船舶電氣自動化系統可靠性保障技術探究

張保華

摘要：船舶電氣自動化系統的保障工程是一項重要的技術保障工程，它具有復雜性和現代化程度較高的特點。為了確保船舶的正常運行降低甚至避免該系統出現故障一直以來都是相關技術人員密切關注的一個問題。本文分析了我國船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的研究現狀，并具體針對電磁干擾技術、容錯技術、電力推進技術。儲備冗余技術這四種可靠性高的保障技術進行了探索和研究，以期為船舶電氣自動化系統的保障技術探究提供參考。

關鍵詞：船舶；電氣自動化；自動化系統；保障技術

引言

船舶電氣自動化系統是一項復雜的系統工程，涉及的范圍比較廣，包括船舶電氣自動化系統設計、生產以及運行的各個環節等相關的領域。隨著計算機技術和制造技術以及通訊技術的高速發展，船舶的各項系統已經實現了高度的自動化，作為窗口的工作站是用來進行船舶與對外通訊的網絡主要用于進行數據的傳輸以及信息的融合和交流，這就使船舶運行的穩定性和安全性得到了保證，并且船舶電氣自動化系統引進了總線和數字化等技術，從而促進了各個系統之間的交流和聯系，自動化的水平進一步得到了提高[1]。

1.船舶電氣自動化系統的概述

1.1船舶電氣自動化的綜合化特點

隨著計算機技術、電子技術的發展，各個模塊之間更加的系統化和通用化，各個模塊之間的溝通和聯系進一步的加強，這就使得船舶電氣自動化系統可以進行靈活的組態，并且組態的形式呈現出綜合化的趨勢。計算機的發展和使用，使得船舶電氣自動化的操作更加的規范和方便，人機界面、菜單的方便操作以及各部分功能之間的靈活轉化都為船舶電氣自動化提供了有利的基礎，在電子屏幕上進行所有的操作，成為船舶電氣綜合化的支持。

1.2船舶電氣自動化的網絡化特點

數字化系統的網絡化依賴于數字化技術以及總線技術的應用，近幾年來數字化技術和總線技術的廣泛應用，帶動了船舶電氣自動化的網絡化發展。總線作為各種信號線的集合，它是各個部件與各個模塊之間進行交流的信息通道。在現場的總線是由數據采集網和控制網構成的雙層網結構，為了保證船舶電氣自動化系統的穩定運行，通常控制網的結構比較復雜冗余，并且要兼顧多種因素，采用分布式的系統[3]。船舶電氣自動化系統的網絡化可以替代各種人工操作應用自動化的技術，可以大大的提高工作的效率，并且保證系統運行的穩定性。

2.船舶電氣自動化系統可靠性的保障技術探究

2.1電磁干擾技術

船舶具有空間較小的特點，因此船艙內的電氣設備的安裝空間有限，并且，船舶內電氣設備的工作環境較為惡劣，因此在船舶的運行過程中，會經常受到電磁干擾的影響。在船舶的運行過程中，導航儀器或者強電設備對其的運行具有的重要的作用，它們在開啟和關閉的過程中很容易受到干擾，并且交變電磁場的作用使船舶在正常的運行過程中受到電磁波的干擾，導致船舶的航向偏離，對船舶的正常運行造成不利的影響。造成電磁干擾需要具備三個條件。第一具有一定的干擾源。第二，具有可以進行干擾傳輸的傳輸介質；第三，有敏感的接收單元；相應的保障技術只需要破壞上述三個條件其中的一個，就可以避免電磁干擾。

通常采用的方法有：

（1）隔離變壓器，通過大量的研究和實驗表明，交流電源是造成電磁干擾的主要干擾源，因此，只要實行獨立供電，將電氣設備與變壓器進行隔離，就可以有效的防止這一干擾產生。

（2）改變傳輸介質；改變傳輸介質也是用于控制電磁干擾的一項有利的措施，可以通過改變輸入部分駕駛室和接收部分機艙之間的傳輸介質，以減少信號的輸入來應對電磁干擾，同時還可以分開輸入與輸出電路，進一步的避免電磁干擾。

