船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術分析

李啟佳

摘要：在我國經濟不斷發(fā)展的背景下，航運行業(yè)在國家社會經濟發(fā)展過程中占有的地位也在逐漸上升。船舶作為航運的重要工具，需要跟上時代發(fā)展需求，通過船舶電氣自動化系統(tǒng)的應用對其自身的性能和技術不斷地進行優(yōu)化和升級。該文首先針對船舶電氣自動化系統(tǒng)的應用價值進行了分析，然后針對可靠性保障技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展以及有效應用進行了探究，希望能夠為我國船舶事業(yè)的發(fā)展提供有效的參考。

關鍵詞：船舶電氣自動化系統(tǒng)??可靠性保障技術??應用價值??發(fā)展方向??應用

中圖分類號：?U655????文獻標識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

現(xiàn)代船舶事業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，先進工業(yè)技術扮演著至關重要的角色。自動化系統(tǒng)在船舶運行過程中的有效應用不僅有助于船舶運行質量和效率的提高，而且還可以進一步優(yōu)化船舶運行的安全性。因此，船舶電氣自動化系統(tǒng)的應用效果直接關乎到航運事業(yè)的發(fā)展，需要相關企業(yè)加以重視，加大對其可靠性保障技術的研究力度，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行奠定良好的基礎。

1船舶電氣自動化系統(tǒng)的應用價值

1.1船舶電氣自動化系統(tǒng)的應用有助于船舶運行質量的提升

在航運行業(yè)發(fā)展過程中，船舶技術作為關鍵性技術需要順應時代的發(fā)展潮流，加大對先進技術的引進力度和應用力度，比如：先進的自動化技術、自動化技術監(jiān)測信息技術、網絡技術等，對傳統(tǒng)船舶技術不斷優(yōu)化，有效提高船舶的運行質量。船舶電氣設備的自動化系統(tǒng)在船舶運行過程中扮演至關重要的角色，它主要包含3個部分：一是電子控制部分;二是電氣設備部分;三是機械設備部分[1]。這3個部分的有機結合為船舶電氣設備管理的安全穩(wěn)定運行提供了有效的保障，促進船舶管理效能的最大發(fā)揮。

1.2船舶電氣自動化系統(tǒng)的有效應用有助于船舶運行安全性的提高

在航運過程中，船舶作為重要的航運工具，安全性一直以來是備受關注的。在船舶電氣設備管理過程中，電氣自動化系統(tǒng)的有效應用可以充分發(fā)揮綜合性先進技術的價值和優(yōu)勢為整個系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和準確性提供一定的保障，延長了船舶連續(xù)安全運行的時間。并且電氣自動化系統(tǒng)可以通過各種技術的有效集成和應用全面控制船舶在運行過程中的關鍵安全環(huán)節(jié)，這不僅提升了船舶的運行速度和質量，而且還簡化了操作的難度，讓操作更加便捷。同時還提升了船舶的運行性能，最大限度地降低了由于人為因素導致風險發(fā)生的概率[2]。

1.3船舶電氣自動化系統(tǒng)的有效應用有助于節(jié)省船舶運行的成本

在傳統(tǒng)的船舶運行模式中，人力在船舶的操控起著主要的作用。而現(xiàn)代化的船舶運行模式中，電氣自動化技術則代替了人力，發(fā)揮著至關重要的作用，通過專業(yè)化、模塊化和系統(tǒng)化電氣自動化系統(tǒng)的構建，實現(xiàn)了對船舶運行的自動化控制，大大減少了船舶在運行操作過程中對人力的需求和依賴，并且還在原來基礎上對于船舶電氣設備管理的穩(wěn)定性和可靠性進行了不斷強化[3]，這對于我國現(xiàn)代化船舶業(yè)的健康有序發(fā)展有著積極的推動作用。

