研發(fā)與利用，其所取得的突破性進(jìn)展，會(huì)使船舶設(shè)備進(jìn)一步朝著更高、可靠、節(jié)能型方向發(fā)展，這為船舶機(jī)械、船艙、運(yùn)作等方面提供了更快、更好、更方便條件的同時(shí)，亦將對(duì)船舶電力推進(jìn)和輔機(jī)電力拖動(dòng)技術(shù)帶來(lái)重大變革，二者互相促進(jìn)、相輔相成。

2.3 監(jiān)控準(zhǔn)確

計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化技術(shù)的成熟，使船舶在駕駛、機(jī)艙管理和裝貨等方面實(shí)現(xiàn)了全盤(pán)計(jì)算機(jī)控制，同時(shí)亦將使船舶工業(yè)向著智能綜合自動(dòng)化、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、微機(jī)監(jiān)視、智能控制、船岸信息直接交流、全船自動(dòng)化領(lǐng)域延伸得更加深入，這對(duì)提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性具有積極的促進(jìn)意義，從而最大程度提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

3 船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備故障的排除

雖然，船舶電氣自動(dòng)化程度在不斷提高，但受歷史和人為等多種因素的影響，其設(shè)備在長(zhǎng)期的運(yùn)作過(guò)程中不可避免地發(fā)生各種故障，做好設(shè)備故障的檢測(cè)、排除與維修，是保證船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.1 排除故障的步驟

對(duì)于一般的電氣設(shè)備故障來(lái)說(shuō)，其檢查步驟大同小異：1）首先必須弄清故障現(xiàn)象；2）查看電氣線路圖和說(shuō)明書(shū)（圖中標(biāo)注的各種電氣符號(hào)在每本說(shuō)明書(shū)的前幾頁(yè)都會(huì)詳細(xì)說(shuō)明）；3）分析故障原因；4）確定檢查部位；5）拆卸元器件(拆卸之前各接線頭應(yīng)做好標(biāo)記)；6）確定故障；7）修理并排除故障；8）裝復(fù)試驗(yàn)。

3.2 排除故障的原則

對(duì)電氣設(shè)備故障的排除，應(yīng)秉承先易后難（對(duì)設(shè)備比較容易檢查的部分先檢查）、先動(dòng)后靜（對(duì)設(shè)備經(jīng)常處在運(yùn)行狀態(tài)的部分先檢查）、先外部后內(nèi)部的原則進(jìn)行排除、處理，這樣能夠使故障的檢查更加方便、快捷。

3.3 排除故障的方法

對(duì)電氣設(shè)備故障的排除，可采用直觀法、比較法、短路法、經(jīng)驗(yàn)排故法，并借助測(cè)試儀器，通過(guò)測(cè)量其電壓、電流或電阻進(jìn)行分析判斷。而對(duì)于一些比較復(fù)雜的故障，要根據(jù)電氣系統(tǒng)原理圖，將原理圖與實(shí)物一一對(duì)照，了解系統(tǒng)各種動(dòng)作工作原理的同時(shí)，實(shí)地察看，根據(jù)故障現(xiàn)象，仔細(xì)分析，列舉產(chǎn)生故障的各種因素，反復(fù)推敲，逐步推理查找。

另外，提高設(shè)備管理和維修人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)也是做好故障排除工作的重要方面。目前，較多的輪機(jī)員對(duì)船電知識(shí)相對(duì)欠缺，特別是對(duì)電氣設(shè)備故障的分析和處理能力較弱，因此，應(yīng)利用一切機(jī)會(huì)，通過(guò)各種途徑使其學(xué)習(xí)、增強(qiáng)船電知識(shí)，尤其是通過(guò)電氣設(shè)備故障處理來(lái)提高實(shí)際的動(dòng)手能力，這是盡快適應(yīng)現(xiàn)在船舶機(jī)電設(shè)備管理的唯一辦法。

4 結(jié)論

隨著時(shí)代進(jìn)步、科技發(fā)展，將有越來(lái)越多的船舶及其配套系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化領(lǐng)域不斷向集機(jī)械自動(dòng)化、裝載自動(dòng)化、航行自動(dòng)化、機(jī)艙自動(dòng)化等于一體的多功能全船綜合自動(dòng)化層次發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)全船智能管理，保證了船舶更加經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的操作和運(yùn)行。

[1]劉毅.淺談船舶電氣自動(dòng)化發(fā)展.CHINA’SFOREING TRADE，2010(14).

[2]陳念寧.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展.廣東造船，2005(4).

[3]白永昕，彭成.船舶電氣自動(dòng)化中幾個(gè)重要技術(shù)的應(yīng)用.世界海運(yùn)，2005(3).