船舶電氣自動化技術研究

摘要：電氣自動化技術是支持船舶運行的主要技術類型，支撐著整個船舶系統的安全、穩定運行，電氣自動化系統的安全性、穩定性直接影響著船舶的航行質量，因此，必須加大船舶電氣自動化技術的研究力度，維護船舶的安全。文章首先分析了船舶電氣自動化技術的類型，然后分析了其未來的發展趨勢。

關鍵詞：船舶系統；船舶運行；航行質量；電氣自動化技術；船舶安全 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN830 文章編號：1009-2374（2015）15-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.059

1 船舶電氣自動化技術研究

要想使船舶電氣自動化系統能夠高效、持續發揮作用，就要加強電氣自動化技術的研究，以此來控制故障問題的發生概率，確保系統安全、穩定運行。對于船舶系統來說，主要的電氣自動化技術包括以下方面：

1.1 軸帶發電技術

船舶屬于高能耗的水上交通工具，其燃料成本占總成本的一半以上，所以，必須加大節能技術的研發力度，其中軸帶發電技術就達到了這一目標。軸帶發電機主要通過主軸來啟動，主軸跟著主機轉動并逐步改變速度和頻率。通過觀察主機運行情況、航行水域特點等來調控軸帶發電機。通常選擇機械式恒頻與電氣式恒頻，特別是電氣元件的不斷升級發展，當前晶閘管逆變模式被廣泛應用于軸帶發電系統。

近年來，節能技術又獲得了全新的發展，廢氣透平發電機引入其中，同軸帶發電機一道共同進行優勢互補，打造出SSG系統，此系統憑借靜止變頻器同電網連接在一起。

當船舶航行運轉耗能上升，廢氣透平發電機無法發揮有效作用時，軸帶發電機則發揮供電供能作用；相反，船舶能耗逐漸降低，有余下的功率，那么軸帶發電組則充當電動機來通過船舶電網獲得能量，為主機運行提供動力，推動主機的持續運行。靜止變頻器中的兩組晶閘管在整流與逆變狀態下都能發揮作用。如果軸帶發電機發揮供電供能作用，變頻器就能把軸帶發電機的輸出變成恒頻輸出。

當軸帶發電機處于電動機模式下，變頻器就會充當變頻調速設備，因為發電機的一切輸出功率都要途徑變頻器來運輸，所以必須選擇功率較大的電氣元件。因為變頻器占地空間大、成本高，同時功率因素較低，這樣就對傳統的軸帶發電機系統進行了改造、升級與優化，異步軸帶發電機產生了。

異步軸帶發電機系統主要依靠雙饋異步電機轉子頻率補償的技術方法來維持恒頻穩壓，通過計算機系統來控制這一系統，實現了信息自動化控制的功能與效果。

1.2 容錯技術

容錯技術主要是指電氣自動化系統工作過程中，當出現故障問題時，自身的承受能力，容錯技術的作用表現在：

1.2.1 系統故障監測。當電氣自動化系統工作過程中有故障問題，在容錯技術的監測下，能夠及時、精準地發現并定位故障，并明確故障的類型、特征，再進行自動化隔離。從而維護系統安全、穩定。

1.2.2 故障控制。在容錯技術支持下，自動化系統中的故障問題能夠被及時檢測與定位，根據故障的方位、類型等來選擇解決對策，對故障加以分析并處理，以此來維護船舶電氣自動化系統的安全、穩定運行。

對于船舶電氣自動化系統的故障處理通常經歷以下過程：故障監測、定位、分析故障性質、明確故障單元，使故障信號變成低電平信號，并輸送至決策單元，再加以處理，實際的故障包括以下類型：

故障1：啟動預備性機組，從而集中而有效地控制機組工作的負荷量。

故障2：同樣啟動預備機組，再延長出現故障問題機組的關閉時間，從而更加高效、科學地處理好故障

問題。

故障3：切斷故障性機組的運行，再將備用機組及時啟動。

對于故障2和3最佳的解決方式就是立即停運機組，直到故障問題發現并解決后，再次啟動機組，也就是說如果故障尚未排除，機組不關閉可能會造成故障進一步惡化，影響系統的高效運行。