2?可靠性保障技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展方向

2.1綜合化技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

隨著科學技術的不斷發(fā)展，船舶電氣自動化系統(tǒng)在發(fā)展和應用的過程中也在不斷地吸收一些前沿的科技成果，比如先進的計算機技術、先進的網絡技術和信息技術等。這些現(xiàn)代化技術的有效應用對于船舶電氣設備系統(tǒng)化和模塊化的發(fā)展有著非常重要的價值和作用。因為船舶電氣自動化系統(tǒng)的組成并不是一成不變的，它體現(xiàn)出了很強的機動性和靈活性，而綜合化先進技術的有效應用能夠促進船舶電氣自動化系統(tǒng)得到不斷完善，優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的運行效果。

2.2電子信息化技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

近幾年，在通信技術和電子信息技術的共同支持下，船舶電氣自動化系統(tǒng)組態(tài)也實現(xiàn)了模塊化發(fā)展，不僅呈現(xiàn)出了一定的綜合化和多元化特征，而且還體現(xiàn)出了很強的靈活性[4]。船舶電氣自動化系統(tǒng)在先進網絡技術計算機和通信技術的支持下，通過簡單的按鈕就能夠實現(xiàn)操作命令的下達，不僅提高了系統(tǒng)的運轉效率，而且優(yōu)化了系統(tǒng)的運行可靠性。由于船舶自身具有的結構和功能，在運行過程中與自動化系統(tǒng)相比具有很大的差異性，因此在未來船舶電氣自動化系統(tǒng)發(fā)展過程中需要對其可靠性加大研究力度和分析力度。

2.3網絡控制技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的發(fā)展

總線技術在應用的過程中可以通過信息通道的不斷開辟有效聚集各種信號線，從而將各設備有效連接起來[5]。為了有效優(yōu)化和提升自動化系統(tǒng)的技術性和穩(wěn)定性，還可以在此過程中采用冗余結構形式或者進行分布式設計。在多元化發(fā)展的背景下，可以通過多人操作充分發(fā)揮網絡技術的優(yōu)勢，進一步優(yōu)化了自動化系統(tǒng)的應用效果，讓系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定性、更加可靠。因此，網絡技術數(shù)據(jù)技術和總線技術的有效應用，能夠為船舶電氣自動化系統(tǒng)的進一步發(fā)展提供有力的技術支持。

3可靠性保障技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應用

3.1電力推動自動化系統(tǒng)對可靠性保障技術的有效應用

隨著電力推進技術的應用越來越成熟，其在軍事艦艇中的應用越來越廣泛，在未來電力推進技術的應用具有非常廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)階段在我國科學技術不斷發(fā)展的背景下，先進的電子技術以及相關的零部件在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應用在一定程度上提升了系統(tǒng)的可靠性[6]。電力傳動采用的技術形式也發(fā)生了很大的變化，它由傳統(tǒng)的直流傳動技術轉變成為了具有極大應用優(yōu)勢的交流傳動技術。在電力推進技術中交流傳動技術作為其主流技術形式在船舶自動化系統(tǒng)中的有效應用，體現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢和先進性。交流傳動技術在船舶自動化系統(tǒng)中的應用主要表現(xiàn)出兩種推動形式，一是直流無換向器電動機，此推進形式在應用的過程中通過對變頻器速率的有效調節(jié)能夠將交流、直流、交流進行交叉轉換，此時要確保船舶的運行步調與調距螺旋槳保持一致。二是交流換向器電動機。此推進形式在應用過程中交流轉換的實現(xiàn)主要依靠的是變頻器速率的調節(jié)，這樣可以關聯(lián)到船舶的輸出頻率，此時要對船舶的運行深度進行及時有效的降低。一般船舶行駛在公海上時，船舶采用的推動機的轉化模式可以是同步的，也可以是超同步的。當船舶行駛的狹窄位置時，比如：水道或者港口等相關位置，可以通過對船舶交流推行速度適當?shù)亟档蜑榇半姎庾詣踊到y(tǒng)運行的可靠性和安全性提供有效的保障。圖1為超導磁流體推進器。

