船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的應用

徐亞東

摘要：進入新世紀以來，航運行業在促進國家社會經濟發展、內外部貿易繁榮中的獨特作用得到更為顯著發揮。船舶作為航運的主要設備，適應時代發展，在技術、性能等多方面實現了升級。船舶電氣自動化系統是提升船舶運行安全可靠性、經濟運行性的重要技術。本文圍繞船舶電氣自動化系統的特點，圍繞如何保障船舶電氣自動化系統的可靠性，探討各種保障技術的優勢和實現途經。針對船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的應用提出了優化改進的對策和建議。

Abstract： Since entering the new century， the shipping industry has played a more significant role in promoting the national social and economic development and the prosperity of internal and external trade. As the main equipment of shipping， ships have been upgraded in many aspects， such as technology and performance， to adapt to the development of The Times. Marine electrical automation system is an important technology to improve the safety， reliability and economic performance of ship operation. This paper focuses on the characteristics of Marine electrical automation system and how to guarantee the reliability of Marine electrical automation system， and discusses the advantages and realization methods of various support technologies. In view of the application of reliability assurance technology in Marine electrical automation system， the paper puts forward some countermeasures and suggestions for optimization and improvement.

關鍵詞：船舶;電氣自動化系統;可靠性保障技術

Key words： ship;electrical automation system;reliability assurance technology

中圖分類號：F407.474? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0234-02

0? 引言

現代船舶運行已經越來越依賴工業技術的發展進步，自動化系統應用于船舶運行中，促進船舶運行進入到高效率、高質量的新時代。船舶自動化系統是涉及機械、電子、計算機等多門學科的系統工程，事關能否穩定、安全、可靠地長期運行，是影響船舶航行，甚至是航運事業發展的重要因素。本文結合時代進步下工業技術的進步，探討如何保障自動化系統的穩定可靠運行，結合保障技術特點提出了應用技術方案。

1? 船舶電氣自動化系統概述

1.1 船舶電氣系統

電力系統是船舶安全可靠航行的主要支撐系統。船舶電氣系統主要組成部分是：第一電力系統。船舶電力系統主要是包括船舶設備需要的電源裝置、配電裝置，按照船舶的負荷等要求進行連接，主要承擔船舶電能的生產、輸送、分配和使用的功能，是一個由電力設備、電力電纜組成的電力系統網絡。其中產生船舶電能的設備是發電機組、鋰電池組以及燃料電池等，在利用配電裝置設備進行輸送轉化之后，船舶上的其他電氣設置就在電能驅動下進行工作。第二是船舶電站，船舶電站是船舶電力的核心組成，是由發電機組、鋰電池組，燃料電池和相關配套電力系統的保護裝置、傳輸網絡設備組成。具有發電和配電作用，讓電能傳輸到船舶電力系統的每個設備。第三是電力網絡。電纜是傳輸船舶電站生產出的電能載體，輸送出的電能，按照船舶功能的需要，由動力電網、照明電網、弱電網、應急電網等組成。

1.2 應用船舶電氣自動化系統的價值

一是提高船舶運行的質量。船舶技術作為航運行業發展的關鍵技術，適應時代發展需要，積極引入電子技術、信息技術、自動化技術、智能化技術等先進技術，與時俱進地優化改進傳統船舶技術，促進船舶運行質量的持續提高。船舶電氣設備的自動化系統，將機械設備、電氣設備和電子控制有機結合起來，減少了船舶電氣設備管理運行中存在的安全隱患等問題，有效促進了船舶管理的效能。二是提高船舶運行的安全。船舶作為航運載體，安全是首要需求。電氣自動化系統應用在船舶電氣設備管理中，借助電氣自動化系統的準確性、可靠度和安全性能，為船舶提高連續安全運行時間提供了有力的保障。電氣自動化技術依靠技術集成和綜合應用，對船舶運行中的關鍵環節和安全節點進行有效控制，減少了人為因素可能帶來的風險，讓船舶運行、操作更加便捷、使用更加簡單、性能大大提升。三是減少了船舶運行的成本。傳統船舶運行中，主要是依靠人力來實現對船舶的操控。電氣自動化技術的應用，減少了船舶運行中對人力的依賴，采用系統化、模塊化、專業化的系統，能增強船舶電氣設備管理的穩定和可靠，為現代船舶業的持續發展提供了積極保障。

2? 船舶自動化系統可靠性技術的優勢

2.1 電子信息化讓船舶操控更加便捷

近些年，隨著船舶自動化系統借助電子信息化技術成果的應用和網絡通信技術的完善，以模塊化為特點進行船舶自動化系統的優化升級，實現了船舶自動化系統朝著靈活、多元和綜合性能更好的方向發展。當今的船舶自動化技術改變了傳統船舶操作方法，利用電腦顯示屏、電氣按鍵，就能實現船舶的正常運行，操作更加便捷也更為人性化。

