船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用

何曉東 李 陽 任有路

(1.大連中遠船務(wù)工程有限公司 116113 ；2.大連船舶重工集團船務(wù)工程有限公司 116318 ；3.大船電氣有限責(zé)任公司)

船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠保障技術(shù)是復(fù)雜的應(yīng)用程序，在執(zhí)行過程中聯(lián)系著許多重要的環(huán)節(jié)，因此，保證船舶自動化系統(tǒng)的可靠性在實際生產(chǎn)活動中是必要的。也正因為如此，在實際運行過程中，要采取各種技術(shù)手段，減少不應(yīng)發(fā)生的人為故障，提高穩(wěn)定性。

1 船舶電氣自動化系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀分析

隨著計算機輔助設(shè)計與通訊技術(shù)的快速發(fā)展，電子計算機在船舶行駛、裝貨、機艙管理等方面得到了全盤應(yīng)用，逐步實現(xiàn)了船舶電氣自動化控制。船舶電氣自動化是集航行自動化、機械自動化、機艙自動化、機械自動化等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，一般由兩個工作母站以及若干個工作分站和控制系統(tǒng)構(gòu)成。兩個工作母站分別設(shè)置在機艙控制室和駕駛室，是兩個完全獨立的控制系統(tǒng)，既可以單獨操作，也可以同時操作、互為備用。若船舶類型和自動化程度不同，則其電氣自動化的分控制系統(tǒng)也略有不同，但總體上來講主要包括電站管理、主機遙控、泵浦控制、機艙監(jiān)測報警、液位遙控和壓載控制、自動導(dǎo)航、冷藏集裝箱監(jiān)控等系統(tǒng)。運用高速傳輸技術(shù)將工作母站與分控制系統(tǒng)組成綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并根據(jù)實際需要在網(wǎng)絡(luò)上連接若干工作分站，從而通過工作分站達到對船舶重要部位設(shè)備的操縱、控制和檢測。此外，工作分站可視為獨立窗口，在接入船舶對外通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用電子郵件、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞剑瑢崿F(xiàn)船與船、船與岸之間的對話，進行信息交流、故障診斷、備件查詢、設(shè)備維護、船舶管理、資料查閱等業(yè)務(wù)。由此可以看出，船舶電氣自動化系統(tǒng)技術(shù)不僅能夠強化船舶設(shè)備管理、控制，還能夠確保船舶航行始終處于安全、可靠的狀態(tài)。

當(dāng)前，一些國際著名的船電產(chǎn)品制造商已經(jīng)擁有較為成熟的船舶電氣自動化技術(shù)和相應(yīng)配套產(chǎn)品，能夠?qū)㈦姎庾詣踊绦蚩刂苿澐譃樾⌒椭悄軉挝唬瑢崿F(xiàn)就地操縱，使系統(tǒng)擁有更為強大、全面的功能。如，船舶電氣自動化系統(tǒng)可用于無人機艙管理的監(jiān)測和控制，能夠?qū)恿ο到y(tǒng)、壓艙系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等的泵、閥以及關(guān)閉裝置進行控制，并且還具備艙內(nèi)液面監(jiān)測、燃油消耗記錄、水量計算、貨物監(jiān)測、保養(yǎng)維護、安全控制等功能，實現(xiàn)船舶電氣設(shè)備的智能化管理，提高船舶電氣設(shè)備操作的可靠性和安全性。

2 船舶電氣自動化系統(tǒng)的基本認(rèn)知

隨著科技時代的到來，通訊技術(shù)和應(yīng)用軟件的不斷更新升級，船舶電氣自動化系統(tǒng)同樣也在迅速發(fā)展，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化處理信息并且做出應(yīng)急處理措施。船舶的自動化具有兩個突出的特點：

2.1 電子信息化。伴隨著電子設(shè)備地不斷開發(fā)簡化，計算機應(yīng)用技術(shù)的更新升級，還有電氣設(shè)備的完善的通訊措施，船舶自動化程度不斷提高。幾乎只需操作鼠標(biāo)或者幾個簡單的操作就可以操作整個機械設(shè)備，保證信息的流暢性和可控性。再加上船舶自動化系統(tǒng)的綜合性因素增多，避免重復(fù)的操作工序，簡化操作流程，進而提高自動化程度。

2.2 網(wǎng)絡(luò)可控化。進入數(shù)字化時代后，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)不斷進步，電氣設(shè)備的各個部件之間通過信號通道互相交換信息，并根據(jù)指令完成工作步驟。系統(tǒng)傳輸信號的中樞是系統(tǒng)總線，鏈接各個控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性就要采取冗余結(jié)構(gòu)并且分布式布置。自動化系統(tǒng)還可以將指令分布給閑置的執(zhí)行元器件，保證充分利用資源，代替手工勞作，提高工作效率。

