探討船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的應用

邵偉

摘 要：船舶電氣自動化系統，具有電子信息化和網絡可控化的系統特征，這一系統的出現，促進了船舶運行效益的提升，推動了綜合船舶的網絡化建設。在船舶電氣自動化系統中，可靠性保障技術是保障系統正常穩定運行的關鍵性技術，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，目前廣泛應用的技術類型有電力推進技術、容錯保障技術、儲備冗余處理技術和電磁兼容保障技術。

關鍵詞：船舶電氣自動化系統 可靠性保障技術 應用

隨著科學技術的發展，自動化系統已經廣泛應用在交通、工業生產等多個領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。船舶電氣自動化系統由船舶導航與駕駛自動化系統、船舶船岸信息一體化系統、船舶機艙自動監測系統以及液貨裝卸自動化系統等多個信息化模塊組成，實現了船舶航行、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[1]。作為能夠有效提升船舶運行效益的科學技術，船舶電氣自動化系統的相關技術理論體系研究不斷深化，其中就包括了可靠性保障技術，這一技術的可靠性和穩定性，是船舶自動化系統正常運行的技術保障。

1.船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的應用價值

二十一世紀以來，與人類生活聯系最為緊密發展最為迅速的，莫過于計算機技術，船舶電氣自動化系統中的技術核心，便是計算機技術。經濟的發展，離不開交通運輸行業的支持，船舶是一種現代化的運輸工具，船舶電氣自動化系統的應用，促進了以信息技術為基礎的交通網絡的構建，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、經濟性的基礎，在航行期間，必須船舶與陸地、船舶之間都應該保持良好的信息交流，避免因為天氣等環節因素造成的安全事故，同時能夠加強船舶運行控制的穩定性；②網絡可控化。儀器設備的使用，使得船舶電氣自動化系統中的數據能夠實時共享到信息中心，經過網絡管控系統的處理發布工作指令，使得船舶的電氣設備處于最佳運行狀態，提高船舶運行的自動化水平[2]。

自動化控制系統的應用，雖然有效提升了機械生產效益，降低了人工成本，但是由于機械控制的系統性和自動化程度比較高，一旦系統控制中心接受信息有誤，作出錯誤指令，就很有可能引發安全事故，或者是某個環節發生故障，導致整個系統癱瘓，在這種情形下，船舶電氣自動化系統的安全性和準確性無法有效保障，將引起較大的經濟損失。在這一系統中，加強可靠性保障技術的應用，以信息的精準控制，有效隔絕外界環境對系統產生的干擾，確保船舶系統的信息準確性，能夠使得系統的正確運行得到有力的保障。同時，通過系統冗余設計，能夠確保系統某一環節出現故障時，有相同的備用電氣設備，保證整體系統仍能正常運轉。可以說，船舶電氣自動化系統的應用，提高了船舶運行效益，而可靠性保障技術的使用，則是這一系統效益實現的基礎。

2.船舶電氣自動化系統可靠性保障技術

2.1 電力推進技術

船舶電氣自動化系統運轉的基礎，是電力推進技術，在這一技術中，有多種技術類型，其中電力交流傳動技術由于在電氣船舶自動化系統安全性與可靠性的保障中有獨特的技術優勢而被廣泛應用。交流傳動技術有兩種主要技術設備類型：①交流無換向器電動機，使用變頻器進行同步調速，完成電源交流-交流之間的轉換，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速，實現交流-直流-交流之間的轉換，使得船舶與螺旋槳同步運行，同時了根據船舶航行區域的不同調節運作模式，比如在公海是可快速航行，使用（超）同步轉換模式，到港口或者較小的航行區域，降低電力交流推動運行速度，通過航行模式的轉換保證運行安全。

2.2 儲備冗余處理技術

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

2.3 容錯保障技術

容錯保障技術的作用，是確保整個船舶電氣自動化系統信息中樞系統的信息傳遞與正常運轉的一項可靠性保障技術，是用于修復系統故障的錯誤容忍性技術。船舶電氣自動化控制系統是一個信息一體化系統，可實現數據共享，由中樞系統根據儀表數據進行運行指令的發布，一旦某個環節出現故障，就會導致信息錯誤，影響系統整體指令的科學性與準確性[4]。在檢測系統監察系統故障是，會以電子信號的方式將具體故障信息傳達到決策系統，根據故障等級作出應對，在故障等級不高時，只需停止故障設備的運行，開啟備用機組即可；若故障等級較高，比如主體模塊發生故障，應立馬停止船舶的航行，發出阻塞信號，直到故障修復。

2.4 電磁兼容保障技術

船舶電氣自動化系統的運轉，依靠來自各個電氣設備儀表的數據，因此信息準確性是保證系統運行的基礎。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來解決。從干擾源、敏感體、耦合電路等三個電磁干擾產生要素著手，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中，交流電源是產生電磁干擾源的主要物質，通過電氣設備單獨供電，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中的供電裝置與強電裝置的方式，或者是設置變壓器、濾波裝置，凈化高頻干擾信號；②設置RC吸收設備。在船舶上的電器設備開啟或斷電的過程中，可能會引起電流都動，產生電弧，造成電磁干擾，RC吸收設備可抑制設備電容兩端的電壓突變，消除船舶上電氣設備啟停由于電流突變而造成的電磁干擾；③改善傳輸介質。使用電磁屏蔽技術，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，降低電磁干擾強度。

3.結語

科學技術的發展，推動了工業生產制造水平的提高，促進了機械化自動化生產體系的建設，這樣雖然大大提高了工業生產效益，但是同時由于機械的非智能化，也是的各個生產環節埋下了巨大的安全隱患。安全性保障技術，顧名思義，就是保障系統安全運行的一類技術，是機械自動化生產體系中的一個關鍵性組成部分，能夠及時發現系統故障，降低故障風險，減小經濟損失[5]。在船舶電氣自動化系統中，安全性保障技術包括容錯保障技術、儲備冗余處理技術等，能夠在故障發生時及時察覺，啟動備用裝置，確保船舶自動化控制系統的正常運行，是船舶現代化控制體系中的關鍵性技術。