船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)分析

李啟佳

摘要：在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，航運(yùn)行業(yè)在國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占有的地位也在逐漸上升。船舶作為航運(yùn)的重要工具，需要跟上時代發(fā)展需求，通過船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用對其自身的性能和技術(shù)不斷地進(jìn)行優(yōu)化和升級。該文首先針對船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用價值進(jìn)行了分析，然后針對可靠性保障技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展以及有效應(yīng)用進(jìn)行了探究，希望能夠?yàn)槲覈笆聵I(yè)的發(fā)展提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：船舶電氣自動化系統(tǒng)??可靠性保障技術(shù)??應(yīng)用價值??發(fā)展方向??應(yīng)用

中圖分類號：?U655????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

現(xiàn)代船舶事業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，先進(jìn)工業(yè)技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。自動化系統(tǒng)在船舶運(yùn)行過程中的有效應(yīng)用不僅有助于船舶運(yùn)行質(zhì)量和效率的提高，而且還可以進(jìn)一步優(yōu)化船舶運(yùn)行的安全性。因此，船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用效果直接關(guān)乎到航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，需要相關(guān)企業(yè)加以重視，加大對其可靠性保障技術(shù)的研究力度，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

1船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用價值

1.1船舶電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用有助于船舶運(yùn)行質(zhì)量的提升

在航運(yùn)行業(yè)發(fā)展過程中，船舶技術(shù)作為關(guān)鍵性技術(shù)需要順應(yīng)時代的發(fā)展潮流，加大對先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)力度和應(yīng)用力度，比如：先進(jìn)的自動化技術(shù)、自動化技術(shù)監(jiān)測信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，對傳統(tǒng)船舶技術(shù)不斷優(yōu)化，有效提高船舶的運(yùn)行質(zhì)量。船舶電氣設(shè)備的自動化系統(tǒng)在船舶運(yùn)行過程中扮演至關(guān)重要的角色，它主要包含3個部分：一是電子控制部分;二是電氣設(shè)備部分;三是機(jī)械設(shè)備部分[1]。這3個部分的有機(jī)結(jié)合為船舶電氣設(shè)備管理的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效的保障，促進(jìn)船舶管理效能的最大發(fā)揮。

1.2船舶電氣自動化系統(tǒng)的有效應(yīng)用有助于船舶運(yùn)行安全性的提高

在航運(yùn)過程中，船舶作為重要的航運(yùn)工具，安全性一直以來是備受關(guān)注的。在船舶電氣設(shè)備管理過程中，電氣自動化系統(tǒng)的有效應(yīng)用可以充分發(fā)揮綜合性先進(jìn)技術(shù)的價值和優(yōu)勢為整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和準(zhǔn)確性提供一定的保障，延長了船舶連續(xù)安全運(yùn)行的時間。并且電氣自動化系統(tǒng)可以通過各種技術(shù)的有效集成和應(yīng)用全面控制船舶在運(yùn)行過程中的關(guān)鍵安全環(huán)節(jié)，這不僅提升了船舶的運(yùn)行速度和質(zhì)量，而且還簡化了操作的難度，讓操作更加便捷。同時還提升了船舶的運(yùn)行性能，最大限度地降低了由于人為因素導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生的概率[2]。

1.3船舶電氣自動化系統(tǒng)的有效應(yīng)用有助于節(jié)省船舶運(yùn)行的成本

在傳統(tǒng)的船舶運(yùn)行模式中，人力在船舶的操控起著主要的作用。而現(xiàn)代化的船舶運(yùn)行模式中，電氣自動化技術(shù)則代替了人力，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，通過專業(yè)化、模塊化和系統(tǒng)化電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了對船舶運(yùn)行的自動化控制，大大減少了船舶在運(yùn)行操作過程中對人力的需求和依賴，并且還在原來基礎(chǔ)上對于船舶電氣設(shè)備管理的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行了不斷強(qiáng)化[3]，這對于我國現(xiàn)代化船舶業(yè)的健康有序發(fā)展有著積極的推動作用。

2?可靠性保障技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展方向

2.1綜合化技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶電氣自動化系統(tǒng)在發(fā)展和應(yīng)用的過程中也在不斷地吸收一些前沿的科技成果，比如先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)等。這些現(xiàn)代化技術(shù)的有效應(yīng)用對于船舶電氣設(shè)備系統(tǒng)化和模塊化的發(fā)展有著非常重要的價值和作用。因?yàn)榇半姎庾詣踊到y(tǒng)的組成并不是一成不變的，它體現(xiàn)出了很強(qiáng)的機(jī)動性和靈活性，而綜合化先進(jìn)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠促進(jìn)船舶電氣自動化系統(tǒng)得到不斷完善，優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

