简析船舶电气自动化关键技术

简析船舶电气自动化关键技术

方醒

（身份证号码：43068219840925xxxx511431）

摘要：船舶电气自动化系统对船舶的安全稳定运行起着非常重要的作用，在船舶电气自动化关键技术中，必须要重视有关的检验和测试工作，把其中的薄弱部分查找出来，再具体分析和研究，提出更好地解决措施，保障船舶电气自动化运行的可靠性。本文简单介绍了船舶电气自动化系统，分析了船舶电气自动化关键技术及其发展。

关键词：船舶；电气自动化；技术

引言：随着信息科学技术以及互联网计算机科学技术的出现和发展，船舶自动化技术已经开始初步迈进实现船岸信息共享、船舶网络一体化的船舶全船综合自动化时期。船舶全船综合自动化技术是对船舶的航行、装卸、机舱等各个方面实行全方位的监督和管理。在具体的船舶全船综合自动化技术之中，采用的是分级管理的模式，在进行监督管理的时候，每一个船舶总系统管理下的分系统都拥有自己的独立的计算机来进行自动化运行。

一、船舶电气自动化系统概述

船舶电气自动化是集航行自动化、机械自动化、机舱自动化、机械自动化等多功能于一体的综合系统，在该系统中，一般由两个工作母站以及若干个工作分站和控制系统构成。两个工作母站分别设置在机舱控制室和驾驶室，是两个完全独立的控制系统，既可以单独操作，也可以同时操作、互为备用。若船舶类型和自动化程度不同，则其电气自动化的分控制系统也略有不同，但总体上来讲主要包括电站管理、主机遥控、泵浦控制、机舱监测报警、液位遥控和压载控制、自动导航、冷藏集装箱监控等系统。运用高速传输技术将工作母站与分控制系统组成综合网络系统，并根据实际需要在网络上连接若干工作分站，从而通过工作分站达到对船舶重要部位设备的操纵、控制和检测。此外，工作分站可视为独立窗口，在接入船舶对外通信设备网络的基础上，利用电子邮件、数据传输等方式，实现船与船、船与岸之间的对话，进行信息交流、故障诊断、备件查询、设备维护、船舶管理、资料查阅等业务。由此可以看出，船舶电气自动化系统技术不仅能够强化船舶设备管理、控制，还能够确保船舶航行始终处于安全、可靠的状态。

二、船舶电气自动化关键技术

2.1电力推进技术

电力推进技术属于一类维护船舶系统安全运行的电子自动化技术，特别是得益于现代社会中信息技术、电子技术、电子设备等的支持，使得电力推进技术的应用范围更广、作用更多。电力推进技术按照电力传动分类主要包括：交流与直流传动技术。最近一些年来，前者获得了飞快发展，特别是交流调速技术的不断发展，使得交流电力系统获得了全新的发展，与直流传动技术相比，更具优势地位。能够极大程度地确保船舶电气自动化系统的安全、平稳工作，提高船舶运转的安全水平。

其中交流电力技术大致包括两大推进系统：LCI，直流无换向器电动机；CCV，交流无换向器电动机。前者是利用变频器来达到同步调速的功能，达到从交流→直流→交流的过程。其中船舶的工作运转同调距螺旋桨之间彼此配合、协助、协调来工作，船舶实际的航行中，遇到区域狭窄、位置闭塞的航道或海湾等，要想依然保持顺利通行、畅通无阻，就要对交流推动机进行调整，使其处于最低速工作模式；相反，船舶进入面积宽广的公海海域，则要对推动机进行调整，确保其进入同步、超同步转换模式。对于CCV系统来说，则是凭借变频器的同步调速来达到直流、交流间的变化与转变的，最后打造出交流调速工作系统。

2.2自动监测报警技术

机舱自动监测报警技术能够实时地对电气设备的运行状态进行监测、记录及警报，可以有效降低轮机员工作强度，同时大大提高船舶电气自动化系统的稳定性。当前自动监测报警技术发展方向有：

