船舶電氣的發展及其設備故障的排除分析

任海兵

摘 要：隨著科技的不斷發展，船舶的科技含量也越來越高。電氣自動化是船舶相關的重要技術，有了電氣自動化技術的支持，船舶的各個系統更加穩定，操控更加便捷，安全性更有保障，所以電氣自動化的發展對船舶事業有極大的推動作用。基于此，本文將深入探討船舶電氣自動化的發展和設備故障排除。首先簡要介紹船舶電氣自動化的發展現狀，然后就電氣自動化系統的組成以及典型的電氣自動化技術做重點闡述，接著對船舶電氣自動化的未來發展做出展望，最后就船舶電氣自動化故障排除做出相關總結。希望本文的論述能夠為相關從業者提供有效的參考和幫助。

關鍵詞：船舶;電氣自動化;展望;設備故障;排除

中圖分類號：U662? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）01-0064-03

隨著我國經濟的不斷發展，無論是船運的需求量，還是船舶的保有量，或者是船舶的科技含量，與以前相比都有非常大的提升。其中，電氣自動化作為最重要的船舶相關技術之一，為推動船舶事業的發展做出了巨大的貢獻。所以，探討和研究船舶電氣自動化的發展，尤其是進一步了解船舶電氣自動化故障排除，具有非常重要的現實意義。

1船舶電氣自動化的現狀

科技的發展讓各行各業都發生了翻天覆地的變化，船舶行業同樣如此，最顯著的特點體現在自動化程度不斷提升，而人工作業比重大幅降低。在現代船舶運行的各個環節中，電氣自動化都有著非常廣泛的應用，并且以多種形式呈現出來。從管理到技術，自動化比重大幅提升，這也讓船舶的整體運行有了更好的基礎，使得船舶的穩定性、安全性、可靠性都得到了更好的保障，而且在不斷提升的自動化水平的影響下，船舶設備的效率也得到了大幅提升[1]。

在自動化技術的支持下，船舶的行駛、裝載、卸載、管理在很大程度上都實現了自動化，管理者只需要在總工作站就能夠對相關情況有全面的了解，從而發出相應的指令，而這都是在一個整體化的、綜合性的電氣自動化系統的支持下完成的。正是因為這一系統得到了廣泛的應用，使得船舶的相關操作和管理更加簡便。當然，也正是因為電氣自動化系統扮演著船舶運行中越來越重要的角色，所以必須要全面保障系統的可靠性和穩定性，一是要盡量保證系統不會出現故障，二是要在故障發生以后迅速將其排除，這對于船舶的穩定航行具有至關重要的意義。就當前電氣自動化系統來看，在復雜系統的響應速度、系統穩定性、自動糾錯等方面仍然離其更深層次的應用需求存在差距，這也是當前船舶電氣自動化發展面臨的重大障礙[2]。

2 船舶電氣自動化系統的構成

在以上網絡型的船舶自動化系統中，計算機系統具有三層的分布結構，分為上中下三層，下層由分布的控制裝置和數據獲取系統構成，直接控制機械設備，例如主機、發電機、各類泵組、電機、閥等，這些控制器應有相當快的速度、實時處理能力以及較高的可靠性，并且各控制器之間相互獨立，互不影響;中層由檢測控制系統組成，通過主CPU可以檢測和控制下層任意一個分布的控制器;上層由船舶管理、分析、診斷系統組成，在中層處理和存儲的數據根據要求傳送至上層。

3 船舶電氣自動化技術中的典型技術

隨著電氣自動化技術與船舶的結合程度越來越密切，電氣自動化技術的應用范圍也越來越廣。就當前船舶電氣自動化應用的典型技術來看，集中體現在以下兩方面：一是電力電子技術應用于軸帶發電和電力推進系統;二是CAN電站監控技術。其中，軸帶發電技術與電力推進技術，以及自動化機艙技術等都是當今世界船舶研發最集中的領域，對未來船舶的發展和升級有重大影響。

3.1 電力電子技術

軸帶發電是電力電子技術應用的重要方面，是推行船舶節能的重要方式。其詳細技術就是，主機在正常運行狀態下，結合航行的實際情況帶動軸帶發電機運行。當前，軸帶發電已經有了較為廣泛的應用，大多采用機械式或電氣式兩種恒頻方式。在電氣自動化元件的不斷升級換代的推動下，今天的軸帶發電系統，已經實現了全晶閘管逆變模式[3]。

電力電子技術應用于電力傳動方面，同樣意義非凡。一般情況下電力推進有兩種模式，一為直流傳動，二為交流傳動。隨著科技迅猛發展，交流調速的應用空間和性能優勢越來越得以體現，逐漸成為了主流模式。