2.2電子信息化技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

近幾年，在通信技術(shù)和電子信息技術(shù)的共同支持下，船舶電氣自動化系統(tǒng)組態(tài)也實(shí)現(xiàn)了模塊化發(fā)展，不僅呈現(xiàn)出了一定的綜合化和多元化特征，而且還體現(xiàn)出了很強(qiáng)的靈活性[4]。船舶電氣自動化系統(tǒng)在先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機(jī)和通信技術(shù)的支持下，通過簡單的按鈕就能夠?qū)崿F(xiàn)操作命令的下達(dá)，不僅提高了系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而且優(yōu)化了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。由于船舶自身具有的結(jié)構(gòu)和功能，在運(yùn)行過程中與自動化系統(tǒng)相比具有很大的差異性，因此在未來船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展過程中需要對其可靠性加大研究力度和分析力度。

2.3網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

總線技術(shù)在應(yīng)用的過程中可以通過信息通道的不斷開辟有效聚集各種信號線，從而將各設(shè)備有效連接起來[5]。為了有效優(yōu)化和提升自動化系統(tǒng)的技術(shù)性和穩(wěn)定性，還可以在此過程中采用冗余結(jié)構(gòu)形式或者進(jìn)行分布式設(shè)計。在多元化發(fā)展的背景下，可以通過多人操作充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，進(jìn)一步優(yōu)化了自動化系統(tǒng)的應(yīng)用效果，讓系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定性、更加可靠。因此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)技術(shù)和總線技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠?yàn)榇半姎庾詣踊到y(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。

3可靠性保障技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

3.1電力推動自動化系統(tǒng)對可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用

隨著電力推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，其在軍事艦艇中的應(yīng)用越來越廣泛，在未來電力推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用具有非常廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)階段在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，先進(jìn)的電子技術(shù)以及相關(guān)的零部件在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用在一定程度上提升了系統(tǒng)的可靠性[6]。電力傳動采用的技術(shù)形式也發(fā)生了很大的變化，它由傳統(tǒng)的直流傳動技術(shù)轉(zhuǎn)變成為了具有極大應(yīng)用優(yōu)勢的交流傳動技術(shù)。在電力推進(jìn)技術(shù)中交流傳動技術(shù)作為其主流技術(shù)形式在船舶自動化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢和先進(jìn)性。交流傳動技術(shù)在船舶自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)出兩種推動形式，一是直流無換向器電動機(jī)，此推進(jìn)形式在應(yīng)用的過程中通過對變頻器速率的有效調(diào)節(jié)能夠?qū)⒔涣鳌⒅绷?、交流進(jìn)行交叉轉(zhuǎn)換，此時要確保船舶的運(yùn)行步調(diào)與調(diào)距螺旋槳保持一致。二是交流換向器電動機(jī)。此推進(jìn)形式在應(yīng)用過程中交流轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)主要依靠的是變頻器速率的調(diào)節(jié)，這樣可以關(guān)聯(lián)到船舶的輸出頻率，此時要對船舶的運(yùn)行深度進(jìn)行及時有效的降低。一般船舶行駛在公海上時，船舶采用的推動機(jī)的轉(zhuǎn)化模式可以是同步的，也可以是超同步的。當(dāng)船舶行駛的狹窄位置時，比如：水道或者港口等相關(guān)位置，可以通過對船舶交流推行速度適當(dāng)?shù)亟档蜑榇半姎庾詣踊到y(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性提供有效的保障。圖1為超導(dǎo)磁流體推進(jìn)器。

圖1超導(dǎo)磁流體推進(jìn)器

3.2電磁兼容化系統(tǒng)對于可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用

船舶電氣自動化系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，為了能夠保證電氣設(shè)備穩(wěn)定持續(xù)有效運(yùn)行，其自身一定要具有很強(qiáng)的適應(yīng)惡劣運(yùn)行環(huán)境的能力。為了避免系統(tǒng)在運(yùn)行過程中受到電氣干擾，需要充分發(fā)揮電磁兼容保障技術(shù)的價值和優(yōu)勢，同時為了進(jìn)一步提升船舶電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)在運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，還可以通過改變介質(zhì)的方式或者應(yīng)用隔離技術(shù)來保障船舶電氣自動化系統(tǒng)保持良好的運(yùn)行狀態(tài)[7]。

3.2.1隔離技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

隔離技術(shù)在應(yīng)用的過程中需要工作人員根據(jù)技術(shù)的相關(guān)參數(shù)以及具體的要求，采取科學(xué)化的方法對其進(jìn)行靈活應(yīng)用。首先，要分析和尋找電氣化系統(tǒng)運(yùn)行的干擾電磁來源，采取相關(guān)的處理措施來控制產(chǎn)生干擾源的交流電源，調(diào)節(jié)原有的供電設(shè)備，將其轉(zhuǎn)變成隔離變壓器，以此來達(dá)到提升船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。同時還可以通過強(qiáng)電裝置和供電裝置的分別設(shè)置來阻止電磁源對船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生的相關(guān)干擾。此外，為了進(jìn)一步削弱電磁給電氣自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成的干擾，還可以依靠交流變壓器對電氣自動化系統(tǒng)進(jìn)行有效過濾，從而優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的抗電磁干擾能力。

3.2.2轉(zhuǎn)換介質(zhì)技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應(yīng)用

