简析船舶电气自动化关键技术

简析船舶电气自动化关键技术

李攀峰,卢锐

武汉船舶设计研究院有限公司 湖北省  430060

摘要：船舶电气自动化系统对船舶的安全稳定运行起着非常重要的作用，在船舶电气自动化关键技术中，必须要重视有关的检验和测试工作，把其中的薄弱部分查找出来，再具体分析和研究，提出更好地解决措施，保障船舶电气自动化运行的可靠性。本文简单介绍了船舶电气自动化技术基本的特点，分析了船舶电气自动化关键技术及其发展。

关键词：船舶电气；自动化；关键技术；

引言

随着信息科学技术以及互联网计算机科学技术的出现和发展，船舶自动化技术已经开始初步迈进实现船岸信息共享、船舶网络一体化的船舶全船综合自动化时期。船舶全船综合自动化技术是对船舶的航行、装卸、机舱等各个方面实行全方位的监督和管理。在具体的船舶全船综合自动化技术之中，采用的是分级管理的模式，在进行监督管理的时候，每一个船舶总系统管理下的分系统都拥有自己的独立的计算机来进行自动化运行。

1.我国的船舶电气自动化的发展现状

1.1GPS全球定位系统

随着科技水平的不断进步，GPS全球定位系统正在逐步成为国际关注的焦点，精确度也缩小为米的范围。我国船舶上广泛配有GPS全球定位系统，已经成为船舶重要组成部分之一。

1.2船舶整体自动化

计算机技术的发展，使得我国船舶中应用了大量自动化技术。船舶整体自动化已经成为船舶自动化技术的最高阶段，将对导航自动化、机舱自动化、装卸自动化等进行收集，此系统一般有两个工作母站，由变电站及控制系统组成，在机房控制室设置总工程师站，另一个则设置在驾驶室。目前，我国船舶整体自动化还有待完善，要提高自主研发和自主创新的研究，进而提升我国船舶事业更加快速的发展。

2.船舶电气自动化技术基本的特点

2.1涉及的范围多，较为综合化

由于计算机技术的不断兴起，船舶电气化发展越来越综合化，在船舶中要对不同的电气进行控制，就可以采用计算机技术，而后将其进行整合，使其处于同一个界面，而且通过合并后的界面能够对全部的电力系统进行控制，这样能够对整个船舶电气进行综合控制，以防止在遇到突发事故时，难以将问题很好的解决。

2.2网络化

船舶电气自动化系统的网络化是由总线技术及计算机技术的支持，选用可以模块之间或为不一样的部件提供信号通信，还可以将各种信号线调集在一起，因此在船舶电气体系中，通过双层网对船舶电气自动化系统进行操控，一般情况下，第一层是数据搜集网，第二层则是控制网，是确保船舶电气自动化技术可靠性及稳定性的关键，船舶系统的控制网只有选择了冗余结构，形成了一个分布式系统。才能够保证船舶系统的稳定性和安全性。

3.船舶电气自动化关键技术

3.1轴带发电

在船舶航运费用中，占50%~60%的燃料费用，所以开发与运用各类节能装置特别重要。作为船舶节能重要装置的轴带发电，正渐渐装备在船上。轴带发电技术是现阶段中国船舶范围节能的关键方法，轴带发电技术是由发电机中的主轴实施驱动，依据主机状态来实施控制轴带发电机，而后随着电力电子元器件的持续更新换代，轴带发电体系基本上都使用了晶闸管逆变形式。为进一步增加船舶航运的节能效果，依据船舶的现实运行，开发了废气透平发电机和S/G组合的SSG系统。而在S/G系统中，因为发电机的全部输出工作都是通过变频器实施输出的，所以需要发电机上要安装大功率的电力电子元器件来满足船舶运行的要求。因为变频器的成本高、体积大，再加上变频器特别低的功率因数，研究人员依据这些问题提出了异步轴带发电机体系。

3.2自动监测报警技术

自动监测报警技术能够对电气设备运行情况进行实时监测，能够较少人为工作强度，提升电气自动化系统安全性。目前自动监测报警技术的发展方向主要为：引进自动化综合系统，及时排除隐患，提升系统安全；对DCS自动监测系统进行研发，对采集到的数据进行统一管理。CS自动监测系统的主站在控制室，具备数据打印、界面显示等功能，其他分站则位于机舱，具备独立监测功能，将监测的数据经由转发站传送到主站，进而实现了通信、控制与计算机的三者结合。

