船舶电气自动化关键技术探讨

船舶电气自动化关键技术探讨

赵泉,陶贤冬

武汉船舶设计研究院有限公司  湖北省武汉市  430000 

摘要：我国科技发展十分迅速，船舶行业的发展也突飞猛进，电气自动化技术在船舶领域得到了广泛的应用，不但提高了船舶航运的安全性，而且大大增加了航运的经济效益。文章主要分析了船舶电力系统的组成及主要特征，然后探讨了船舶电气自动化中的几种关键技术，以期为船舶自动化事业的发展贡献绵薄之力。

关键词：船舶电气；自动化；关键技术；

引言

通过对国外先进经验进行借鉴，与我国自主研发模式进行有机结合，目前我国船舶行业的电气自动化程度得到了显著提高，技术水平和性能较以往也有了进步，通过对国外先进工艺、技术、设备的引进与吸收，也到达了国际先进水平的范畴。国际上船舶电气自动化的研究主要包括电力电子技术、可靠性保障技术、自动监测报警技术等，任何技术的小进步都会推动船舶事业大发展。

1.船舶电气自动化技术基本的特点

1.1涉及的范围多，较为综合化

由于计算机技术的不断兴起，船舶电气化发展越来越综合化，在船舶中要对不同的电气进行控制，就可以采用计算机技术，而后将其进行整合，使其处于同一个界面，而且通过合并后的界面能够对全部的电力系统进行控制，这样能够对整个船舶电气进行综合控制，以防止在遇到突发事故时，难以将问题很好的解决。

1.2电子信息化

电子信息的发展促进了通讯技术不断完善，尤其是电子技术的模块化发展让电气自动化系统组态变得更加灵活与多元。在相关技术的支持下，船舶电气自动化系统可通过控制按钮进行命令发送，推动了其自动化运转。但船舶之间还存在一些差异，船舶结构及性能特点存在不同，使得在实际操作过程中，自动化系统的差异性也较大，对其可靠性带来了一定挑战。

1.3网络化

船舶电气自动化系统的网络化是由总线技术及计算机技术的支持，选用可以模块之间或为不一样的部件提供信号通信，还可以将各种信号线调集在一起，因此在船舶电气体系中，通过双层网对船舶电气自动化系统进行操控，一般情况下，第一层是数据搜集网，第二层则是控制网，是确保船舶电气自动化技术可靠性及稳定性的关键，船舶系统的控制网只有选择了冗余结构，形成了一个分布式系统。才能够保证船舶系统的稳定性和安全性。

2.船舶电气自动化关键技术

2.1电磁干扰技术

电磁干扰是影响船舶航运的重要因素，尤其是一些导航仪器与强电设备在启停瞬间对电磁干扰十分敏感。电磁干扰的产生需要具备三个条件，一是干扰源，二是将电磁干扰导向电力系统的传输介质，三是对电磁敏感的接收元件，只要破坏上述条件中的任意一个，就可以有效屏蔽电磁干扰，具体的方法包括消除干扰信号、隔离干扰源、切断电磁传播路径等。例如，采用独立的供电设备，并设置相应的滤波装置，对高频干扰信号进行过滤，可以有效解决交流电源所带来的电磁干扰问题。再比如，通常电气自动化系统的信号输入部分设置在船舶驾驶室，而信号接收部分则设置在机舱中，两者之间的信号线路较长，容易受到电磁干扰，对此，建议采用电磁屏蔽性能较好的传输介质，也可以将遥控系统的输入、输出信号分开，均对解决电磁干扰有较好的效果。

2.2自动监测报警技术

自动监测报警技术能够对电气设备运行情况进行实时监测，能够较少人为工作强度，提升电气自动化系统安全性。目前自动监测报警技术的发展方向主要为：引进自动化综合系统，及时排除隐患，提升系统安全；对DCS自动监测系统进行研发，对采集到的数据进行统一管理。CS自动监测系统的主站在控制室，具备数据打印、界面显示等功能，其他分站则位于机舱，具备独立监测功能，将监测的数据经由转发站传送到主站，进而实现了通信、控制与计算机的三者结合。

2.3可靠性保障技术

电磁干扰技术。船舶一些电气设备在启动和停止时，对电磁干扰尤其敏感，会对船舶的正常运行造成巨大影响。产生电磁干扰需要三要素，分别是干扰源，传输介质和接收原件，三者必须同时存在，只要对其中一个因素进行破坏就无法实现电磁干扰。防护措施包括对干扰信号进行消除、对干扰源进行隔离、切断干扰传播途径等等。可采用独立供电设备，对其安装滤波装置，过滤干扰信号；一般将电气自动化系统信号输入设置在驾驶室，信号接受部分放置在机舱中，这样会使信号传输较长，会受到电磁信号干扰，所以，将原有传输介质进行改变，换成电磁屏蔽性能较好的传输介质，或将输入、输出信号进行隔离，两种方法均能改善电磁干扰的问题。

2.4储备保障技术

为确保船舶电气自动化体系运行的可靠性，能够把其电气自动控制体系看成冷储被系统。一般状况下，电气自动化的储备体系关键是指把储备单元与电气运行单元分离，电气只保持运行单元单独工作，别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，其余电气体系储备单元才能够取代工作。船舶电气自动化储备体系依据其储备单元的情况不相同，能够分成暖储备与冷储被两种。当中，暖储备体系的自动化系统储备单元一直保持在运行状态，它失效之后，失效率不是零，而冷储备体系的自动化系统储备单元始终在没有运行的状态，它在失效之后，失效率是零。

2.5容错技术

所谓容错技术字面上的理解就是容纳错误，在详细船舶电气自动化体系中的运用指的是当船舶运行的时候发生故障时可以实施自动报警与自动应急处理的技术。容错技术有2个最关键的运用优势，首先，应用容错技术后能够行使监控功能：当运行系统发生故障时，能够在最短的时间内确定故障出现的位置与故障出现的因素，同时，报警模式能够自动开启，通知船舶上人员。它还能够自动实施隔离故障，使故障危险系数降低。另外一个优势是容错技术能够依据对故障返回的数据实施分析与处理后自动使用相关的应急处理，为船舶上工作人员实施故障处理提供比较多的时间。在发挥动能时，容错技术能够依据故障的严重程度实施优化选择。它实施故障处理时通常是关闭了出现故障的装置，而开启了提前准备好的备用装置，这样能够把故障的影响降到最低，为船舶上别的设备正常运行提供可靠性保证。当完全处理好故障后，备用装置再停用，恢复正常装置的运用。

2.6抗干扰屏蔽技术

（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）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。

3.结束语

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）.