船舶電氣的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除分析

任海兵

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，船舶的科技含量也越來越高。電氣自動化是船舶相關(guān)的重要技術(shù)，有了電氣自動化技術(shù)的支持，船舶的各個系統(tǒng)更加穩(wěn)定，操控更加便捷，安全性更有保障，所以電氣自動化的發(fā)展對船舶事業(yè)有極大的推動作用。基于此，本文將深入探討船舶電氣自動化的發(fā)展和設(shè)備故障排除。首先簡要介紹船舶電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，然后就電氣自動化系統(tǒng)的組成以及典型的電氣自動化技術(shù)做重點(diǎn)闡述，接著對船舶電氣自動化的未來發(fā)展做出展望，最后就船舶電氣自動化故障排除做出相關(guān)總結(jié)。希望本文的論述能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)者提供有效的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：船舶;電氣自動化;展望;設(shè)備故障;排除

中圖分類號：U662? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）01-0064-03

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，無論是船運(yùn)的需求量，還是船舶的保有量，或者是船舶的科技含量，與以前相比都有非常大的提升。其中，電氣自動化作為最重要的船舶相關(guān)技術(shù)之一，為推動船舶事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。所以，探討和研究船舶電氣自動化的發(fā)展，尤其是進(jìn)一步了解船舶電氣自動化故障排除，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1船舶電氣自動化的現(xiàn)狀

科技的發(fā)展讓各行各業(yè)都發(fā)生了翻天覆地的變化，船舶行業(yè)同樣如此，最顯著的特點(diǎn)體現(xiàn)在自動化程度不斷提升，而人工作業(yè)比重大幅降低。在現(xiàn)代船舶運(yùn)行的各個環(huán)節(jié)中，電氣自動化都有著非常廣泛的應(yīng)用，并且以多種形式呈現(xiàn)出來。從管理到技術(shù)，自動化比重大幅提升，這也讓船舶的整體運(yùn)行有了更好的基礎(chǔ)，使得船舶的穩(wěn)定性、安全性、可靠性都得到了更好的保障，而且在不斷提升的自動化水平的影響下，船舶設(shè)備的效率也得到了大幅提升[1]。

在自動化技術(shù)的支持下，船舶的行駛、裝載、卸載、管理在很大程度上都實(shí)現(xiàn)了自動化，管理者只需要在總工作站就能夠?qū)ο嚓P(guān)情況有全面的了解，從而發(fā)出相應(yīng)的指令，而這都是在一個整體化的、綜合性的電氣自動化系統(tǒng)的支持下完成的。正是因?yàn)檫@一系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，使得船舶的相關(guān)操作和管理更加簡便。當(dāng)然，也正是因?yàn)殡姎庾詣踊到y(tǒng)扮演著船舶運(yùn)行中越來越重要的角色，所以必須要全面保障系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，一是要盡量保證系統(tǒng)不會出現(xiàn)故障，二是要在故障發(fā)生以后迅速將其排除，這對于船舶的穩(wěn)定航行具有至關(guān)重要的意義。就當(dāng)前電氣自動化系統(tǒng)來看，在復(fù)雜系統(tǒng)的響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、自動糾錯等方面仍然離其更深層次的應(yīng)用需求存在差距，這也是當(dāng)前船舶電氣自動化發(fā)展面臨的重大障礙[2]。

2 船舶電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

在以上網(wǎng)絡(luò)型的船舶自動化系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有三層的分布結(jié)構(gòu)，分為上中下三層，下層由分布的控制裝置和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)構(gòu)成，直接控制機(jī)械設(shè)備，例如主機(jī)、發(fā)電機(jī)、各類泵組、電機(jī)、閥等，這些控制器應(yīng)有相當(dāng)快的速度、實(shí)時處理能力以及較高的可靠性，并且各控制器之間相互獨(dú)立，互不影響;中層由檢測控制系統(tǒng)組成，通過主CPU可以檢測和控制下層任意一個分布的控制器;上層由船舶管理、分析、診斷系統(tǒng)組成，在中層處理和存儲的數(shù)據(jù)根據(jù)要求傳送至上層。

