船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術的應用

徐亞東

摘要：進入新世紀以來，航運行業(yè)在促進國家社會經(jīng)濟發(fā)展、內(nèi)外部貿(mào)易繁榮中的獨特作用得到更為顯著發(fā)揮。船舶作為航運的主要設備，適應時代發(fā)展，在技術、性能等多方面實現(xiàn)了升級。船舶電氣自動化系統(tǒng)是提升船舶運行安全可靠性、經(jīng)濟運行性的重要技術。本文圍繞船舶電氣自動化系統(tǒng)的特點，圍繞如何保障船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性，探討各種保障技術的優(yōu)勢和實現(xiàn)途經(jīng)。針對船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術的應用提出了優(yōu)化改進的對策和建議。

Abstract： Since entering the new century， the shipping industry has played a more significant role in promoting the national social and economic development and the prosperity of internal and external trade. As the main equipment of shipping， ships have been upgraded in many aspects， such as technology and performance， to adapt to the development of The Times. Marine electrical automation system is an important technology to improve the safety， reliability and economic performance of ship operation. This paper focuses on the characteristics of Marine electrical automation system and how to guarantee the reliability of Marine electrical automation system， and discusses the advantages and realization methods of various support technologies. In view of the application of reliability assurance technology in Marine electrical automation system， the paper puts forward some countermeasures and suggestions for optimization and improvement.

關鍵詞：船舶;電氣自動化系統(tǒng);可靠性保障技術

Key words： ship;electrical automation system;reliability assurance technology

中圖分類號：F407.474? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0234-02

0? 引言

現(xiàn)代船舶運行已經(jīng)越來越依賴工業(yè)技術的發(fā)展進步，自動化系統(tǒng)應用于船舶運行中，促進船舶運行進入到高效率、高質(zhì)量的新時代。船舶自動化系統(tǒng)是涉及機械、電子、計算機等多門學科的系統(tǒng)工程，事關能否穩(wěn)定、安全、可靠地長期運行，是影響船舶航行，甚至是航運事業(yè)發(fā)展的重要因素。本文結(jié)合時代進步下工業(yè)技術的進步，探討如何保障自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，結(jié)合保障技術特點提出了應用技術方案。

1? 船舶電氣自動化系統(tǒng)概述

1.1 船舶電氣系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是船舶安全可靠航行的主要支撐系統(tǒng)。船舶電氣系統(tǒng)主要組成部分是：第一電力系統(tǒng)。船舶電力系統(tǒng)主要是包括船舶設備需要的電源裝置、配電裝置，按照船舶的負荷等要求進行連接，主要承擔船舶電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用的功能，是一個由電力設備、電力電纜組成的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡。其中產(chǎn)生船舶電能的設備是發(fā)電機組、鋰電池組以及燃料電池等，在利用配電裝置設備進行輸送轉(zhuǎn)化之后，船舶上的其他電氣設置就在電能驅(qū)動下進行工作。第二是船舶電站，船舶電站是船舶電力的核心組成，是由發(fā)電機組、鋰電池組，燃料電池和相關配套電力系統(tǒng)的保護裝置、傳輸網(wǎng)絡設備組成。具有發(fā)電和配電作用，讓電能傳輸?shù)酱半娏ο到y(tǒng)的每個設備。第三是電力網(wǎng)絡。電纜是傳輸船舶電站生產(chǎn)出的電能載體，輸送出的電能，按照船舶功能的需要，由動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、弱電網(wǎng)、應急電網(wǎng)等組成。