2.2 網絡化讓船舶運行更加穩定

網絡信息技術，數據總線技術等不斷發展，帶動著船舶電氣自動化系統的技術水平不斷進步。其中網絡技術讓網絡遠程控制、準確控制成為現實，船舶操控模塊化之間的網絡信息通道更為通暢，傳輸速度更加迅捷，實現了船舶上不同電氣設備的無縫連接。數據總線技術對各種信號線數據實現有效地匯總和管理，利用分布式設計，改變傳統數據傳輸中的冗余現象，促進船舶網絡控制的穩定性、可靠性不斷提高。網絡數據傳輸的升級，將傳統船舶操作多人使用模式向著無人、多元操作的模式轉變，自動化系統的不斷發展，為船舶智能化管理奠定了基礎。

2.3 綜合化技術讓船舶電氣系統更加完善

綜合化技術是指對各種先進技術的綜合型應用。網絡信息、計算機、自動控制等技術不再單一使用，而是在同樣標準下進行互聯互通。這種綜合型技術的推廣，讓船舶電氣設備過去種類多管理困難，容易出現不兼容等情況得到改善，模塊化功能的系統化設計，促進船舶電氣系統更加先進和智能。實現了船舶電氣自動化系統組成的靈活、機動，不局限于單一組成方式的自動化系統，能更為有效地應對多種內外部環境變化，讓船舶操作管理效率不斷提高。

3? 船舶電氣自動化的可靠性保障技術應用

船舶電氣自動化系統能否實現安全可靠使用，很大程度上依靠各種可靠性保障技術。要提高可靠性保障技術的應用水平，必須對技術特點有更為全面的掌握。

3.1 在船舶電力推進的自動化系統中

船舶電力推進自動化系統采用了大量的電子元器件和電子信息技術以提高船舶電力的可靠性。從船舶電力傳動功能上，交流傳動已經替代直流傳動，更加廣泛地應用于各類船舶的電力推進自動化系統中。交流傳動技術的優勢是動力傳輸效率高、操作更為簡單，減少了人為操作可能帶來的安全風險，讓電力推進系統的使用更為穩定。與交流傳動技術相配套，在船舶自動化系統中還采用了交流無換向器的電動機，這種電動機改變了過去的定頻調速，利用變頻器實現無級調速、交流轉換，避免了傳統交流轉換系統對船舶電力輸出頻率的影響，不會因為電力交流轉換而降低船舶航行的速度。

3.2 在船舶抗擊電磁干擾的自動化系統中

船舶的工作環境里往往潮濕、震動、沖擊等多種情況長期存在，惡劣運行環境下電力設備的穩定正常運行受到很大影響。船舶主要采用電磁兼容保障技術來幫助電力設備抵抗外界干擾，利用隔離保障技術促進船舶電氣自動化系統始終處于安全穩定運行狀態。目前應用的各種技術，是利用電力設備的技術要求作為參考，查找到影響船舶電力設備的各種電磁干擾電源，才能進行有效隔離，減少產生干擾的交流電源影響，提高船舶自動化運行質量和效率。船舶電力系統抗擊電磁干擾的技術，是利用交流變壓器來實現，原理是降低電磁干擾的程度。在傳輸介質優化時，能幫助船舶電力自動化系統有效隔離電磁干擾。比如針對船舶自動化信號傳輸距離長的問題，可以綜合應用縮短信號接收距離，減少信號輸入的時間，轉變傳輸介質，隔離信號的輸出和輸入電路等方式很好地減少電磁干擾。

3.3 在船舶故障容忍的自動化系統中

船舶電氣自動化系統難免因為各種原因出現故障，這時可以利用容錯保障技術來提高自動化系統的容錯容忍力。船舶電磁容錯系統的可靠保障技術，就是針對船舶電氣自動化系統的突發故障而發揮作用。主要功能是對故障實現動態監測，在故障突發情況下進行及時準確的檢測，找到并找準故障的位置、產生的原因，采用有效的處理措施化解故障，避免船舶電氣自動化系統更大范圍地被故障所影響和破壞，促進船舶的安全穩定運行。

3.4 在船舶機艙的自動化系統中

船舶機艙是船舶的核心部位，船舶電氣自動化系統中采用了機艙自動監測報警作為可靠性技術應用。船舶機艙自動化的可靠性技術，能實現對機艙工作狀態的實時監測，自動記錄機艙運行的所有數據和軌跡，利用預先設計的參數實現故障的顯示和報警。該可靠性技術，減少了輪機員的工作量和人力需要，依靠機械電子設備實現對機艙更為穩定可靠的保護。船舶機艙自動監測報警保障技術，是對各種自動化設備和技術的綜合應用，能快速發現和診斷故障發生位置、原因并啟動報警處理流程，這樣能在故障發生初期就進行快速控制，避免故障造成更大范圍的影響，提高了自動化系統的可靠運行性能。船舶機艙自動監測技術在開發中，利用計算機信息技術實現對檢測數據的追蹤管理和分析研究，這樣能依據已經出現的故障數據，制定更適宜的電氣設備管理、故障預測、視情維護以及應急預案。

4? 結束語

本文針對當今船舶電氣自動化系統中常用的可靠性技術進行分析，提出了技術應用的方向。對船舶電氣自動化系統的可靠性技術進行分析研究，是推動船舶整體電氣自動化系統發展水平的重要保障，也是促進船舶產業自動化向智能化方向發展的關鍵步驟，船舶電氣自動化系統是為未來的智能化發展奠定基礎，相信在不久的將來，船舶電氣并將實現智能化應用。

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