3 船舶電氣自動化技術(shù)中的典型技術(shù)

隨著電氣自動化技術(shù)與船舶的結(jié)合程度越來越密切，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣。就當(dāng)前船舶電氣自動化應(yīng)用的典型技術(shù)來看，集中體現(xiàn)在以下兩方面：一是電力電子技術(shù)應(yīng)用于軸帶發(fā)電和電力推進(jìn)系統(tǒng);二是CAN電站監(jiān)控技術(shù)。其中，軸帶發(fā)電技術(shù)與電力推進(jìn)技術(shù)，以及自動化機(jī)艙技術(shù)等都是當(dāng)今世界船舶研發(fā)最集中的領(lǐng)域，對未來船舶的發(fā)展和升級有重大影響。

3.1 電力電子技術(shù)

軸帶發(fā)電是電力電子技術(shù)應(yīng)用的重要方面，是推行船舶節(jié)能的重要方式。其詳細(xì)技術(shù)就是，主機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，結(jié)合航行的實(shí)際情況帶動軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)前，軸帶發(fā)電已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用，大多采用機(jī)械式或電氣式兩種恒頻方式。在電氣自動化元件的不斷升級換代的推動下，今天的軸帶發(fā)電系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全晶閘管逆變模式[3]。

電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力傳動方面，同樣意義非凡。一般情況下電力推進(jìn)有兩種模式，一為直流傳動，二為交流傳動。隨著科技迅猛發(fā)展，交流調(diào)速的應(yīng)用空間和性能優(yōu)勢越來越得以體現(xiàn)，逐漸成為了主流模式。

3.2 CAN電站檢測技術(shù)

所謂CAN電站檢測技術(shù)，實(shí)際上就是通過CANBUS將發(fā)電機(jī)組、控制臺和檢測微機(jī)等聯(lián)系起來，將三者置于CAN總線，形成一個對船舶電站的自動控制系統(tǒng)，進(jìn)而通過與船舶其他設(shè)備、控制網(wǎng)絡(luò)的連接，實(shí)現(xiàn)對船舶設(shè)備的控制與檢測[5]。這樣一來，CAN網(wǎng)下的各個節(jié)點(diǎn)一方面具有對自身的測控功能，另一方面又能夠以一個子控制區(qū)的身份對整個船舶實(shí)施控制檢測。在構(gòu)成CAN網(wǎng)的三個機(jī)構(gòu)中，發(fā)電機(jī)組負(fù)責(zé)集成所有檢測與控制功能，控制臺負(fù)責(zé)接收測量結(jié)果;而檢測微機(jī)則主要發(fā)揮其對節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控作用;如果在過程中發(fā)生異常或者出現(xiàn)故障，則迅速對其實(shí)施相應(yīng)處理。

4船舶電氣自動化的發(fā)展趨勢

4.1 效率逐漸升高

從上世紀(jì)末開始，計(jì)算技術(shù)、信息技術(shù)的高速發(fā)展，對社會產(chǎn)生了極大的影響，可以說這種變革體現(xiàn)在社會的方方面面。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)支持下，所有的功能、信息都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化。這樣就能夠?qū)δ苡懈訙?zhǔn)確的定義，從而使信息處理效率得到大幅提升。對于船舶電氣自動化技術(shù)來說，計(jì)算機(jī)的主要作用集中表現(xiàn)在以下兩方面：一方面是發(fā)揮計(jì)算機(jī)的交互功能，以人機(jī)界面的形式，完成對船舶的全面監(jiān)控，使工作人員隨時能夠?qū)Υ皩?shí)施檢查，進(jìn)而大幅提升船舶的效率和安全性。另一方面，在計(jì)算機(jī)控制下，自動化技術(shù)能夠更大范圍的取代人工作業(yè)，降低人工作業(yè)量，這對于生產(chǎn)效率的提升，工作壓力的緩解都有非常積極的意義。總的來說，效率的提升，是船舶電氣自動化技術(shù)發(fā)展的主要方向。