1.3 電力推進技術

電力推進技術屬于一類維護船舶系統安全運行的電子自動化技術，特別是得益于現代社會中信息技術、電子技術、電子設備等的支持，使得電力推進技術的應用范圍更廣、作用更多。

電力推進技術按照電力傳動分類主要包括：交流與直流傳動技術。最近一些年來，前者獲得了飛快發展，特別是交流調速技術的不斷發展，使得交流電力系統獲得了全新的發展，與直流傳動技術相比，更具優勢地位。能夠極大程度地確保船舶電氣自動化系統的安全、平穩工作，提高船舶運轉的安全水平。

其中交流電力技術大致包括兩大推進系統：LCI，直流無換向器電動機；CCV，交流無換向器電動機。前者是利用變頻器來達到同步調速的功能，達到從交流→直流→交流的過程。其中船舶的工作運轉同調距螺旋槳之間彼此配合、協助、協調來工作，船舶實際的航行中，遇到區域狹窄、位置閉塞的航道或海灣等，要想依然保持順利通行、暢通無阻，就要對交流推動機進行調整，使其處于最低速工作模式；相反，船舶進入面積寬廣的公海海域，則要對推動機進行調整，確保其進入同步、超同步轉換模式。對于CCV系統來說，則是憑借變頻器的同步調速來達到直流、交流間的變化與轉變的，最后打造出交流調速工作系統。

1.4 電磁兼容技術

通常來說，船舶會處于一個相對復雜的運行環境，易受天氣、水文等自然條件的影響，導致電磁污染問題，運用電磁兼容技術能夠解決這一問題，強化船舶的電磁抵御能力。要想保證船舶各項裝置、設備等的安全、穩定，就要加強電磁兼容設計，其中必須具備以下條件：（1）出現了干擾源；（2）存在傳輸介質；（3）存在敏感的接收單元。所謂的電磁兼容技術簡單說就是要這三大條件中的任何一個，從而解除電磁干擾。為了達到這一目標就要加強元件、器件的正確選型，其中要重點控制干擾信號敏感的元件。

1.5 隔離變壓器技術

船舶電氣自動化技術最大的干擾來自于交流電源，對其改造優化的有效措施就是隔離電氣設備的變壓器，達到獨自提供電能，或者把供電設備同強電設備分離，這樣就有效隔離了干擾，船舶電源通過交流變壓器來有效過濾高頻信息，在此基礎上隔離變壓器，從而為自控設備提供獨立電源，達到有效排除干擾的目的。

1.6 RC吸收技術

因為船舶電氣系統具有自動化屬性，這其中必然會關系到各類電氣裝置，例如繼電器、接觸器等，類似的電氣裝置容易產生電磁干擾現象，針對這一問題應選擇RC吸收設備，這一技術性能較為穩定，不會隨著電壓的變化而出現不穩定的變化問題，這樣就解決了電磁干擾問題。

2 船舶電氣自動化技術發展趨勢

船舶電氣自動化技術屬于綜合性、程序性強的技術類型，從船舶電氣自動化系統的設計、生產、運行、完善都需要特定的自動化技術的支持。在當前信息技術、通信技術、自動化技術等不斷發展的現代時期，船舶電氣化系統必將朝著自動化、智能化、數字化、網絡化方向發展。船舶作為聯系外界的網絡通訊系統，能夠實現信息的傳播、信息的通訊交流，這無疑確保了船舶的安全、高效、穩定運行。

3 結語

船舶電氣自動化技術能夠維護船舶的常規工作與高效運行，必須加大對自動化技術的研究力度，不斷優化改進自動化技術，實現自動化技術的優勢整合與力量有效發揮。

參考文獻

[1] 杜一民.船舶電氣自動化系統可靠性保障技術的應用[J].機電信息，2012，（9）.

[2] 白永昕，彭成.船舶電氣自動化中幾個重要技術的應用[J].世界海運，2011，（3）.

[3] 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，（9）.

作者簡介：胥園（1986-），男，湖北襄陽人，江門市南洋船舶工程有限公司助理工程師，研究方向：船舶電氣調試及項目管理。

（責任編輯：陳 倩）endprint