3.3电磁干扰技术

船舶一些电气设备在启动和停止时，对电磁干扰尤其敏感，会对船舶的正常运行造成巨大影响。产生电磁干扰需要三要素，分别是干扰源，传输介质和接收原件，三者必须同时存在，只要对其中一个因素进行破坏就无法实现电磁干扰。防护措施包括对干扰信号进行消除、对干扰源进行隔离、切断干扰传播途径等等。可采用独立供电设备，对其安装滤波装置，过滤干扰信号；一般将电气自动化系统信号输入设置在驾驶室，信号接受部分放置在机舱中，这样会使信号传输较长，会受到电磁信号干扰，所以，将原有传输介质进行改变，换成电磁屏蔽性能较好的传输介质，或将输入、输出信号进行隔离，两种方法均能改善电磁干扰的问题。

3.4容错技术

所谓容错技术字面上的理解就是容纳错误，在详细船舶电气自动化体系中的运用指的是当船舶运行的时候发生故障时可以实施自动报警与自动应急处理的技术。容错技术有2个最关键的运用优势，首先，应用容错技术后能够行使监控功能：当运行系统发生故障时，能够在最短的时间内确定故障出现的位置与故障出现的因素，同时，报警模式能够自动开启，通知船舶上人员。它还能够自动实施隔离故障，使故障危险系数降低。另外一个优势是容错技术能够依据对故障返回的数据实施分析与处理后自动使用相关的应急处理，为船舶上工作人员实施故障处理提供比较多的时间。在发挥动能时，容错技术能够依据故障的严重程度实施优化选择。它实施故障处理时通常是关闭了出现故障的装置，而开启了提前准备好的备用装置，这样能够把故障的影响降到最低，为船舶上别的设备正常运行提供可靠性保证。当完全处理好故障后，备用装置再停用，恢复正常装置的运用。

3.5储备保障技术

为确保船舶电气自动化体系运行的可靠性，能够把其电气自动控制体系看成冷储被系统。一般状况下，电气自动化的储备体系关键是指把储备单元与电气运行单元分离，电气只保持运行单元单独工作，别的电气储备单元处于等待状态。这时，只有在电气运行单元不工作的状态前提下，其余电气体系储备单元才能够取代工作。船舶电气自动化储备体系依据其储备单元的情况不相同，能够分成暖储备与冷储被两种。当中，暖储备体系的自动化系统储备单元一直保持在运行状态，它失效之后，失效率不是零，而冷储备体系的自动化系统储备单元始终在没有运行的状态，它在失效之后，失效率是零。这种冷储被体系通过储备设计，可以达到船舶电气自动化体系的可靠性要求。

4.船舶电气自动化技术发展趋势

船舶电气自动化技术属于综合性、程序性强的技术类型，从船舶电气自动化系统的设计、生产、运行、完善都需要特定的自动化技术的支持。在当前信息技术、通信技术、自动化技术等不断发展的现代时期，船舶电气化系统必将朝着自动化、智能化、数字化、网络化方向发展。船舶作为联系外界的网络通讯系统，能够实现信息的传播、信息的通讯交流，这无疑确保了船舶的安全、高效、稳定运行。

5.结束语

船舶电气自动化可靠性的研究，对于自动化技术的研究起着重要的作用，提高船舶自动化程度可以增加系统的稳定性，也同样促进了船舶事业的发展。目前，各个国家都在进行系统可靠性研究实验，而且投入相当比重的资金和技术人才，但是我国的技术研究迟缓，因此在进行技术研究时，要做好相关的技术检测措施，避免发生人员伤亡事故。争取通过不断地努力，能够稳中求进，谱写电气系统自动化技术的新篇章。

参考文献

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[2]谢凯宏，于皓洁.船舶电气自动化系统可靠性保障技术探究[J].科研，2016（7）.

[3]杜一民.船舶电气自动化系统可靠性保障技术的应用[J].机电信息，2015，（9）.