船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展于

渺彭暉 林貴鵬

摘 要：隨著電氣化技術(shù)的不斷革新，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。在船舶領(lǐng)域，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)大大促進(jìn)了其發(fā)展進(jìn)步的歷程。本文主要從船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)概述、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及發(fā)展未來三方面對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的相關(guān)問題進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣自動(dòng)化系統(tǒng)；發(fā)展

在國家有關(guān)資金、政策等的大力扶持下，我國的船舶工業(yè)得到了大力發(fā)展。尤其是在船舶工業(yè)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)方面，更是取得了較大的成果。加之不斷從國外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，使得我國的船舶電氣自動(dòng)化水平也已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，其競(jìng)爭(zhēng)力得到了進(jìn)一步提高。

一、船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)概述

船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括船舶配電系統(tǒng)和船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)。

其中船舶配電系統(tǒng)主要由電源、配電裝置、電網(wǎng)以及負(fù)載四個(gè)部分構(gòu)成。電源的主要作用是將機(jī)械能、化學(xué)能等轉(zhuǎn)化成電能，船舶上的電源裝置很多，例如柴油發(fā)電機(jī)組、穩(wěn)壓電池等等；配電裝置的主要作用是對(duì)電源和負(fù)荷進(jìn)行分配、監(jiān)視、測(cè)量、保護(hù)、轉(zhuǎn)換以及控制等等；電網(wǎng)是船上所有的電纜和電線的總稱；負(fù)載主要包括艙室機(jī)械、甲板機(jī)械、傳播照明以及通導(dǎo)設(shè)備等。

船舶機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)存在的意義是提高船員判斷和操作正確的概率，提高船員的反應(yīng)速度，并降低船員體力上的消耗。由于不同船東訂貨技術(shù)規(guī)格書的約定不同，因此機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的配置也不同。但主要配置大概包括主推進(jìn)裝置自動(dòng)化系統(tǒng)、主柴油發(fā)電機(jī)及電站自動(dòng)化系統(tǒng)、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)以及艏側(cè)向推進(jìn)裝置遙控系統(tǒng)、艦船自動(dòng)見搖水艙系統(tǒng)等等。

二、船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)以及通訊技術(shù)等的不斷進(jìn)步，其在船舶的駕駛、機(jī)艙管理以及裝貨等方面都得到了很好的應(yīng)用?，F(xiàn)代的船舶自動(dòng)化系統(tǒng)，是將機(jī)艙自動(dòng)化、航行自動(dòng)化、裝載自動(dòng)化等有機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化體系。該系統(tǒng)主要是由工作母站、分控制系統(tǒng)以及工作分站組成的。工作母站方面，一般有兩個(gè)，一個(gè)設(shè)置于機(jī)艙控制室，另一個(gè)則在駕駛室。二者互相獨(dú)立，既能單獨(dú)操作，也可同時(shí)操作；分控制系統(tǒng)方面，不同種類和自動(dòng)化程度的船舶，其分控制系統(tǒng)也不同，例如主機(jī)遙控、機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警、泵浦控制、冷藏集裝箱監(jiān)控等等。工作母站和分控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系采用的是由高速傳輸技術(shù)組成的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需求，將滿足需求數(shù)量的工作分站連接起來，對(duì)船舶的各個(gè)重要部位、設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)控。而且工作分站可作為與船舶進(jìn)行對(duì)外通信的窗口，使用數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N手段實(shí)現(xiàn)船船之間以及岸船之間的對(duì)話，使雙方進(jìn)行各種業(yè)務(wù)活動(dòng)，例如信息交流、咨詢、故障診斷、設(shè)備維護(hù)以及船舶管理等等，從而使得船舶航行的可靠性和安全性得到保障。

三、船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1.船用中壓電力系統(tǒng)將會(huì)成為大型船舶電力系統(tǒng)發(fā)展的主流

由于船舶的電氣化水平不斷提高，因此我國新出現(xiàn)了很多總裝機(jī)容量達(dá)到十幾、幾十甚至上百兆瓦的船舶，例如客滾船、半潛船、汽車運(yùn)輸專用滾裝船等等。由于考慮到斷路器短路電流分段能力、發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量、發(fā)電機(jī)組數(shù)量以及電纜載流量等因素，這些新建的船舶大部分都采用了中壓配電系統(tǒng)，而且基本上所有的海洋平臺(tái)、海洋工程船舶等都采用了中壓電氣系統(tǒng)。