1.2 應用船舶電氣自動化系統(tǒng)的價值

一是提高船舶運行的質(zhì)量。船舶技術作為航運行業(yè)發(fā)展的關鍵技術，適應時代發(fā)展需要，積極引入電子技術、信息技術、自動化技術、智能化技術等先進技術，與時俱進地優(yōu)化改進傳統(tǒng)船舶技術，促進船舶運行質(zhì)量的持續(xù)提高。船舶電氣設備的自動化系統(tǒng)，將機械設備、電氣設備和電子控制有機結(jié)合起來，減少了船舶電氣設備管理運行中存在的安全隱患等問題，有效促進了船舶管理的效能。二是提高船舶運行的安全。船舶作為航運載體，安全是首要需求。電氣自動化系統(tǒng)應用在船舶電氣設備管理中，借助電氣自動化系統(tǒng)的準確性、可靠度和安全性能，為船舶提高連續(xù)安全運行時間提供了有力的保障。電氣自動化技術依靠技術集成和綜合應用，對船舶運行中的關鍵環(huán)節(jié)和安全節(jié)點進行有效控制，減少了人為因素可能帶來的風險，讓船舶運行、操作更加便捷、使用更加簡單、性能大大提升。三是減少了船舶運行的成本。傳統(tǒng)船舶運行中，主要是依靠人力來實現(xiàn)對船舶的操控。電氣自動化技術的應用，減少了船舶運行中對人力的依賴，采用系統(tǒng)化、模塊化、專業(yè)化的系統(tǒng)，能增強船舶電氣設備管理的穩(wěn)定和可靠，為現(xiàn)代船舶業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了積極保障。

2? 船舶自動化系統(tǒng)可靠性技術的優(yōu)勢

2.1 電子信息化讓船舶操控更加便捷

近些年，隨著船舶自動化系統(tǒng)借助電子信息化技術成果的應用和網(wǎng)絡通信技術的完善，以模塊化為特點進行船舶自動化系統(tǒng)的優(yōu)化升級，實現(xiàn)了船舶自動化系統(tǒng)朝著靈活、多元和綜合性能更好的方向發(fā)展。當今的船舶自動化技術改變了傳統(tǒng)船舶操作方法，利用電腦顯示屏、電氣按鍵，就能實現(xiàn)船舶的正常運行，操作更加便捷也更為人性化。

2.2 網(wǎng)絡化讓船舶運行更加穩(wěn)定

網(wǎng)絡信息技術，數(shù)據(jù)總線技術等不斷發(fā)展，帶動著船舶電氣自動化系統(tǒng)的技術水平不斷進步。其中網(wǎng)絡技術讓網(wǎng)絡遠程控制、準確控制成為現(xiàn)實，船舶操控模塊化之間的網(wǎng)絡信息通道更為通暢，傳輸速度更加迅捷，實現(xiàn)了船舶上不同電氣設備的無縫連接。數(shù)據(jù)總線技術對各種信號線數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效地匯總和管理，利用分布式設計，改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中的冗余現(xiàn)象，促進船舶網(wǎng)絡控制的穩(wěn)定性、可靠性不斷提高。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳?，將傳統(tǒng)船舶操作多人使用模式向著無人、多元操作的模式轉(zhuǎn)變，自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展，為船舶智能化管理奠定了基礎。

2.3 綜合化技術讓船舶電氣系統(tǒng)更加完善

綜合化技術是指對各種先進技術的綜合型應用。網(wǎng)絡信息、計算機、自動控制等技術不再單一使用，而是在同樣標準下進行互聯(lián)互通。這種綜合型技術的推廣，讓船舶電氣設備過去種類多管理困難，容易出現(xiàn)不兼容等情況得到改善，模塊化功能的系統(tǒng)化設計，促進船舶電氣系統(tǒng)更加先進和智能。實現(xiàn)了船舶電氣自動化系統(tǒng)組成的靈活、機動，不局限于單一組成方式的自動化系統(tǒng)，能更為有效地應對多種內(nèi)外部環(huán)境變化，讓船舶操作管理效率不斷提高。

3? 船舶電氣自動化的可靠性保障技術應用

船舶電氣自動化系統(tǒng)能否實現(xiàn)安全可靠使用，很大程度上依靠各種可靠性保障技術。要提高可靠性保障技術的應用水平，必須對技術特點有更為全面的掌握。

3.1 在船舶電力推進的自動化系統(tǒng)中

船舶電力推進自動化系統(tǒng)采用了大量的電子元器件和電子信息技術以提高船舶電力的可靠性。從船舶電力傳動功能上，交流傳動已經(jīng)替代直流傳動，更加廣泛地應用于各類船舶的電力推進自動化系統(tǒng)中。交流傳動技術的優(yōu)勢是動力傳輸效率高、操作更為簡單，減少了人為操作可能帶來的安全風險，讓電力推進系統(tǒng)的使用更為穩(wěn)定。與交流傳動技術相配套，在船舶自動化系統(tǒng)中還采用了交流無換向器的電動機，這種電動機改變了過去的定頻調(diào)速，利用變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速、交流轉(zhuǎn)換，避免了傳統(tǒng)交流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對船舶電力輸出頻率的影響，不會因為電力交流轉(zhuǎn)換而降低船舶航行的速度。