4.2 準(zhǔn)確度逐漸升高

在信息化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的推動下，今天我們對設(shè)備的監(jiān)控效率和監(jiān)控能力都大幅提升。對于船舶來說同樣如此，在計(jì)算機(jī)的有效協(xié)助下，我們能夠?qū)﹄姎庾詣踊O(shè)備實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化，更加全面化的監(jiān)控。使設(shè)備通過有效的監(jiān)控與信號反饋提升電氣設(shè)備運(yùn)行的精確度。

4.3 設(shè)備越來越完善

隨著科技的不斷進(jìn)步，電氣自動化技術(shù)在不斷發(fā)展的同時，各種新材料的研發(fā)同樣沒有停止。在技術(shù)與材料的共同進(jìn)步的推動下，電氣自動化設(shè)備也將會不斷更新?lián)Q代。這些設(shè)備用在船舶上，將會使得船舶電氣自動化設(shè)備的成熟度、安全性越來越強(qiáng)。先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用與實(shí)踐，帶來的直接影響是使用年限越來越久，使用便捷程度越來越高，功能越來越多，效率越來越高。設(shè)備的完善程度不斷增加，將極大的推動船舶行業(yè)的快速發(fā)展。

4.4 系統(tǒng)可靠性越來越高

對于電氣自動化設(shè)備來說，可靠性是至關(guān)重要的指標(biāo)。隨著PLC控制板逐漸取代原先的繼電器等控制方式，自動化系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力得到了大幅的提升，加上PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可以及時發(fā)出警報(bào)信息，為自動化系統(tǒng)的可靠性又增添了一道保障。

5船舶電氣自動化設(shè)備故障排除

5.1 故障排除原則

船舶電氣自動化設(shè)備一旦發(fā)生故障，必須對其實(shí)施全面的檢查和并對故障進(jìn)行排除，只有確保設(shè)備完全正常以后才能夠繼續(xù)投入使用。通常情況下，電氣自動化設(shè)備故障排除都必須要遵循以下的原則：先易后難、先動后靜、先外再內(nèi)。這樣的故障排除原則有利于迅速找出問題所在并解決問題。具體來說，也就是先排查難度相對較低的設(shè)備，特別是常用設(shè)備;先排查運(yùn)行狀態(tài)下的設(shè)備;先排查船舶外部的設(shè)備。從而提高排查效率，迅速解決問題。

5.2 電氣自動化設(shè)備故障排查步驟

第一步，對船舶的電氣自動化設(shè)備展開全面檢查，找出故障發(fā)生的位置;第二步，對照故障設(shè)備的說明書，研究設(shè)備相關(guān)的電氣線路圖;第三步，針對當(dāng)前發(fā)生的問題展開分析，找出造成故障的確切原因;第四步，明確故障的具體位置、具體設(shè)備、具體元件;第五步，對元件進(jìn)行拆卸，在這個過程中務(wù)必要做好標(biāo)記，以免后續(xù)出現(xiàn)安裝錯誤;第六步，安裝新的元件后，對設(shè)備展開調(diào)試;第七步，重新運(yùn)行整個系統(tǒng)，確認(rèn)故障的是否排除。第八步，如果故障依然沒有排除，則循環(huán)上面的步驟。

6 小結(jié)

綜上所述，電氣自動化應(yīng)用于船舶事業(yè)中，對于推動船舶行業(yè)的發(fā)展起到了非常重要的作用。如今船舶電氣自動化技術(shù)已經(jīng)成為船舶技術(shù)中最重要的組成部分之一，然而，就當(dāng)前船舶自動化應(yīng)用的范圍和深度來看，自動化設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定度還需要進(jìn)一步提升。基于此，一方面要高度重視電氣自動化故障的排查，另一方面要定期的對電氣自動化系統(tǒng)的軟硬件配置進(jìn)行更新?lián)Q代。

參考文獻(xiàn)：

[1]金志威.電氣設(shè)備自動化發(fā)展在船舶設(shè)備故障排除中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（26）：7.

[2]劉田玉，祝慧鈔.船舶電氣自動化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除[J].電子世界，2019（10）：194-195.

[3]楊洋.船舶電氣自動化的發(fā)展及其設(shè)備故障的排除[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2018，51（05）：37-39.