船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)探究

陸利忠 杜燕飛

摘 要：對于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)來說，它是系統(tǒng)的、復(fù)雜的，與船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面都有著直接的關(guān)系，比如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及運(yùn)行等等，這一保障技術(shù)對于船舶的有效運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，想要使船舶安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，就必須對其保障技術(shù)進(jìn)行分析。因此，本文從船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)入手，重點(diǎn)對四種船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)進(jìn)行分析，一是電磁干擾技術(shù)，二是儲備冗余處理，三是容錯(cuò)技術(shù)，四是電力推進(jìn)技術(shù)，期望能為我國電氣系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提升起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：電氣；自動(dòng)化系統(tǒng)；保障；技術(shù)

中圖分類號：U665 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0287-02

所謂系統(tǒng)可靠性，就是在一定的時(shí)間、條件下，系統(tǒng)能使相應(yīng)的功能得以滿足。船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)和其很多環(huán)節(jié)都是密切相關(guān)的，所以，對電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行保障是非常關(guān)鍵的。

1 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容

由于計(jì)算機(jī)、制造以及通訊技術(shù)的日新月異，船舶的各個(gè)系統(tǒng)也開始向自動(dòng)化方向發(fā)展。工作站是窗口，使船舶和對外通信設(shè)備之間有效的連接起來，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，同時(shí)對信息進(jìn)行次的，使得船舶運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性、安全性得以有效的保證。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)有三個(gè)方面[1]，見圖1。

1.1 綜合化

由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加之電氣設(shè)備開始向模塊化、系列化方向發(fā)展，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)也越來越靈活，開始向綜合化方向發(fā)展。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得人機(jī)界面越來越規(guī)范，操作越來越簡便，所以，這些操作都能夠利用按鈕來實(shí)現(xiàn)，這使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合化發(fā)展有了一定的基礎(chǔ)。因?yàn)榇靶阅堋⒓夹g(shù)的差異，使得自動(dòng)化系統(tǒng)也是不一樣的，然而由于其綜合化特點(diǎn)，使得重復(fù)、冗余得到避免，使得其系統(tǒng)可靠性得到提升。

1.2 網(wǎng)絡(luò)化

由于數(shù)字化技術(shù)、總線技術(shù)的深入發(fā)展，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展有了一定的基礎(chǔ)。特別是總線，能夠集合不同的信號線，能將信號向不同的部件和模塊進(jìn)行提供。現(xiàn)場總線是以雙層網(wǎng)為主，一般來說，第一層是數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，第二層是控制網(wǎng)，想要使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性得到保障，其控制網(wǎng)就要以冗余主，從而使安全性得到提升。

1.3 智能化

電氣系統(tǒng)的智能化發(fā)展，提升了船舶工作效率和質(zhì)量。智能技術(shù)的應(yīng)用，使得船舶在運(yùn)行時(shí)，其動(dòng)靜控制是非常好的，同時(shí)，智能化發(fā)展還能夠?qū)Σ煌脩舻氖褂靡蠼o予充分考慮，使生產(chǎn)設(shè)置更加的個(gè)性化，使系統(tǒng)的適用范圍得到有效拓展，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來越人性化，此外，智能技術(shù)的發(fā)展能夠使復(fù)雜性的操作得以簡化，使得操作人員的工作量得以減輕，使得一些高難度的程序加工成為可能，因此，其對于船舶整體性能的提升是非常關(guān)鍵的。

2 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)

2.1 電磁干擾技術(shù)

船舶因?yàn)樽陨硪蛩仄溆兄厥庑裕孩倏臻g不大；②電氣設(shè)備安裝空間有一定的限制；③電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差。所以，船舶在正常工作時(shí)，電磁干擾對其影響很大。船舶在工作過程中，會對導(dǎo)航儀、強(qiáng)電設(shè)備等進(jìn)行應(yīng)用，所以，在開啟、關(guān)閉時(shí)，干擾會很嚴(yán)重，之后利用交變電磁場、靜電場等，很容易受到電源干擾，倘若船舶電氣自動(dòng)系統(tǒng)在平穩(wěn)運(yùn)作時(shí)，由于電磁波的影響，會對船舶的運(yùn)行產(chǎn)生影響。電磁干擾的條件主要有三個(gè)方面：①存在干擾源；②干擾源和電力系統(tǒng)之間有傳輸介質(zhì)存在；③接收單元靈敏。

2.2 儲備冗余處理技術(shù)

對于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障性技術(shù)來說，儲備冗余處理技術(shù)是其中的又一關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)是利用在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，將并聯(lián)單元進(jìn)行增設(shè)，從而使自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、平穩(wěn)性、有效性得到保障的技術(shù)之一。在這一系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，想要使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保證，通常來說要將3臺機(jī)組儲備進(jìn)行開設(shè)，同時(shí)，每臺機(jī)組儲備的功能和設(shè)計(jì)基本是一樣的，從而能夠?qū)Σ煌瑱C(jī)組在獨(dú)立過程中相互備用得以確保，使整個(gè)船舶電氣系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)及可靠性得到保證。通常來說，船舶電氣自動(dòng)化儲備系統(tǒng)內(nèi)部中，其工作單元和儲備單元之間是相互分離的，不同單元的工作是獨(dú)立的，也能夠進(jìn)行合作，所以，從保障技術(shù)層面出發(fā)，能夠把電氣自動(dòng)化系統(tǒng)看成是儲備系統(tǒng)來運(yùn)轉(zhuǎn)，在這個(gè)過程中，只要有一個(gè)單元在運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，則處于儲備狀態(tài)的單元就會馬上運(yùn)行，從而使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性得到保證[2]。

