船舶電氣自動化系統可靠性保障技術

高志勇

摘要：船舶電氣自動化系統的可靠性研究中不可缺少的重要環節是對船舶的設計、制造、安裝以及運輸等環節。都是系統正常運轉不可缺少的主要組成部分，所以要提高系統的穩定性，使船舶運行的安全性能夠得到保證。

關鍵詞：船舶電氣自動化系統；可靠性；保障技術

1 船舶電氣自動化系統的技術現狀探討

科學技術不斷發展，促使了船舶行駛、機艙管理等方面廣泛應用著電子計算機，使得船舶電氣自動化控制得以實現。集于一體的機械自動化、航行自動化與機艙自動化等等功能綜合系統的船舶電氣自動化，通常情況下，若干個工作分站和控制系統與兩個工作母站構成該系統。在駕駛室與機艙控制室分別設置兩個工作母站，這兩個即允許互為備用、同時操作，又是可以單獨操作、完全獨立的控制系統。把分控制系統和工作母站通過運用高速傳輸技術組合而成的綜合網絡系統，按照實際情況在網絡上連接若干工作分站，保證船舶重要部位設備能夠受工作分站對其進行操縱、控制和檢測。另外，可視為獨立窗口的工作分站，在接入船舶對外通信設備網絡的基礎上，通過數據傳輸與電子郵件等方式，達到船和岸、船和船之間的對話，實現交流信息、設備的維護與查閱資料等等業務。

2 保障船舶電氣自動化系統可靠性的主要技術

2.1 電力推進技術

近年來，由于電力推進系統被應用到了軍事艦艇上，從而使得電力推進技術獲得深入的研究，該技術現已被廣泛應用于各種類型的船舶當中，并在確保船舶電氣自動系統的可靠性方面起著非常重要的作用。從電力傳動的角度可將電力推進技術分為兩大類：一類是交流傳動電力推進技術，另一類是直流傳動電力推進技術。在這兩類技術中，交流傳動技術的發展速度要相對快一些，并且在交流調速技術不斷完善的推動下，使交流電力系統逐步渠道了直流傳動技術，大量的實踐應用表明，交流傳動技術在保障船舶電氣自動化系統穩定運行方面具有非常顯著的效果。目前，交流傳動技術在船舶電氣自動化系統中的應用大體上分為以下兩種推進系統：一種是直流無換向器電動機（LCI），另一種是交流無換向器電動機（CCV）[1]。其中LCI推進系統是借助變頻器調速來完成交-直-交轉換的同步調速，在推進系統完成調速的過程當中，船舶的運行與調距是依靠螺旋槳的相互配合來實現的，若是船舶在相對比較狹窄的水道當中進行機動航行，可將交流推動機調整到低速運轉狀態，如果是在海域比較寬廣的公海中進行航行，則可將推動機調整至同步或是超同步轉換狀態。CCV系統是借助變頻器的同步調速來完成交流到交流的轉換過程，雖然交流到交流的轉換過程會受到輸出頻率的影響，但在這一過程中，電動機會始終處在低速運行的狀態下，為此，CCV在確保船舶電氣自動化系統可靠性上實用性更強。

2.2 抗干擾屏蔽技術

船舶中大量的電氣設備都安裝在一個空間內，由于空間比較有限，加之工作環境惡劣，使得這些設備常常會受到電磁干擾的影響，尤其是導航儀器和一些強電設備，它們在開、關的過程中最容易受到干擾。若是電氣自動化系統在正常運行的過程中受到電磁波干擾，則會導致船舶正常航行受到影響，這是非常嚴重的問題。為了確保船舶電氣自動化系統的可靠性，并使其免受電磁干擾，可采取以下保障技術：

2.2.1 隔離技術。

在船舶中，交流電源是電氣自動化系統最大的干擾源，想要有效解決這一問題，就需要對電氣設備隔離變壓器，實現獨立供電。還有另外一種方法就是將供電設備與強電設備分開設置，借此來隔離干擾。

2.2.2 改變傳輸介質。

由于船舶電氣自動化系統是以船舶本身的遙控系統為主導，這就造成信號從輸入到接收的距離較長，并且整個過程還需要很長時間。通常情況下，信號輸入部分都安裝在船舶的駕駛室內，而接收部分則安裝在機艙當中，如此之長的傳輸線路勢必會受到電磁干擾。為此，可對傳輸介質進行改變，以此來消除信號被干擾的可能，同時，也可將輸入與輸出電路分開，這樣也能夠有效避免電磁干擾。

2.3 儲備冗余處理

儲備冗余處理技術是船舶電氣自動化系統可靠性保障技術中十分重要的技術，該技術采取在電氣自動化系統中設置并聯單元的方式，以達到提高自動化系統可靠性、穩定性和安全性的目的。為了保障船舶電氣自動化系統的正常運行，一般情況下需要配備三臺機組儲備，并且要保證每臺機組儲備的基本功能符合設計要求，使各個機組既可以獨立工作，也可以互為備用，從而確保電氣自動化系統的技術性和經濟性。在船舶電氣自動化儲備系統中，儲備單元與工作單元是相互分開的，兩者在獨立工作的同時，也可以實現協調合作[2]。

2.4 容錯技術

容錯技術是指對船舶電氣自動化系統運行故障的容忍能力，即對電氣自動化系統運行故障進行檢測、定位、判斷、處理的技術。容錯技術主要包括以下兩個方面：一是檢測系統故障，若電氣自動化系統出現運行故障，那么容錯技術會在最短的時間內準確識別故障性質，并快速確定故障位置，執行自動化隔離策略，從而有效規避故障對電氣自動化系統的安全運行造成的不利影響；二是控制系統故障，容錯技術在檢測系統故障、定位系統故障性質和位置的基礎上，將故障檢測信號轉為低電平信號，而后傳達至決策單元，由決策單元采取有效措施對故障進行處理，進而實現對系統故障的全面控制。容錯技術一般在開啟備用機組、關閉故障機組的狀態下對故障進行排除，以防止故障事態擴大化，對系統穩定運行造成影響。在確保故障完全排除后，再恢復機組的正常工作。

結語

總而言之，提升船舶的電氣化系統安全性、經濟性以及可靠性對船舶的發展有著重要的意義，目前，國外的很多國家已經對相關的可靠性技術進行研究了，且研究力度非常大，并積累了一定的成功經驗。但是現階段我國對船舶電氣化自動系統的研究依舊比較緩慢，有待進一步的提升。

參考文獻：

[1] 周禮. 我國電氣自動化技術發展中遇到的問題研究[J]. 科技與企業. 2014（16） .

[2] 李建宇. 船舶電氣自動化關鍵技術研究[J]. 科技創新與應用. 2016（29） .