對電磁源產(chǎn)生的干擾進(jìn)行隔離不僅可以采用隔離技術(shù)，而且還可以采用轉(zhuǎn)換介質(zhì)技術(shù)。一般船舶遙控系統(tǒng)主要是采集和傳輸相關(guān)的系統(tǒng)信息，不過系統(tǒng)信息在向遙控中心傳輸?shù)倪^程中需要較長的距離和時間，在這個間隔中不免會有電磁波來干擾信號的傳輸，對船舶電氣自動化的運(yùn)輸系統(tǒng)造成了一定影響[8]。而通過傳輸介質(zhì)的有效轉(zhuǎn)變可以有效屏蔽電磁干擾，在一定程度上縮短了信號傳輸?shù)臅r間和距離間隔。并且介質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的有效應(yīng)用還可以對輸入和輸出進(jìn)行有效隔離，進(jìn)一步降低了電磁給船舶電氣自動化系統(tǒng)帶來的干擾。

3.3電磁容錯系統(tǒng)中對可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用

可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用在一定程度上可以有效降低船舶電氣自動化系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，進(jìn)一步優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的功能。因此，在電磁容錯系統(tǒng)中可靠性保障技術(shù)也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用和價值。電氣自動化系統(tǒng)對容錯保障技術(shù)的有效應(yīng)用能夠及時準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)發(fā)生的相關(guān)故障和突發(fā)情況，對產(chǎn)生突發(fā)情況和相關(guān)故障的原因進(jìn)行快速有效的分析，以最快的速度明確故障發(fā)生的具體位置，采取有效的處理措施進(jìn)行解決，以免在故障和突發(fā)情況的影響下，導(dǎo)致船舶電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)不通程度的損壞，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供一定的保障。

3.4儲備冗余系統(tǒng)對于可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用

為了確儲備冗余系統(tǒng)良好穩(wěn)定運(yùn)行也需要發(fā)揮可靠性保障技術(shù)的優(yōu)勢。為了利用可靠性保障技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要將并聯(lián)單元融入船舶電氣自動化系統(tǒng)中。并為系統(tǒng)配置3臺機(jī)組設(shè)備。一方面要確保配置的3臺機(jī)組設(shè)備具有相同的功能，另一方面確保其在設(shè)計和操作方面具有一定的獨(dú)立性，如果其中一個機(jī)組在運(yùn)行過程中由于故障不能進(jìn)行正常運(yùn)行，那其他2臺備用機(jī)組就可以代替該機(jī)組來保障船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外系統(tǒng)還會采用分別設(shè)置的方式對各個儲備的系統(tǒng)單元進(jìn)行設(shè)置，各個系統(tǒng)單元在運(yùn)行的過程中既可以獨(dú)立運(yùn)行和獨(dú)立操作，又可以相互之間進(jìn)行合作，成為彼此的儲備系統(tǒng)。如果其中一個單元出現(xiàn)了故障，其他單元就可以發(fā)揮自己的作用和價值代替故障單元維持系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)，這樣就可以有效避免船舶電氣自動化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中由于故障而出現(xiàn)運(yùn)行不正常的情況，有效地提升了船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.5在機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)中可靠性保障技術(shù)的有效應(yīng)用

機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)作為船舶自動化技術(shù)中非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，它能夠?qū)Υ霸O(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化監(jiān)測和實(shí)時顯示，排查里面出現(xiàn)的故障并進(jìn)行報警。這項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用不僅降低了工作人員的工作強(qiáng)度，而且還進(jìn)一步提升了船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，目前在船舶電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于機(jī)艙自動化報警系統(tǒng)能夠通過自身的自動化綜合系統(tǒng)準(zhǔn)確排查和診斷船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的相關(guān)故障，這就在一定程度上有效地降低了故障發(fā)生的概率，對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)化具有非常明顯的作用。它所采用的DCS自動監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和情報的收集管理和監(jiān)測，而且還可以利用微機(jī)系統(tǒng)向工作人員發(fā)出警報，有效地提升了現(xiàn)場設(shè)備控制的穩(wěn)定性。一般機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)主要設(shè)置了以下兩個部分：一是控制室，設(shè)置在主站內(nèi)，它能夠顯示和打印頁面。二是分站，它設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，?一方面負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)信息，另一方面負(fù)責(zé)將信息由通信站傳輸?shù)街髡?。各分站在監(jiān)測信息完成任務(wù)的過程中是相互獨(dú)立，互不干涉的，整個系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中作為一個有機(jī)的整體，將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)在系統(tǒng)中進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。

圖2為機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)圖。

圖2機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)

4結(jié)語

綜上所述，船舶電氣自動化系統(tǒng)在發(fā)展和運(yùn)行的過程中，可靠性保障技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用和價值。為了促進(jìn)船舶電氣自動化系統(tǒng)在船舶運(yùn)行過程中價值的最大發(fā)揮，確保船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，需要加大對可靠性保障技術(shù)的研究力度和分析力度，并根據(jù)具體的情況對電磁推力自動化系統(tǒng)、電磁兼容化系統(tǒng)、電磁容錯系統(tǒng)以及儲備冗余系統(tǒng)、機(jī)艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，不斷優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的效果，為我國船舶業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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