3.2 CAN電站檢測技術

所謂CAN電站檢測技術，實際上就是通過CANBUS將發電機組、控制臺和檢測微機等聯系起來，將三者置于CAN總線，形成一個對船舶電站的自動控制系統，進而通過與船舶其他設備、控制網絡的連接，實現對船舶設備的控制與檢測[5]。這樣一來，CAN網下的各個節點一方面具有對自身的測控功能，另一方面又能夠以一個子控制區的身份對整個船舶實施控制檢測。在構成CAN網的三個機構中，發電機組負責集成所有檢測與控制功能，控制臺負責接收測量結果;而檢測微機則主要發揮其對節點的監控作用;如果在過程中發生異常或者出現故障，則迅速對其實施相應處理。

4船舶電氣自動化的發展趨勢

4.1 效率逐漸升高

從上世紀末開始，計算技術、信息技術的高速發展，對社會產生了極大的影響，可以說這種變革體現在社會的方方面面。在計算機技術和信息技術支持下，所有的功能、信息都能夠實現數字化。這樣就能夠對功能有更加準確的定義，從而使信息處理效率得到大幅提升。對于船舶電氣自動化技術來說，計算機的主要作用集中表現在以下兩方面：一方面是發揮計算機的交互功能，以人機界面的形式，完成對船舶的全面監控，使工作人員隨時能夠對船舶實施檢查，進而大幅提升船舶的效率和安全性。另一方面，在計算機控制下，自動化技術能夠更大范圍的取代人工作業，降低人工作業量，這對于生產效率的提升，工作壓力的緩解都有非常積極的意義。總的來說，效率的提升，是船舶電氣自動化技術發展的主要方向。

4.2 準確度逐漸升高

在信息化技術和網絡技術快速發展的推動下，今天我們對設備的監控效率和監控能力都大幅提升。對于船舶來說同樣如此，在計算機的有效協助下，我們能夠對電氣自動化設備實現更加精細化，更加全面化的監控。使設備通過有效的監控與信號反饋提升電氣設備運行的精確度。

4.3 設備越來越完善

隨著科技的不斷進步，電氣自動化技術在不斷發展的同時，各種新材料的研發同樣沒有停止。在技術與材料的共同進步的推動下，電氣自動化設備也將會不斷更新換代。這些設備用在船舶上，將會使得船舶電氣自動化設備的成熟度、安全性越來越強。先進的設備應用與實踐，帶來的直接影響是使用年限越來越久，使用便捷程度越來越高，功能越來越多，效率越來越高。設備的完善程度不斷增加，將極大的推動船舶行業的快速發展。

4.4 系統可靠性越來越高

對于電氣自動化設備來說，可靠性是至關重要的指標。隨著PLC控制板逐漸取代原先的繼電器等控制方式，自動化系統的可靠性和抗干擾能力得到了大幅的提升，加上PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可以及時發出警報信息，為自動化系統的可靠性又增添了一道保障。

5船舶電氣自動化設備故障排除

5.1 故障排除原則

船舶電氣自動化設備一旦發生故障，必須對其實施全面的檢查和并對故障進行排除，只有確保設備完全正常以后才能夠繼續投入使用。通常情況下，電氣自動化設備故障排除都必須要遵循以下的原則：先易后難、先動后靜、先外再內。這樣的故障排除原則有利于迅速找出問題所在并解決問題。具體來說，也就是先排查難度相對較低的設備，特別是常用設備;先排查運行狀態下的設備;先排查船舶外部的設備。從而提高排查效率，迅速解決問題。

5.2 電氣自動化設備故障排查步驟

第一步，對船舶的電氣自動化設備展開全面檢查，找出故障發生的位置;第二步，對照故障設備的說明書，研究設備相關的電氣線路圖;第三步，針對當前發生的問題展開分析，找出造成故障的確切原因;第四步，明確故障的具體位置、具體設備、具體元件;第五步，對元件進行拆卸，在這個過程中務必要做好標記，以免后續出現安裝錯誤;第六步，安裝新的元件后，對設備展開調試;第七步，重新運行整個系統，確認故障的是否排除。第八步，如果故障依然沒有排除，則循環上面的步驟。

6 小結

綜上所述，電氣自動化應用于船舶事業中，對于推動船舶行業的發展起到了非常重要的作用。如今船舶電氣自動化技術已經成為船舶技術中最重要的組成部分之一，然而，就當前船舶自動化應用的范圍和深度來看，自動化設備的可靠性和穩定度還需要進一步提升。基于此，一方面要高度重視電氣自動化故障的排查，另一方面要定期的對電氣自動化系統的軟硬件配置進行更新換代。

參考文獻：

[1]金志威.電氣設備自動化發展在船舶設備故障排除中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2018（26）：7.

[2]劉田玉，祝慧鈔.船舶電氣自動化的發展及其設備故障的排除[J].電子世界，2019（10）：194-195.

[3]楊洋.船舶電氣自動化的發展及其設備故障的排除[J].船舶標準化工程師，2018，51（05）：37-39.