2.3 容錯(cuò)技術(shù)

所謂容錯(cuò)技術(shù)，就是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠容忍系統(tǒng)出現(xiàn)故障的能力，這一技術(shù)有2個(gè)方面的內(nèi)容：①系統(tǒng)故障檢測，倘若船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生故障，則這一技術(shù)會對故障的性質(zhì)進(jìn)行有效的定位，同時(shí)對故障發(fā)生的位置進(jìn)行有效的定位，之后通過自動(dòng)化隔離的手段，使故障對系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的影響得以規(guī)避；②系統(tǒng)故障控制，這一技術(shù)先是對系統(tǒng)故障進(jìn)行檢測，之后結(jié)合故障性質(zhì)、位置的定位，來制定相應(yīng)的對策，也就是在將系統(tǒng)故障診斷出來之后，對故障進(jìn)行及時(shí)的解決，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和有效性得到保證。在船舶電氣自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，解決故障的步驟：①檢測故障；②故障性質(zhì)、位置的定位；③故障單元判斷；④故障檢測信號向低電平信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再把故障向決策單元進(jìn)行傳送，在這個(gè)過程中，故障主要有在三類，第一類故障，將備用機(jī)組開啟，從而能將機(jī)組運(yùn)行的負(fù)荷量得以有效的減少；第二類故障，和第一類故障有一個(gè)共同點(diǎn)，就是將備用機(jī)組開啟，再將產(chǎn)生故障的機(jī)組的關(guān)閉進(jìn)行延遲，從而使故障的處理更有效；第三類故障，就是停止運(yùn)行發(fā)生故障的機(jī)組，再將備用機(jī)組進(jìn)行開啟。此外，船舶運(yùn)行時(shí)，倘若電氣自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生第三、第三類故障時(shí)，要將機(jī)組立即停止，在將故障有效解決后，再將機(jī)組進(jìn)行恢復(fù)，不然，由于故障未有效的排除，會使得故障可能擴(kuò)大，對于系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行是不利的[3]。

2.4 電力推進(jìn)技術(shù)

在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)中，還有一個(gè)主要內(nèi)容那就是電力推進(jìn)技術(shù)，以往這一技術(shù)只是在小型船舶中進(jìn)行應(yīng)用，然而由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力推進(jìn)技術(shù)也得到了深入的發(fā)展和推廣。這一技術(shù)結(jié)合電力傳動(dòng)的角度，能夠分成2類：①交流傳動(dòng)；②直流傳動(dòng)。幾年來，交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展很快，同時(shí)在交流調(diào)速技術(shù)的推進(jìn)下，交流電力系統(tǒng)會將直流傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行取代，同時(shí)，在對船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行的保障效果是比較好的。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用交流電力技術(shù)時(shí)其推進(jìn)系統(tǒng)主要有2種：①直流無換向器電動(dòng)機(jī)，簡稱LCI；②交流無換向器電動(dòng)機(jī)，簡稱為CCV。前者主要是利用變頻器的同步調(diào)速來使交流到直流再動(dòng)交流的變換來實(shí)現(xiàn)的，在這一過程中，船舶運(yùn)行和調(diào)距螺旋槳之間協(xié)作來完成。倘若船舶要在港口上航行，此時(shí)交流推動(dòng)機(jī)將向低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，倘若船舶在公海上運(yùn)行，則能夠使推動(dòng)機(jī)向同步狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。而后者利用變頻器的同步使交流向交流的變換來實(shí)現(xiàn)，最后使交流調(diào)速運(yùn)行系統(tǒng)得以構(gòu)建。

3 結(jié) 語

對于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)來說，這一技術(shù)是系統(tǒng)的、復(fù)雜的，與船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)方面有著密切的聯(lián)系，比如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等等，想要使船舶平穩(wěn)運(yùn)行，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的保障技術(shù)是非常關(guān)鍵的。所以，在對這些技術(shù)進(jìn)行使用前，必須要將檢測工作做好，將薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行各個(gè)解決，從而使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行得到有效的保障。想要使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性得到提升，國內(nèi)、國外都對這一保障技術(shù)進(jìn)行了很多的分析，因此，國內(nèi)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)將會不斷的深入。

參考文獻(xiàn)

[1]白凌飛.對船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)的幾點(diǎn)探討[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016（07）.

[2]趙忠國.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（12）.

[3]隨海旺.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)探究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（30）.

收稿日期：2018-6-21

作者簡介：陸利忠（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事船舶工程工作。

杜燕飛（1985-），男，助理工程師，大專，主要從事船舶工程工作。