船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)

高志勇

摘要：船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性研究中不可缺少的重要環(huán)節(jié)是對船舶的設(shè)計、制造、安裝以及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)。都是系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)不可缺少的主要組成部分，所以要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使船舶運行的安全性能夠得到保證。

關(guān)鍵詞：船舶電氣自動化系統(tǒng)；可靠性；保障技術(shù)

1 船舶電氣自動化系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀探討

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，促使了船舶行駛、機艙管理等方面廣泛應(yīng)用著電子計算機，使得船舶電氣自動化控制得以實現(xiàn)。集于一體的機械自動化、航行自動化與機艙自動化等等功能綜合系統(tǒng)的船舶電氣自動化，通常情況下，若干個工作分站和控制系統(tǒng)與兩個工作母站構(gòu)成該系統(tǒng)。在駕駛室與機艙控制室分別設(shè)置兩個工作母站，這兩個即允許互為備用、同時操作，又是可以單獨操作、完全獨立的控制系統(tǒng)。把分控制系統(tǒng)和工作母站通過運用高速傳輸技術(shù)組合而成的綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按照實際情況在網(wǎng)絡(luò)上連接若干工作分站，保證船舶重要部位設(shè)備能夠受工作分站對其進(jìn)行操縱、控制和檢測。另外，可視為獨立窗口的工作分站，在接入船舶對外通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)傳輸與電子郵件等方式，達(dá)到船和岸、船和船之間的對話，實現(xiàn)交流信息、設(shè)備的維護與查閱資料等等業(yè)務(wù)。

2 保障船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)

2.1 電力推進(jìn)技術(shù)

近年來，由于電力推進(jìn)系統(tǒng)被應(yīng)用到了軍事艦艇上，從而使得電力推進(jìn)技術(shù)獲得深入的研究，該技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種類型的船舶當(dāng)中，并在確保船舶電氣自動系統(tǒng)的可靠性方面起著非常重要的作用。從電力傳動的角度可將電力推進(jìn)技術(shù)分為兩大類：一類是交流傳動電力推進(jìn)技術(shù)，另一類是直流傳動電力推進(jìn)技術(shù)。在這兩類技術(shù)中，交流傳動技術(shù)的發(fā)展速度要相對快一些，并且在交流調(diào)速技術(shù)不斷完善的推動下，使交流電力系統(tǒng)逐步渠道了直流傳動技術(shù)，大量的實踐應(yīng)用表明，交流傳動技術(shù)在保障船舶電氣自動化系統(tǒng)穩(wěn)定運行方面具有非常顯著的效果。目前，交流傳動技術(shù)在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用大體上分為以下兩種推進(jìn)系統(tǒng)：一種是直流無換向器電動機（LCI），另一種是交流無換向器電動機（CCV）[1]。其中LCI推進(jìn)系統(tǒng)是借助變頻器調(diào)速來完成交-直-交轉(zhuǎn)換的同步調(diào)速，在推進(jìn)系統(tǒng)完成調(diào)速的過程當(dāng)中，船舶的運行與調(diào)距是依靠螺旋槳的相互配合來實現(xiàn)的，若是船舶在相對比較狹窄的水道當(dāng)中進(jìn)行機動航行，可將交流推動機調(diào)整到低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果是在海域比較寬廣的公海中進(jìn)行航行，則可將推動機調(diào)整至同步或是超同步轉(zhuǎn)換狀態(tài)。CCV系統(tǒng)是借助變頻器的同步調(diào)速來完成交流到交流的轉(zhuǎn)換過程，雖然交流到交流的轉(zhuǎn)換過程會受到輸出頻率的影響，但在這一過程中，電動機會始終處在低速運行的狀態(tài)下，為此，CCV在確保船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性上實用性更強。

2.2 抗干擾屏蔽技術(shù)

