電氣自動化在船舶中的的發(fā)展及故障的排除

李建程 唐穎

摘要：電氣自動化在船舶中的應(yīng)用，對增加航運經(jīng)濟效益、保證航運安全、改善勞動環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率等方面都起到極為重要的作用。隨著我國船舶工業(yè)的電氣自動化程度和技術(shù)水平的提高，機電設(shè)備更加緊密地結(jié)合在一起，船舶實現(xiàn)了機電合一，船舶電氣自動化程度將得到進一步的發(fā)展，其技術(shù)亦將有更新、更好的突破。

關(guān)鍵詞：船舶;電氣自動化;應(yīng)用技術(shù);設(shè)備故障;發(fā)展趨勢

自動化技術(shù)在船舶電氣自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在：電力電子技術(shù)在船舶軸帶發(fā)電和電力推進系統(tǒng)中的應(yīng)用、CAN網(wǎng)絡(luò)在船舶電站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用及船舶電站自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的應(yīng)用等。在船舶電氣自動化領(lǐng)域中，目前各國研究的重點集中在軸帶發(fā)電、電力推進和自動化機艙等方面，而且這一領(lǐng)域的任何進展都是自動化等技術(shù)綜合應(yīng)用和交叉滲透的結(jié)果。

1.1 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)在傳播中主要用在軸帶發(fā)電和電力推進方面。

1）軸帶發(fā)電機由主軸驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速隨主機轉(zhuǎn)速而變化，根據(jù)主機運行狀況和海況對軸帶發(fā)電機進行控制，其是船舶節(jié)能的主要裝置。目前，軸帶發(fā)電常用的恒頻方式可分為機械式和電氣式兩類，隨著電力電子器件的飛速發(fā)展，軸帶發(fā)電系統(tǒng)幾乎已全部采用晶閘管逆變方式。

2）從電力傳動角度看，電力推進系統(tǒng)可分為直流傳動和交流傳動兩大類。近年來，科技在不斷進步，致使交流調(diào)速得到迅猛發(fā)展，交流電力逐步實現(xiàn)了對直流推進的取代。在交流電力推進方式中，目前常用的有交流無換向器電動機（CCV）推進系統(tǒng)以及直流無換向器電動機（LCI）推進系統(tǒng)。

1.2 CAN 電站測控系統(tǒng)

我們通常把發(fā)電機組、控制臺和檢測微機作為CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，三者一起掛在CAN 總線上，形成一個電站自動控制網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)與船上其他部分的控制網(wǎng)絡(luò)連在一起，構(gòu)成整個船舶的控制網(wǎng)絡(luò)平臺，同時，各節(jié)點本身又具有獨立的測控功能，又可作為一個“子控制區(qū)” 來參與全船的控制檢測。其中，發(fā)電機節(jié)點集成了測量與控制功能;控制臺則接收各發(fā)電機節(jié)點傳送過來的測量結(jié)果，并根據(jù)這些結(jié)果與控制要求對各節(jié)點下達相應(yīng)的控制指令;而檢測微機則是對各節(jié)點進行監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常問題、發(fā)現(xiàn)特殊情況，可及時予以處理。

1.3 自動化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)

為確保船舶電氣自動化系統(tǒng)能夠進行更安全、更可靠的工作，一些發(fā)達國家還在此領(lǐng)域開展了可靠性技術(shù)的研究，如電磁兼容設(shè)計和容錯技術(shù)設(shè)計等，這些先進的技術(shù)與設(shè)計為我國船舶電氣自動化系統(tǒng)的運行提供了可靠保障。

2 船舶電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著電氣自動化在船舶上應(yīng)用的不斷深入以及其自身的發(fā)展不斷進步，如電力與電子、強電與弱電的難分難解，機電一體化使學(xué)科互相交叉滲透，以及人工智能和模糊技術(shù)的普及應(yīng)用，這些都將使得電氣自動化在船舶上的應(yīng)用范圍更加寬泛，其為船舶運行及發(fā)展帶來諸多便利和效益的同時，必將會對造船和航運業(yè)帶來重大變革。