3.2 在船舶抗擊電磁干擾的自動化系統(tǒng)中

船舶的工作環(huán)境里往往潮濕、震動、沖擊等多種情況長期存在，惡劣運行環(huán)境下電力設備的穩(wěn)定正常運行受到很大影響。船舶主要采用電磁兼容保障技術來幫助電力設備抵抗外界干擾，利用隔離保障技術促進船舶電氣自動化系統(tǒng)始終處于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)。目前應用的各種技術，是利用電力設備的技術要求作為參考，查找到影響船舶電力設備的各種電磁干擾電源，才能進行有效隔離，減少產(chǎn)生干擾的交流電源影響，提高船舶自動化運行質(zhì)量和效率。船舶電力系統(tǒng)抗擊電磁干擾的技術，是利用交流變壓器來實現(xiàn)，原理是降低電磁干擾的程度。在傳輸介質(zhì)優(yōu)化時，能幫助船舶電力自動化系統(tǒng)有效隔離電磁干擾。比如針對船舶自動化信號傳輸距離長的問題，可以綜合應用縮短信號接收距離，減少信號輸入的時間，轉(zhuǎn)變傳輸介質(zhì)，隔離信號的輸出和輸入電路等方式很好地減少電磁干擾。

3.3 在船舶故障容忍的自動化系統(tǒng)中

船舶電氣自動化系統(tǒng)難免因為各種原因出現(xiàn)故障，這時可以利用容錯保障技術來提高自動化系統(tǒng)的容錯容忍力。船舶電磁容錯系統(tǒng)的可靠保障技術，就是針對船舶電氣自動化系統(tǒng)的突發(fā)故障而發(fā)揮作用。主要功能是對故障實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，在故障突發(fā)情況下進行及時準確的檢測，找到并找準故障的位置、產(chǎn)生的原因，采用有效的處理措施化解故障，避免船舶電氣自動化系統(tǒng)更大范圍地被故障所影響和破壞，促進船舶的安全穩(wěn)定運行。

3.4 在船舶機艙的自動化系統(tǒng)中

船舶機艙是船舶的核心部位，船舶電氣自動化系統(tǒng)中采用了機艙自動監(jiān)測報警作為可靠性技術應用。船舶機艙自動化的可靠性技術，能實現(xiàn)對機艙工作狀態(tài)的實時監(jiān)測，自動記錄機艙運行的所有數(shù)據(jù)和軌跡，利用預先設計的參數(shù)實現(xiàn)故障的顯示和報警。該可靠性技術，減少了輪機員的工作量和人力需要，依靠機械電子設備實現(xiàn)對機艙更為穩(wěn)定可靠的保護。船舶機艙自動監(jiān)測報警保障技術，是對各種自動化設備和技術的綜合應用，能快速發(fā)現(xiàn)和診斷故障發(fā)生位置、原因并啟動報警處理流程，這樣能在故障發(fā)生初期就進行快速控制，避免故障造成更大范圍的影響，提高了自動化系統(tǒng)的可靠運行性能。船舶機艙自動監(jiān)測技術在開發(fā)中，利用計算機信息技術實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的追蹤管理和分析研究，這樣能依據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)，制定更適宜的電氣設備管理、故障預測、視情維護以及應急預案。

4? 結(jié)束語

本文針對當今船舶電氣自動化系統(tǒng)中常用的可靠性技術進行分析，提出了技術應用的方向。對船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性技術進行分析研究，是推動船舶整體電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展水平的重要保障，也是促進船舶產(chǎn)業(yè)自動化向智能化方向發(fā)展的關鍵步驟，船舶電氣自動化系統(tǒng)是為未來的智能化發(fā)展奠定基礎，相信在不久的將來，船舶電氣并將實現(xiàn)智能化應用。

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