圖1超導磁流體推進器

3.2電磁兼容化系統(tǒng)對于可靠性保障技術的有效應用

船舶電氣自動化系統(tǒng)在運行的過程中，為了能夠保證電氣設備穩(wěn)定持續(xù)有效運行，其自身一定要具有很強的適應惡劣運行環(huán)境的能力。為了避免系統(tǒng)在運行過程中受到電氣干擾，需要充分發(fā)揮電磁兼容保障技術的價值和優(yōu)勢，同時為了進一步提升船舶電氣自動化系統(tǒng)的運行效率，優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)在運行的穩(wěn)定性和安全性，還可以通過改變介質的方式或者應用隔離技術來保障船舶電氣自動化系統(tǒng)保持良好的運行狀態(tài)[7]。

3.2.1隔離技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應用

隔離技術在應用的過程中需要工作人員根據(jù)技術的相關參數(shù)以及具體的要求，采取科學化的方法對其進行靈活應用。首先，要分析和尋找電氣化系統(tǒng)運行的干擾電磁來源，采取相關的處理措施來控制產生干擾源的交流電源，調節(jié)原有的供電設備，將其轉變成隔離變壓器，以此來達到提升船舶電氣自動化系統(tǒng)運行效率的目的。同時還可以通過強電裝置和供電裝置的分別設置來阻止電磁源對船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運行產生的相關干擾。此外，為了進一步削弱電磁給電氣自動化系統(tǒng)的正常運行造成的干擾，還可以依靠交流變壓器對電氣自動化系統(tǒng)進行有效過濾，從而優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的抗電磁干擾能力。

3.2.2轉換介質技術在船舶電氣自動化系統(tǒng)中的有效應用

對電磁源產生的干擾進行隔離不僅可以采用隔離技術，而且還可以采用轉換介質技術。一般船舶遙控系統(tǒng)主要是采集和傳輸相關的系統(tǒng)信息，不過系統(tǒng)信息在向遙控中心傳輸?shù)倪^程中需要較長的距離和時間，在這個間隔中不免會有電磁波來干擾信號的傳輸，對船舶電氣自動化的運輸系統(tǒng)造成了一定影響[8]。而通過傳輸介質的有效轉變可以有效屏蔽電磁干擾，在一定程度上縮短了信號傳輸?shù)臅r間和距離間隔。并且介質轉換技術的有效應用還可以對輸入和輸出進行有效隔離，進一步降低了電磁給船舶電氣自動化系統(tǒng)帶來的干擾。

3.3電磁容錯系統(tǒng)中對可靠性保障技術的有效應用

可靠性保障技術的有效應用在一定程度上可以有效降低船舶電氣自動化系統(tǒng)故障發(fā)生的概率，進一步優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)的功能。因此，在電磁容錯系統(tǒng)中可靠性保障技術也發(fā)揮著至關重要的作用和價值。電氣自動化系統(tǒng)對容錯保障技術的有效應用能夠及時準確地檢測出系統(tǒng)發(fā)生的相關故障和突發(fā)情況，對產生突發(fā)情況和相關故障的原因進行快速有效的分析，以最快的速度明確故障發(fā)生的具體位置，采取有效的處理措施進行解決，以免在故障和突發(fā)情況的影響下，導致船舶電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)不通程度的損壞，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行提供一定的保障。

3.4儲備冗余系統(tǒng)對于可靠性保障技術的有效應用

為了確儲備冗余系統(tǒng)良好穩(wěn)定運行也需要發(fā)揮可靠性保障技術的優(yōu)勢。為了利用可靠性保障技術進一步優(yōu)化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要將并聯(lián)單元融入船舶電氣自動化系統(tǒng)中。并為系統(tǒng)配置3臺機組設備。一方面要確保配置的3臺機組設備具有相同的功能，另一方面確保其在設計和操作方面具有一定的獨立性，如果其中一個機組在運行過程中由于故障不能進行正常運行，那其他2臺備用機組就可以代替該機組來保障船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常運行。此外系統(tǒng)還會采用分別設置的方式對各個儲備的系統(tǒng)單元進行設置，各個系統(tǒng)單元在運行的過程中既可以獨立運行和獨立操作，又可以相互之間進行合作，成為彼此的儲備系統(tǒng)。如果其中一個單元出現(xiàn)了故障，其他單元就可以發(fā)揮自己的作用和價值代替故障單元維持系統(tǒng)正常的運行狀態(tài)，這樣就可以有效避免船舶電氣自動化系統(tǒng)在運行過程中由于故障而出現(xiàn)運行不正常的情況，有效地提升了船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.5在機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)中可靠性保障技術的有效應用