①引入自动化综合系统，以更加准确及时地发现并排除故障，提高系统稳定性。

②研发DCS自动监测系统，对监测采集的数据信息进行集中管理，这样既能在微机控制系统中进行报警显示，又可以控制各电气设备的稳定运行。

DCS自动监测系统由三层微机网络组成，其中主站位于控制室，具有界面显示、打印等功能，而通讯站、信息转发站及各类分站等设置在机舱中，各分站分别具有独立的监测功能，所监测到的数据信息经信息转发站发送至主站，从而实现了计算机、控制、通信三者的有机结合。

2.3储备冗余技术

为保证船舶电气自动化系统运行的可靠性，可以把其电气自动控制系统看成冷储被系统。通常情况下，电气自动化的储备系统主要是指把储备单元和电气运行单元分离，只保持电气运行单元单独工作，其余的电气储备单元处于等待状态。这时，只有在电气运行单元不工作的状态前提下，其余电气系统储备单元才可以接替工作。船舶电气自动化储备系统根据其储备单元的状况不一样，可以分成暖储备和冷储被两种。其中，暖储备系统的自动化系统储备单元始终保持在运行状态，它失效以后，失效率不是零，而冷储备系统的自动化系统储备单元一直在没有运行的状态，它在失效以后，失效率是零。这种冷储被系统经过储备设计，能够达到船舶电气自动化系统的可靠性要求。

2.4容错技术

容错技术是指提高系统的故障容忍能力的一种技术，具体涉及两方面：

①故障检测。当船舶电气自动化系统发生运行故障时，利用容错技术能够第一时间定位故障性质、位置，并予以自动化隔离，从而将故障影响控制在一定范围之内，确保系统整体的安全性。

②故障控制。当容错技术检测到系统故障后，能够自动得出故障诊断结果，并根据诊断结果采取相应的处理措施，以确保电气自动化系统的安全可靠运作。

故障处理具体流程如下：故障检测→分析故障性质及位置→确定故障单元→将故障检测信号转换为低电平信号→将故障交给决策单元处理。

2.5抗干扰屏蔽技术

2.5.1隔离技术。在船舶中，交流电源是电气自动化系统最大的干扰源，想要有效解决这一问题，就需要对电气设备隔离变压器，实现独立供电。还有另外一种方法就是将供电设备与强电设备分开设置，借此来隔离干扰。

2.5.2改变传输介质。由于船舶电气自动化系统是以船舶本身的遥控系统为主导，这就造成信号从输入到接收的距离较长，并且整个过程还需要很长时间。通常情况下，信号输入部分都安装在船舶的驾驶室内，而接收部分则安装在机舱当中，如此之长的传输线路势必会受到电磁干扰。为此，可对传输介质进行改变，以此来消除信号被干扰的可能，同时，也可将输入与输出电路分开，这样也能够有效避免电磁干扰。

三、船舶电气自动化技术发展趋势

船舶电气自动化技术属于综合性、程序性强的技术类型，从船舶电气自动化系统的设计、生产、运行、完善都需要特定的自动化技术的支持。在当前信息技术、通信技术、自动化技术等不断发展的现代时期，船舶电气化系统必将朝着自动化、智能化、数字化、网络化方向发展。船舶作为联系外界的网络通讯系统，能够实现信息的传播、信息的通讯交流，这无疑确保了船舶的安全、高效、稳定运行。

四、结语

船舶电气自动化可靠性的研究，对于自动化技术的研究起着重要的作用，提高船舶自动化程度可以增加系统的稳定性，也同样促进了船舶事业的发展。目前，各个国家都在进行系统可靠性研究实验，而且投入相当比重的资金和技术人才，但是我国的技术研究迟缓，因此在进行技术研究时，要做好相关的技术检测措施，避免发生人员伤亡事故。争取通过不断地努力，能够稳中求进，谱写电气系统自动化技术的新篇章。

参考文献

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[2]白永昕，彭成.船舶电气自动化中几个重要技术的应用[J].世界海运，2011，（3）.

[3]陈明志.船舶电气自动化系统的发展初探[J].广东科技，2011（16）.