3 船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性研究

在保證船舶正常運行的工作狀態(tài)的同時，各個國家更加注重自動化系統(tǒng)的可靠性。研究有效可行的保障技術(shù)手段，減少船舶發(fā)生事故的幾率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，下面就是針對電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用分析。

3.1 電磁干擾屏蔽技術(shù)。通過電磁兼容的技術(shù)手段，對系統(tǒng)進行防電磁干擾設(shè)計，或者切斷電磁干擾途徑，避免因電磁干擾影響自動化系統(tǒng)的正常工作。具體可以通過隔絕干擾源，抑制干擾產(chǎn)生，切斷干擾信號的傳輸路徑等方法實現(xiàn)屏蔽功能。具體的實踐說明，交流電源產(chǎn)生電磁干擾信號，因此要從源頭上解決這一問題，提供獨立的供電設(shè)備，設(shè)置防干擾濾波裝置，隔離交流變壓器，濾過高頻干擾信號。船舶在運行過程中，由于元器件的頻繁開閉，會產(chǎn)生電弧，進而產(chǎn)生電磁干擾。為此，可以設(shè)置RC吸收電磁裝置，根據(jù)電容的穩(wěn)壓原理，電壓不會極具突變，從而避免因突然產(chǎn)生瞬時電流，而抑制干擾信號。除此之外，電容還能夠消除電弧，通過電容和高電阻組成的防電磁干擾信號設(shè)備。但是在實際應(yīng)用中，由于傳輸線路較長，傳輸條件不容樂觀，因此要在信號的傳輸過程中，減少電磁干擾的增強和擴散。針對這一特征，就要減少電信號的傳輸作用，利用光電耦合器代替電信號的控制方式，發(fā)揮隔絕優(yōu)勢作用，將輸入線路和輸出線路分開，避免電信號相互干擾。

3.2 電磁容錯技術(shù)，主要是指系統(tǒng)對故障的處理能力。當(dāng)船舶在運行過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠迅速做出預(yù)判斷，自行設(shè)置保護措施，將控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)斷開，自動化隔離系統(tǒng)指令。在發(fā)生系統(tǒng)故障時，系統(tǒng)會根據(jù)故障形式采取不同的措施。當(dāng)遇到小范圍的故障時，開啟備用機組，減少工作負(fù)荷，一旦遇到嚴(yán)重的事故，系統(tǒng)會自動斷開信號，阻斷傳輸信號，在完全修復(fù)機組之后，才會重新開啟電氣設(shè)備，以此防護措施，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。

系統(tǒng)的設(shè)備冗余設(shè)計，就是指并聯(lián)一系列功能相同的機組設(shè)備，在發(fā)生故障時，保證系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)。目前，船舶自動化系統(tǒng)一般設(shè)置 3組功能相同，可單獨完成控制指令等功能。在正常的工作狀態(tài)下，儲備系統(tǒng)不發(fā)揮主要作用，在遇到故障時，系統(tǒng)會自動轉(zhuǎn)換機組，使用備用機組控制系統(tǒng)，執(zhí)行相同的工作任務(wù)。還有電力推進的技術(shù)革新，采用兩種推進系統(tǒng)，直流無換向器電動機，通過變頻器將實現(xiàn)滯留和交流的相互同步互換，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的海域調(diào)整不同的轉(zhuǎn)速；直流無換向器電動機，實現(xiàn)交流信號間的轉(zhuǎn)換，通過變頻器組成交流調(diào)速系統(tǒng)機制，這種調(diào)速方式更加實用，廣泛應(yīng)用于小型船舶和交流傳動技術(shù)領(lǐng)域中，保證船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行發(fā)揮著重要的作用。

4 結(jié) 語

船舶電氣自動化可靠性的研究，對于自動化技術(shù)的研究起著重要的作用，提高船舶自動化程度可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也同樣促進了船舶事業(yè)的發(fā)展。目前，各個國家都在進行系統(tǒng)可靠性研究實驗，而且投入相當(dāng)比重的資金和技術(shù)人才，但是我國的技術(shù)研究遲緩，因此在進行技術(shù)研究時，要做好相關(guān)的技術(shù)檢測措施，避免發(fā)生人員傷亡事故。爭取通過不斷地努力，能夠穩(wěn)中求進，譜寫電氣系統(tǒng)自動化技術(shù)的新篇章。

[1]黃志東.試析船舶電氣系統(tǒng)的構(gòu)成與故障診斷策略[J].中國水運（下半月），2013，（4）.

[2]陳明志.船舶電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展初探[J].廣東科技，2011（16）.

[3]王婧.對船舶電氣系統(tǒng)相關(guān)問題的探討[J].黑龍江科技信息，2012，（12）.

[4]陳明志.船舶電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展初探[J].廣東科技，2011（16）.