2.研發(fā)重點(diǎn)將聚焦于節(jié)能、環(huán)保、高效的船舶配套設(shè)備

在2011年船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)以及能效管理計(jì)劃被正式納入MARPOL公約附則中的VI修正案中，其中對(duì)船舶的節(jié)能減排提出了強(qiáng)制性的要求。因此船舶工業(yè)圍繞著電氣與自動(dòng)化，提出了多種有效提升船舶能效水平的方案，方案中的大多數(shù)技術(shù)都集中于船舶配套設(shè)備節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)。例如高效螺旋槳及其優(yōu)化、柴油機(jī)性能改進(jìn)、廢熱回收、主機(jī)后處理裝置、混合電力推進(jìn)技術(shù)等等。

3.系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化水平更高

目前數(shù)字化技術(shù)及總線技術(shù)在船舶電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍且成熟。尤其是總線，將各模塊、部件等連接起來，是互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)之間的雙向數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢(shì)在于能夠使用較為簡(jiǎn)單的自動(dòng)化技術(shù)代替繁瑣的人工操作，提高了工作效率，降低了工作成本，而且能夠?qū)⒋瑔T從惡劣的工作環(huán)境中解放出來。

四、船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展未來

1.由“單一商品”生產(chǎn)向系統(tǒng)集成化方向發(fā)展

由于國際經(jīng)濟(jì)的增長速度減慢，造船市場(chǎng)的需求減少，對(duì)散貨船的需求較少，而對(duì)高技術(shù)的海洋工程裝備的需求則相對(duì)較多。而我國的船舶制造方面所生產(chǎn)的商品較為單一，抗風(fēng)險(xiǎn)能力不強(qiáng)。因此為了適應(yīng)不斷變化的國際形勢(shì)，未來我國的船舶業(yè)會(huì)由單一商品生產(chǎn)向集成化方向發(fā)展，船舶電氣自動(dòng)化也會(huì)隨之向集成化轉(zhuǎn)變。具體來說，一方面，船用設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)向集成化方向發(fā)展，另一方面，船舶電氣、機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)等行業(yè)中具有競(jìng)爭(zhēng)力的大型企業(yè)會(huì)由船舶配套設(shè)備加工商向系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)變，例如部分船舶企業(yè)正在積極提高自身的船舶電氣系統(tǒng)及機(jī)艙自動(dòng)化系統(tǒng)的集成能力。

2.技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)行業(yè)發(fā)生重大變化

機(jī)電一體化、人工智能、模糊技術(shù)、新一代大功率半導(dǎo)體電子元器件等的利用使得船舶電氣自動(dòng)化領(lǐng)域更加寬廣。而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，船舶電氣自動(dòng)化行業(yè)也會(huì)發(fā)生重大變化。具體來說，就是相關(guān)技術(shù)使得船舶電氣的電制控制方式、推進(jìn)方式、綜合自動(dòng)化水平以及配電方式等發(fā)生了重大改變，從而使得整個(gè)行業(yè)發(fā)生較大變化。

3.授權(quán)合作模式被自主創(chuàng)新所代替

由于船舶配套設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備例如船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的要求較高，而且制造工藝也非常復(fù)雜，因此使得我國船舶電氣、自動(dòng)化系統(tǒng)等設(shè)備的裝船率較低。采用授權(quán)合作模式雖然能夠使我國的船舶電氣自動(dòng)化設(shè)備的制造技術(shù)及工藝等處于世界前沿水平，但在我國對(duì)船舶工業(yè)的最新規(guī)劃中，要求船舶業(yè)要提高自主創(chuàng)新能力，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、工藝開發(fā)、綜合服務(wù)的力度，因此未來船舶電氣自動(dòng)化必將走上自主創(chuàng)新的道路。

五、結(jié)語

綜上所述，我國的船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，取得了一系列成果。而且在未來，隨著技術(shù)的不斷革新，其所取得的成就也是不可估量的，能夠?yàn)榇龠M(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)重要力量。

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