探討船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用

邵偉

摘 要：船舶電氣自動化系統(tǒng)，具有電子信息化和網(wǎng)絡(luò)可控化的系統(tǒng)特征，這一系統(tǒng)的出現(xiàn)，促進了船舶運行效益的提升，推動了綜合船舶的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。在船舶電氣自動化系統(tǒng)中，可靠性保障技術(shù)是保障系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的關(guān)鍵性技術(shù)，能夠大大提升了船舶運行效率及其安全性，提高了船舶運行信息的準確性，目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)類型有電力推進技術(shù)、容錯保障技術(shù)、儲備冗余處理技術(shù)和電磁兼容保障技術(shù)。

關(guān)鍵詞：船舶電氣自動化系統(tǒng) 可靠性保障技術(shù) 應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在交通、工業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域的機械自動化控制中，比如說船舶的電氣自動化控制系統(tǒng)。船舶電氣自動化系統(tǒng)由船舶導(dǎo)航與駕駛自動化系統(tǒng)、船舶船岸信息一體化系統(tǒng)、船舶機艙自動監(jiān)測系統(tǒng)以及液貨裝卸自動化系統(tǒng)等多個信息化模塊組成，實現(xiàn)了船舶航行、裝載自動化，大大提升了船舶之間的信息交流效率，促進了船舶綜合自動化體系的建設(shè)[1]。作為能夠有效提升船舶運行效益的科學(xué)技術(shù)，船舶電氣自動化系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)理論體系研究不斷深化，其中就包括了可靠性保障技術(shù)，這一技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性，是船舶自動化系統(tǒng)正常運行的技術(shù)保障。

1.船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用價值

二十一世紀以來，與人類生活聯(lián)系最為緊密發(fā)展最為迅速的，莫過于計算機技術(shù)，船舶電氣自動化系統(tǒng)中的技術(shù)核心，便是計算機技術(shù)。經(jīng)濟的發(fā)展，離不開交通運輸行業(yè)的支持，船舶是一種現(xiàn)代化的運輸工具，船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，促進了以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的交通網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，能夠大大提升船舶運行的有序性和安全性，提高船舶運行速率。整體上來說，船舶電氣自動化系統(tǒng)具備以下兩個基本特征：①電子信息化。傳播信息交流是船舶航行安全性、經(jīng)濟性的基礎(chǔ)，在航行期間，必須船舶與陸地、船舶之間都應(yīng)該保持良好的信息交流，避免因為天氣等環(huán)節(jié)因素造成的安全事故，同時能夠加強船舶運行控制的穩(wěn)定性；②網(wǎng)絡(luò)可控化。儀器設(shè)備的使用，使得船舶電氣自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r共享到信息中心，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)的處理發(fā)布工作指令，使得船舶的電氣設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)，提高船舶運行的自動化水平[2]。

自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，雖然有效提升了機械生產(chǎn)效益，降低了人工成本，但是由于機械控制的系統(tǒng)性和自動化程度比較高，一旦系統(tǒng)控制中心接受信息有誤，作出錯誤指令，就很有可能引發(fā)安全事故，或者是某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，在這種情形下，船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全性和準確性無法有效保障，將引起較大的經(jīng)濟損失。在這一系統(tǒng)中，加強可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用，以信息的精準控制，有效隔絕外界環(huán)境對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，確保船舶系統(tǒng)的信息準確性，能夠使得系統(tǒng)的正確運行得到有力的保障。同時，通過系統(tǒng)冗余設(shè)計，能夠確保系統(tǒng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，有相同的備用電氣設(shè)備，保證整體系統(tǒng)仍能正常運轉(zhuǎn)?？梢哉f，船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了船舶運行效益，而可靠性保障技術(shù)的使用，則是這一系統(tǒng)效益實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

2.船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)

2.1 電力推進技術(shù)

船舶電氣自動化系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，是電力推進技術(shù)，在這一技術(shù)中，有多種技術(shù)類型，其中電力交流傳動技術(shù)由于在電氣船舶自動化系統(tǒng)安全性與可靠性的保障中有獨特的技術(shù)優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。交流傳動技術(shù)有兩種主要技術(shù)設(shè)備類型：①交流無換向器電動機，使用變頻器進行同步調(diào)速，完成電源交流-交流之間的轉(zhuǎn)換，一般在低速運行時使用，以防影響船舶輸出頻率；②直流無換向器電動機，使用變頻器進行同步調(diào)速，實現(xiàn)交流-直流-交流之間的轉(zhuǎn)換，使得船舶與螺旋槳同步運行，同時了根據(jù)船舶航行區(qū)域的不同調(diào)節(jié)運作模式，比如在公海是可快速航行，使用（超）同步轉(zhuǎn)換模式，到港口或者較小的航行區(qū)域，降低電力交流推動運行速度，通過航行模式的轉(zhuǎn)換保證運行安全。