2.1 提高效率

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用數(shù)字化和高層次的自動化技術(shù)，且具有圖像控制功能，這一方面，使得人機界面和對話效果良好，計算機所有功能選擇均能通過屏幕軟件按鈕直接完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎(chǔ);另一方面，有助于更好地減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場合中解放出來，提高工作效率。

2.2 設(shè)備完善

電氣自動化的發(fā)展，使得更多新一代的大功率半導(dǎo)體電力電子器件在材料、機理、理論、制造工藝和應(yīng)用技術(shù)等方面得到研發(fā)與利用，其所取得的突破性進展，會使船舶設(shè)備進一步朝著更高、可靠、節(jié)能型方向發(fā)展，這為船舶機械、船艙、運作等方面提供了更快、更好、更方便條件的同時，亦將對船舶電力推進和輔機電力拖動技術(shù)帶來重大變革，二者互相促進、相輔相成。

2.3 監(jiān)控準確

計算機、網(wǎng)絡(luò)、自動化技術(shù)的成熟，使船舶在駕駛、機艙管理和裝貨等方面實現(xiàn)了全盤計算機控制，同時亦將使船舶工業(yè)向著智能綜合自動化、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信導(dǎo)航、微機監(jiān)視、智能控制、船岸信息直接交流、全船自動化領(lǐng)域延伸得更加深入，這對提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性具有積極的促進意義，從而最大程度提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

3 船舶電氣自動化設(shè)備故障的排除

雖然，船舶電氣自動化程度在不斷提高，但受歷史和人為等多種因素的影響，其設(shè)備在長期的運作過程中不可避免地發(fā)生各種故障，做好設(shè)備故障的檢測、排除與維修，是保證船舶電氣自動化系統(tǒng)正常、可靠運行的關(guān)鍵。

3.1 排除故障的步驟

對于一般的電氣設(shè)備故障來說，其檢查步驟大同小異：1）首先必須弄清故障現(xiàn)象;2）查看電氣線路圖和說明書（圖中標注的各種電氣符號在每本說明書的前幾頁都會詳細說明）;3）分析故障原因;4）確定檢查部位;5）拆卸元器件（拆卸之前各接線頭應(yīng)做好標記）;6）確定故障;7）修理并排除故障;8）裝復(fù)試驗。

3.2 排除故障的原則

對電氣設(shè)備故障的排除，應(yīng)秉承先易后難（對設(shè)備比較容易檢查的部分先檢查）、先動后靜（對設(shè)備經(jīng)常處在運行狀態(tài)的部分先檢查）、先外部后內(nèi)部的原則進行排除、處理，這樣能夠使故障的檢查更加方便、快捷。

3.3 排除故障的方法

對電氣設(shè)備故障的排除，可采用直觀法、比較法、短路法、經(jīng)驗排故法，并借助測試儀器，通過測量其電壓、電流或電阻進行分析判斷。而對于一些比較復(fù)雜的故障，要根據(jù)電氣系統(tǒng)原理圖，將原理圖與實物一一對照，了解系統(tǒng)各種動作工作原理的同時，實地察看，根據(jù)故障現(xiàn)象，仔細分析，列舉產(chǎn)生故障的各種因素，反復(fù)推敲，逐步推理查找。

另外，提高設(shè)備管理和維修人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)也是做好故障排除工作的重要方面。目前，較多的輪機員對船電知識相對欠缺，特別是對電氣設(shè)備故障的分析和處理能力較弱，因此，應(yīng)利用一切機會，通過各種途徑使其學(xué)習(xí)、增強船電知識，尤其是通過電氣設(shè)備故障處理來提高實際的動手能力，這是盡快適應(yīng)現(xiàn)在船舶機電設(shè)備管理的唯一辦法。

4 結(jié)論

隨著時代進步、科技發(fā)展，將有越來越多的船舶及其配套系統(tǒng)的電氣自動化領(lǐng)域不斷向集機械自動化、裝載自動化、航行自動化、機艙自動化等于一體的多功能全船綜合自動化層次發(fā)展，從而實現(xiàn)全船智能管理，保證了船舶更加經(jīng)濟、安全、可靠的操作和運行。