機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)作為船舶自動化技術中非常重要的一項技術，它能夠對船舶設備的運行數(shù)據(jù)進行詳細記錄，并對數(shù)據(jù)進行自動化監(jiān)測和實時顯示，排查里面出現(xiàn)的故障并進行報警。這項技術的有效應用不僅降低了工作人員的工作強度，而且還進一步提升了船舶電氣自動化系統(tǒng)運行的可靠性，目前在船舶電氣自動化系統(tǒng)中發(fā)揮著至關重要的作用。由于機艙自動化報警系統(tǒng)能夠通過自身的自動化綜合系統(tǒng)準確排查和診斷船舶電氣自動化系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的相關故障，這就在一定程度上有效地降低了故障發(fā)生的概率，對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)化具有非常明顯的作用。它所采用的DCS自動監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和情報的收集管理和監(jiān)測，而且還可以利用微機系統(tǒng)向工作人員發(fā)出警報，有效地提升了現(xiàn)場設備控制的穩(wěn)定性。一般機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)主要設置了以下兩個部分：一是控制室，設置在主站內，它能夠顯示和打印頁面。二是分站，它設置在機艙內，?一方面負責轉發(fā)信息，另一方面負責將信息由通信站傳輸?shù)街髡?。各分站在監(jiān)測信息完成任務的過程中是相互獨立，互不干涉的，整個系統(tǒng)在運行的過程中作為一個有機的整體，將先進的計算機技術和通信技術在系統(tǒng)中進行了有機結合，為船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有效保障。

圖2為機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)圖。

圖2機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)

4結語

綜上所述，船舶電氣自動化系統(tǒng)在發(fā)展和運行的過程中，可靠性保障技術發(fā)揮著至關重要的作用和價值。為了促進船舶電氣自動化系統(tǒng)在船舶運行過程中價值的最大發(fā)揮，確保船舶電氣自動化系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，需要加大對可靠性保障技術的研究力度和分析力度，并根據(jù)具體的情況對電磁推力自動化系統(tǒng)、電磁兼容化系統(tǒng)、電磁容錯系統(tǒng)以及儲備冗余系統(tǒng)、機艙自動監(jiān)測報警系統(tǒng)進行科學合理的應用，不斷優(yōu)化船舶電氣自動化系統(tǒng)運行的效果，為我國船舶業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎。

參考文獻

[1] 李坤陽.?船舶電站自動化及遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].大連海事大學，2020.

[2] 張愛麗.船舶電氣自動化的發(fā)展及其設備故障的排除研究[J].科技創(chuàng)新導報，2020，17（14）：97+99.

[3] 朱佳然，周欣花.船舶電氣自動化技術應用及發(fā)展趨勢探討[J].科技資訊，2021，19（4）：32-34.

[4] 李懷景.關于對船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術的幾點探討[J].中國設備工程，2020（13）：198-199.

[5] 鄒明文.試論船舶電氣自動化系統(tǒng)的保障技術及其應用[J].珠江水運，2019（16）：105-106.

[6] 殷永生，劉海英，王濱.船舶電氣自動化系統(tǒng)的故障檢測與恢復方法優(yōu)化[J].艦船科學技術，2019，41（2）：118-120.

[7] 曾祥富.基于船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障技術探究[J].中國水運（下半月），2018，18（1）：114-115.

[8] 柳一凡.基于AM系統(tǒng)下船舶電氣軟件設計及二次開發(fā)[D].大連：大連理工大學，2020.