船舶電氣自動化系統可靠性的保障技術研究

馮太君

摘 要：船舶電氣自動化系統是否安全運行關系到整個船舶系統的工作質量，掌握關鍵的保障性技術來維持船舶自動化系統的穩定工作才能達到預期的工作目標。文章分析了船舶電氣自動化系統可靠性現狀，并對應提供了可靠性保障技術。

關鍵詞：船舶；電氣自動化系統；可靠性；保障技術

電氣自動化技術的發展推動著船舶電氣系統朝著自動化方向發展，特別是現代通訊技術、計算機技術等的應用，都在逐步支持著信息的自動化加工與處理，依托于自動化系統搭建的工作站在一定程度上確保了船舶電氣自動化系統運行的可靠性，提高了船舶系統整體的自動化水平，有利于船舶自動化系統的智能化發展。

1 船舶電氣自動化系統可靠性現狀分析

1.1 電子信息化

電子信息技術的發展讓通訊技術走向完善，特別是電子技術不斷地模塊化發展都使得電氣自動化系統的組態更為多元化、靈活化、綜合化。在計算機技術、通訊技術以及網絡技術等的支持帶動下，船舶電氣自動化系統能夠憑借控制按鈕來發送操作命令，推動并實現了船舶系統的自動化運轉。然而，各類船舶有著自身的性能、結構，實際運行中自動化系統也存在差異，這就使得自動化系統可靠性值得深入探討。

1.2 網絡可控化

由于現代數據技術、網絡技術等飛速發展，特別是總線技術的發展都屬于有利條件，所謂的“總線”，簡單說就是廣泛聚集各類信號線，并在各部件和模塊中間開通一個信息通道，將各個控制設備、執行設備等聯系起來，同時采用了冗余結構與分布式結構設計，這些設計有效確保了系統的高度技術性、平穩性。同時，網絡技術具有多元化功能，能夠發揮多種人為操作的任務，全面提高了系統的自動化水平，也實現了系統的平穩運行。

1.3 綜合化

現代多元高端科技的發展，例如：計算機技術、信息技術、電子技術、通訊技術等的發展，被綜合地運用于船舶電氣自動化系統，使得電氣設備逐漸走向模塊化、程序化、系統化。船舶電氣自動化系統也能更加機動靈活地組態，整體上推動系統朝著綜合化方向發展。而且計算機系統為自動化操作創造了更為有利的條件。

2 船舶電氣自動化系統可靠性的保障技術

2.1 電磁干擾技術

船舶是主要的航行工具設備，有限的空間使得電氣設備的裝配空間也受到限制，更重要的是這些設備要面臨更加復雜的水上工作環境，這就使得船舶在航行、運轉過程中可能遭到電磁干擾，而且電氣自動化系統的工作離不開導航儀、強電設備等，這些設備實際開關操作中也易遭到干擾，再途徑靜電場、傳輸線等也將受到電源的擾動，使得船舶系統無法正常工作和運轉。其中電磁干擾的產生一般要達到以下條件：第一，干擾源存在，同電力系統中間有特定的傳輸介質；第二，敏捷的接收單元的存在。

電磁干擾技術有效保護了船舶系統不受外界電磁的干擾，從而維護船舶系統安全、穩定運行，這一技術的保護原理體現為：擾亂或破壞干擾條件中的任意一項，同時，采用適合性的元件，控制接受單元的敏感度。（1）單獨隔開變壓器。通過隔離變壓器能夠控制交流電源帶來的不良干擾，采用單獨供電模式，或者把供電系統同強電設備分隔開來，以此來隔離干擾。船舶電源一般是利用交流變壓器來過濾排除一些高頻信息，再隔離變壓器，從而為自動控制設備供應獨立的電源供應，有效控制干擾。（2）改變傳輸介質。為了抑制電磁干擾，應該先找到干擾源，將其屏蔽、掩蓋，或者改變傳輸介質等方式來控制電磁干擾條件。船舶電氣自動化系統因為屬于遙控性質，其中信息自輸入至輸出會經歷較長時間，通常來看數據輸入環節處于駕駛艙，在機艙內負責接收信號，途中經歷較長線路，難免發生電磁干擾，對此可以嘗試通過改變傳輸介質來控制干擾。（3）RC吸收設備。在自動化技術支持下，各類電氣設備都被應用于船舶系統，例如：繼電器、電源開關等，當電氣設備連接于電源系統時，則可能因為受到電弧影響而出現電磁干擾，對此則需要選擇RC吸收器，這一設備具有相對穩定性，不容易出現突變現象，進而控制電磁干擾問題，同時，也能夠借助電阻來控制電容，進一步遏制電磁干擾問題。