（3）應用吸收設備；在船舶電氣自動化系統中涉及的電器的種類和數量都比較多，因此在通電開關閉合時極容易因電弧產生電磁干擾，為改善這種情況可以選用RC吸收設備，它不會因電壓的變化而產生突然的變化，因此可以減少電磁干擾現象[5]。

2.2儲備冗余處理

儲備冗雜處理技術是船舶電氣自動化系統可靠性保障技術中的一項關鍵性技術。該技術的主要運行原理是通過對船舶電氣的自動化系統中的并聯單元進行增設來維持自動化系統的安全和穩定運行。在船舶電氣自動化系統中，為了保證系統運行的穩定性，一般需要設立機組儲備，數量通常設立為三臺機組。要求每臺機組儲備的基本功能和主體設計在大體上大致相同，這樣可以確保在其中任意一臺機組發生故障時，另外的兩臺機組都可以進行及時的補充，三臺機組所具備的工作性能是完全一致的，因此，不會對整個系統的運行產生影響。

在通常的情況下船舶電氣自動化的儲備系統的內部工作單元和儲備單元之間是分開的，各個單元之間互不影響可以獨立的進行工作，也可以進行合作，因此，從這個角度出發。可以將電氣自動化系統作為儲備的系統來進行運行，在系統中的某一個單元在運行的過程中發生故障時，那么處于儲備狀態下的單元就會進入工作狀態，二者之間進行無縫的接合，就會避免對船舶電氣自動化系統產生影響，從而保證系統更好地運行。

2.3容錯技術

在船舶電氣系統中，對于故障的一般處理流程主要是，發現故障，找出故障的單元，將故障信號轉化為電信號送達到決策單元。常見的故障類型主要有三類，第一類；開啟備用機組有效的減少機組運行的負荷量；第二類；開啟備用機組將故障機組延時關閉；第三類，將故障機組及時停止運行。

在船舶電氣系統發生故障時，在鼓掌沒有被完全解決時應將機組停止運行，否則，在故障沒有被完全確定的情況下，不進行機組的關閉，容易將事態進一步擴大，不利于系統安全穩定的運行。系統在運行過程中對發生故障的容忍能力稱之為船舶電氣自動化系統的容錯技術。容錯技術主要具體表現在兩個方面：

（1）在檢測系統故障時，如果船舶電氣自動化系統在運行的過程中出現故障的話，應用容錯技術可以對故障的性質進行準確的定位，并且可以鎖定故障的位置，繼而實行隔離措施，避免故障對系統的整體運行安全性產生不利的影響。

（2）對系統故障的控制與處理；容錯技術優先檢測系統故障，并且可以根據故障的的性質和發生的位置采取適宜的解決措施，也就是說，容錯技術可以及時的判斷出故障的類型和故障的位置，并針對故障的特點，采取針對性的措施，從而保證船舶電氣自動化系統運行的可靠性和安全性。

2.4電力推動技術

電力推動技術是確保船舶電氣自動化系統可靠性的關鍵性技術。在計算機技術、電子技術、以及電子器件未高速發展之前，該項技術主要局限于小型船舶中，近幾年來科技的發展，使得這項技術在船舶領域得到了廣泛的推廣。根據電力傳動可以將電力推動技術分為交流傳動和直流傳動兩個大類，近年來，交流傳動的發展的速度比較快，在交流調速技術的保障下交流電力逐漸取代了直流傳動技術，并且更好地保障了船舶運行的可靠性和穩定性。在船舶的運行過程中，在船舶在港口或者比較狹窄的水道上進行航行時，交流推動機會轉變為低速運轉的狀態，在公海上進行航行時可以將推動機轉換為同步或者超同步的狀態。

3.結語

船舶電氣自動化系統的可靠性保障技術因涉及的范圍比較廣泛，具有很強的技術性和復雜性。船舶電氣自動化的保障技術對于船舶的正常運行具有關鍵性的意義。因此進行船舶電氣自動化保障技術的探究就有很強的實際意義，在應用保障技術之前，應做好相關的檢測工作提高問題解決的針對性和實效性。

參考文獻

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

[2]陳柏平.船舶自動化系統領域發展趨勢初探[J].中國水運（下半月），2008，（09）.

（作者單位：大連中遠海運重工有限公司）