探討船舶電氣自動化系統運行保障

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摘 要：在科學技術日益發展的時代背景下，船舶制造技術有了很大的進步，從以前的獨立構造逐漸演變為整體自動化，船舶電氣自動化指的是船舶電站的自動化，伴隨著控制技術、通信技術及微處理技術的更新，船舶中的重要組成設備是電氣自動化系統，保證了船舶穩定的基礎運行，重點是在遠航時，電氣系統的正常運行決定船舶的安全穩定運行。文章針對船舶電氣自動化系統在運行中具有安全穩定性保障技術展開分析。

關鍵詞：船舶；電氣自動化；安全；穩定

一、船舶電氣自動化系統概述

（一）綜合化。船舶電氣化的綜合發展歸功于計算機技術的興起，通過計算機控制技術將船舶內的各種電氣控制整合至一個界面，通過該界面可以完成對所有電子系統的控制，通過這一綜合控制可以避免出現突發事件出現時無法解決，或者由于電子元件過多造成多操、誤操、重復操作等操作失誤問題，大大提高了船舶運行的安全性和穩定性。

（二） 網絡化。進入20世紀90年代后，現場總線技術和計算機技術為船舶電氣自動化系統的網絡發展提供技術支持，把各種信號線集合在一起采用總線技術，把信號通信傳遞給不同的部件和模塊，在船舶電氣系統中，對船舶系統采用雙層網進行控制，一般數據采集網是第一層，控制網是第二層，保證船舶電氣自動化系統的可靠性和穩定性非常有效，冗余結構一般采用在船舶系統的控制網。根據系統又分成若干子網絡，如推進系統、電力監控系統、動力定位系統、通信導航系統等。通過系統的冗余網絡化，集各系統功能之眾，通過船舶系統進而形成了一個分布式系統加強船舶系統的穩定運行。

二、我國船舶電氣自動化的發展現狀

（一）GPS全球定位系統。在科技快速發展的今天，人們特別關注GPS全球定位系統。如今，GPS全球定位系統最終精確到幾米，廣泛地在我國的船舶上使用安裝，在船舶行業已成為必備裝置。

（二）船舶整體自動化。計算機技術和網絡信息技術的飛躍發展，使得自動化技術也廣泛的在我國的船舶業使用。眺望21世紀的船舶自動化技術已成為船舶綜合自動化階段發展的最高水平，船舶綜合自動化，將不斷收集機艙自動化、機械自動化、導航自動化、裝卸自動化等諸多用途系統，工作母站為某些控制系統和某些工作變電站組成了此系統，通常總站工程將在機房控制室設置，還有一個位于駕駛室。現階段，我國船舶的整體自動化仍然處于不斷完善的階段，為提升我國的船舶電氣自動化發展水準，對船舶整體自動化方面的創新和自主研發要加強管理。

三、船舶電氣自動化技術存在問題

（一）電磁的安全性不足。電磁技術是船舶電氣自動化技術實施的前提，然而電磁安全問題卻很容易在船舶運行時受到干擾。由于船舶的運行大多都在大海上，一旦出現極端天氣，會直接破壞船舶的整體電磁系統，產生電磁干擾。并且船舶內部空間較小，有些電子元件設備安裝較為緊密，這讓電子干擾問題發生的概率又增加了不少。

（二）控制線路單一。船舶電氣自動化操作簡單，且能夠通過駕駛艙內的總操作系統進行操作。然而一旦總操控系統出現問題，那么整個船舶的電氣設備將會面臨“群龍無首”的狀態。一旦總操縱系統的線路出現故障或者出現誤操，那么對船舶造成的危害是無法逆轉的。并且控制線路單一很容易造成一旦有某個枝干設備出現問題不得不關閉系統時，將會失去整個設備的操作和控制力，這樣不僅無法有效解決出現的問題，反而會將故障擴大，造成無法挽回的損失。

（三） 系統設備錯誤率高。雖然船舶電氣自動化技術在正常運行時十分方便、快捷、穩定，但是也有一定的容錯概率，并且這一概率是無法逆轉，且無法改變的。容錯概率一般出現在電氣設備安裝、運行時。一個電氣設備的制造和安裝不可能做到百分百安全，其運行過程中出現的問題和錯誤率都是在設備制造出時就已經確定，并且會根據使用的時長而增加。這種故障和錯誤率是無法人為避免的，雖然可以通過后期的維護和保養降低錯誤率，但是仍然無法全部避免。一旦出現錯誤，整個電子系統將直接崩潰。

四、 保障船舶電氣自動化系統技術

（一） 電磁干擾技術

1.隔離變壓器。研究表明，影響船舶電氣自動化系統的主要干擾來源是交流電源，用電氣設備隔離變壓器的方法改善這一干擾獨立作業供電。強電和弱電還可以分開，干擾逐漸減少。船舶的電源經過交流變壓器將高頻信號過濾掉，為自控裝置提供獨立電源，達到隔離干擾的效果。

2.改變傳輸介質。在船舶電氣自動化系統控制的過程中，主要利用遙控系統進行控制，船舶的控制系統輸入部分主要在駕駛室，在船舶的機艙是系統的接收部分，導致信號的傳輸線很長，電磁干擾就會對傳輸線的信號產生干擾，為此，船舶系統的信號傳輸過程中，傳輸介質被改變，信號被屏蔽干擾，電磁信號的干擾也被屏蔽。

3.RC吸收設備。船舶電氣自動化系統中，取決于系統的自動化，與很多的電氣設備，比如繼電器、接觸器以及電源開關等都有關系，為此，在接觸這些電源設備時，由于電弧等原因產生電磁干擾，在此情況下，通過RC吸收設備進行，它的優點是電壓而產生突變原理，有效地抑制電磁干擾。另外，還可以利用電阻來限制電容，有效地減少電磁干擾現象發生。

（二）存儲冗余技術。此技術主要是指利用增添并聯單元的形式來保證船舶電氣自動化系統運行的可靠性。船舶電氣自動化的設備中會設置合理數量的存儲設備，各設備均可獨立工作，工作單元自行工作比較特殊，其他的單元都存儲起來作為備用。

（三）容錯技術。容錯技術是指船舶電氣系統在運行的過程中，出現的故障容忍能力，在電氣系統中主要包括：第一，檢測系統故障，主要是對船舶電氣化系統運行出現故障時，就會使用容錯技術對故障進行準確的定位，并能夠自動的分析故障的性質，并采取自動化隔離的措施，以避免系統的故障影響系統的安全性工作。第二，控制系統故障，容錯技術通過對控制系統進行分析，找出故障的性質進行分析與定位，利用針對的措施進行分析處理，保證船舶電氣自動化系統能夠正常可靠的運行。

（四）設置安全系統。安全系統指當發生危及電站及其他重要機電設備的嚴重故障時，能使發生故障的設備自動產生保護性動作的系統，一般有下列三種類型：第1類：立即停止運行，即應急切斷，且非經人工復位該設備不應再投入運行，必須在故障排除后才能再運行。第2類：暫時調節到可以勉強運行狀態，如降低功率或轉速等。第3類：起動和投入備用設備以恢復正常的運行狀態。

五、結語

總而言之，船舶電氣自動化技術是一門綜合性技術，提升船舶的電氣化系統經濟性、安全性及可靠性影響著船舶的發展。現階段我國對船舶電氣化自動系統的研究比較慢，雖然我國船舶工業的電氣自動化程度、消化吸收國外先進技術性、能和技術水平通過引進已有所提高，但還有差距，有待進一步的提升。

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