2.2 儲備冗余處理技術(shù)

船舶電氣自動化系統(tǒng)通過信息的采集進行系統(tǒng)的集中控制，環(huán)環(huán)相扣，因此一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就有可能導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)失靈，有較高的安全風(fēng)險，同時會影響船舶的航行，造成經(jīng)濟效益的損失，因此必須進行冗余設(shè)計，加強備用電氣設(shè)備的裝置。一般情況下，船舶電氣自動化系統(tǒng)的工作母站、分控制系統(tǒng)和工作分站都有若干個，會設(shè)置相對應(yīng)的備用工作系統(tǒng)，比如說有兩個工作母站，分別獨立設(shè)置在機艙控制室與駕駛室，可單獨或同時操作，互為備用。冗余設(shè)計的控制系統(tǒng)都是相互獨立的，一旦其中一個發(fā)生故障，可以馬上啟用備用系統(tǒng)，確保整個船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運行[3]。

2.3 容錯保障技術(shù)

容錯保障技術(shù)的作用，是確保整個船舶電氣自動化系統(tǒng)信息中樞系統(tǒng)的信息傳遞與正常運轉(zhuǎn)的一項可靠性保障技術(shù)，是用于修復(fù)系統(tǒng)故障的錯誤容忍性技術(shù)。船舶電氣自動化控制系統(tǒng)是一個信息一體化系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，由中樞系統(tǒng)根據(jù)儀表數(shù)據(jù)進行運行指令的發(fā)布，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致信息錯誤，影響系統(tǒng)整體指令的科學(xué)性與準確性[4]。在檢測系統(tǒng)監(jiān)察系統(tǒng)故障是，會以電子信號的方式將具體故障信息傳達到?jīng)Q策系統(tǒng)，根據(jù)故障等級作出應(yīng)對，在故障等級不高時，只需停止故障設(shè)備的運行，開啟備用機組即可；若故障等級較高，比如主體模塊發(fā)生故障，應(yīng)立馬停止船舶的航行，發(fā)出阻塞信號，直到故障修復(fù)。

2.4 電磁兼容保障技術(shù)

船舶電氣自動化系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，依靠來自各個電氣設(shè)備儀表的數(shù)據(jù)，因此信息準確性是保證系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。針對電力干擾所致的信息交流問題，可以采用電磁兼容保障技術(shù)來解決。從干擾源、敏感體、耦合電路等三個電磁干擾產(chǎn)生要素著手，能有效消除電磁干擾因素，具體地有以下3種方式：①變壓器的隔離。在船舶電氣自動化系統(tǒng)中，交流電源是產(chǎn)生電磁干擾源的主要物質(zhì)，通過電氣設(shè)備單獨供電，可以有效解決這一問題，但可行性較低，一般只能采用分離系統(tǒng)中的供電裝置與強電裝置的方式，或者是設(shè)置變壓器、濾波裝置，凈化高頻干擾信號；②設(shè)置RC吸收設(shè)備。在船舶上的電器設(shè)備開啟或斷電的過程中，可能會引起電流都動，產(chǎn)生電弧，造成電磁干擾，RC吸收設(shè)備可抑制設(shè)備電容兩端的電壓突變，消除船舶上電氣設(shè)備啟停由于電流突變而造成的電磁干擾；③改善傳輸介質(zhì)。使用電磁屏蔽技術(shù)，進行空間干擾，切斷電磁干擾源的傳輸，或者是屏蔽電纜，進行空間隔離，阻隔電磁干擾信號的傳導(dǎo)，降低電磁干擾強度。

3.結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動了工業(yè)生產(chǎn)制造水平的提高，促進了機械化自動化生產(chǎn)體系的建設(shè)，這樣雖然大大提高了工業(yè)生產(chǎn)效益，但是同時由于機械的非智能化，也是的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)埋下了巨大的安全隱患。安全性保障技術(shù)，顧名思義，就是保障系統(tǒng)安全運行的一類技術(shù)，是機械自動化生產(chǎn)體系中的一個關(guān)鍵性組成部分，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，降低故障風(fēng)險，減小經(jīng)濟損失[5]。在船舶電氣自動化系統(tǒng)中，安全性保障技術(shù)包括容錯保障技術(shù)、儲備冗余處理技術(shù)等，能夠在故障發(fā)生時及時察覺，啟動備用裝置，確保船舶自動化控制系統(tǒng)的正常運行，是船舶現(xiàn)代化控制體系中的關(guān)鍵性技術(shù)。