同時，電磁兼容技術也正在投入使用，電磁兼容技術主要運行原理體現為：各類電氣設備、電力系統等處于特定的電磁環境下能夠按照特定要求來工作，能夠妥善保護好設備運行，不至于出現強烈的電磁干擾。

2.2 電力推進技術

船舶電力推進設備包括以下結構：原動機、發電機、電動機，控制調節設備。電力推進技術適用于大小規模船舶。主要的推進系統包括：柴油機推進系統、電力推進系統、燃氣輪機推進系統等。參照電動機的種類則具體包括：吊艙型與機艙型。實際的傳動系統則依照電源類型分成：直流傳動系統、交流傳動系統，后者相對于前者更加穩定、平穩，適用范圍更廣，對此必須優化調速系統的選型，目前，交流變頻器調速系統呈現出高強、快速的發展勢頭，能夠被深入、有效地用在船舶推進系統內部。

2.3 自動化報警技術

機艙自動化監測系統在整個船舶系統內部占據關鍵地位，具有自動化的信息記錄、存儲與輸出等功能，例如：自動化、精準地記下工作狀態下的各項設備，對應形成數據記錄，并發出警報信號，這樣一方面削減了人為工作時間與工作量，另一方面也實現了整個系統的自動化運行。自動化監測技術正在更新進步，例如：綜合監測系統得以開發和運用，能夠更為高效地找到并排除故障，也能科學地預測、判斷故障，維持系統的高效運轉。DCS自動監測系統的利用，統一管控系統獲取的數據信息，并通過計算機控制系統來發出警報，同時也能調控現場系統的平穩工作。

2.4 容錯技術

所謂的“容錯技術”就是自動化系統實際工作中對于故障問題的可承受程度，容錯技術所容納的故障主要指的是：（1）控制系統故障。容錯技術教育一定的檢測功能，可以有效識別、定位系統故障，并迅速做出處理，以此來確保自動化系統的平穩、高效工作。（2）檢測系統故障。系統工作中有問題發生，則可以采用容錯技術來更加準確地判斷故障類型，以此來保護系統安全。

實際的故障處理按照以下流程：監測、定位、判斷故障單元，故障信號傳輸至決策系統來給予處理。

2.5 儲備冗余處理技術

儲備冗余處理技術也是保證自動化系統高效運行的關鍵技術，系統平穩工作狀態下，一般應該設計三個能夠自主運轉的機主儲存，它們有著類似的性能、性質、作用，而且可以彼此間穿插使用，通過這種方式來保護自動化系統的高效、平穩運行。實際的儲備系統內部，各個單元各自運行、獨立運作。即便某一個單元突發故障，其他單元則能取代運行，繼續發揮功能，通過這種接替的方式來保護系統的自動化高效、穩定運行。

3 結束語

船舶電氣自動化系統可靠性保障技術是支持電氣自動化系統的先進技術，只有保證系統的高度穩定、安全運轉，才能最大程度上提高系統的運行效率，提高系統自動化水平，維持系統的安全性、穩定性，從而支持并促進船舶電氣自動化系統的健康發展。隨著自動化技術的發展，用來保障船舶電氣自動化系統可靠運行的技術依然處于不斷地更新、升級狀態下，能夠有效支持船舶系統自動化水平的提高。

參考文獻

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