船舶中大量的電氣設(shè)備都安裝在一個空間內(nèi)，由于空間比較有限，加之工作環(huán)境惡劣，使得這些設(shè)備常常會受到電磁干擾的影響，尤其是導(dǎo)航儀器和一些強電設(shè)備，它們在開、關(guān)的過程中最容易受到干擾。若是電氣自動化系統(tǒng)在正常運行的過程中受到電磁波干擾，則會導(dǎo)致船舶正常航行受到影響，這是非常嚴(yán)重的問題。為了確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性，并使其免受電磁干擾，可采取以下保障技術(shù)：

2.2.1 隔離技術(shù)。

在船舶中，交流電源是電氣自動化系統(tǒng)最大的干擾源，想要有效解決這一問題，就需要對電氣設(shè)備隔離變壓器，實現(xiàn)獨立供電。還有另外一種方法就是將供電設(shè)備與強電設(shè)備分開設(shè)置，借此來隔離干擾。

2.2.2 改變傳輸介質(zhì)。

由于船舶電氣自動化系統(tǒng)是以船舶本身的遙控系統(tǒng)為主導(dǎo)，這就造成信號從輸入到接收的距離較長，并且整個過程還需要很長時間。通常情況下，信號輸入部分都安裝在船舶的駕駛室內(nèi)，而接收部分則安裝在機艙當(dāng)中，如此之長的傳輸線路勢必會受到電磁干擾。為此，可對傳輸介質(zhì)進(jìn)行改變，以此來消除信號被干擾的可能，同時，也可將輸入與輸出電路分開，這樣也能夠有效避免電磁干擾。

2.3 儲備冗余處理

儲備冗余處理技術(shù)是船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)中十分重要的技術(shù)，該技術(shù)采取在電氣自動化系統(tǒng)中設(shè)置并聯(lián)單元的方式，以達(dá)到提高自動化系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和安全性的目的。為了保障船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運行，一般情況下需要配備三臺機組儲備，并且要保證每臺機組儲備的基本功能符合設(shè)計要求，使各個機組既可以獨立工作，也可以互為備用，從而確保電氣自動化系統(tǒng)的技術(shù)性和經(jīng)濟性。在船舶電氣自動化儲備系統(tǒng)中，儲備單元與工作單元是相互分開的，兩者在獨立工作的同時，也可以實現(xiàn)協(xié)調(diào)合作[2]。

2.4 容錯技術(shù)

容錯技術(shù)是指對船舶電氣自動化系統(tǒng)運行故障的容忍能力，即對電氣自動化系統(tǒng)運行故障進(jìn)行檢測、定位、判斷、處理的技術(shù)。容錯技術(shù)主要包括以下兩個方面：一是檢測系統(tǒng)故障，若電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障，那么容錯技術(shù)會在最短的時間內(nèi)準(zhǔn)確識別故障性質(zhì)，并快速確定故障位置，執(zhí)行自動化隔離策略，從而有效規(guī)避故障對電氣自動化系統(tǒng)的安全運行造成的不利影響；二是控制系統(tǒng)故障，容錯技術(shù)在檢測系統(tǒng)故障、定位系統(tǒng)故障性質(zhì)和位置的基礎(chǔ)上，將故障檢測信號轉(zhuǎn)為低電平信號，而后傳達(dá)至決策單元，由決策單元采取有效措施對故障進(jìn)行處理，進(jìn)而實現(xiàn)對系統(tǒng)故障的全面控制。容錯技術(shù)一般在開啟備用機組、關(guān)閉故障機組的狀態(tài)下對故障進(jìn)行排除，以防止故障事態(tài)擴大化，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行造成影響。在確保故障完全排除后，再恢復(fù)機組的正常工作。

結(jié)語

總而言之，提升船舶的電氣化系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性以及可靠性對船舶的發(fā)展有著重要的意義，目前，國外的很多國家已經(jīng)對相關(guān)的可靠性技術(shù)進(jìn)行研究了，且研究力度非常大，并積累了一定的成功經(jīng)驗。但是現(xiàn)階段我國對船舶電氣化自動系統(tǒng)的研究依舊比較緩慢，有待進(jìn)一步的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周禮. 我國電氣自動化技術(shù)發(fā)展中遇到的問題研究[J]. 科技與企業(yè). 2014（16） .

[2] 李建宇. 船舶電氣自動化關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016（29） .