船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)探究

張保華

摘要：船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的保障工程是一項(xiàng)重要的技術(shù)保障工程，它具有復(fù)雜性和現(xiàn)代化程度較高的特點(diǎn)。為了確保船舶的正常運(yùn)行降低甚至避免該系統(tǒng)出現(xiàn)故障一直以來(lái)都是相關(guān)技術(shù)人員密切關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。本文分析了我國(guó)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并具體針對(duì)電磁干擾技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、電力推進(jìn)技術(shù)。儲(chǔ)備冗余技術(shù)這四種可靠性高的保障技術(shù)進(jìn)行了探索和研究，以期為船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的保障技術(shù)探究提供參考。

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

引言

船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的范圍比較廣，包括船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)等相關(guān)的領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)以及通訊技術(shù)的高速發(fā)展，船舶的各項(xiàng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度的自動(dòng)化，作為窗口的工作站是用來(lái)進(jìn)行船舶與對(duì)外通訊的網(wǎng)絡(luò)主要用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸以及信息的融合和交流，這就使船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性得到了保證，并且船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)引進(jìn)了總線和數(shù)字化等技術(shù)，從而促進(jìn)了各個(gè)系統(tǒng)之間的交流和聯(lián)系，自動(dòng)化的水平進(jìn)一步得到了提高[1]。

1.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

1.1船舶電氣自動(dòng)化的綜合化特點(diǎn)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)模塊之間更加的系統(tǒng)化和通用化，各個(gè)模塊之間的溝通和聯(lián)系進(jìn)一步的加強(qiáng)，這就使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可以進(jìn)行靈活的組態(tài)，并且組態(tài)的形式呈現(xiàn)出綜合化的趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展和使用，使得船舶電氣自動(dòng)化的操作更加的規(guī)范和方便，人機(jī)界面、菜單的方便操作以及各部分功能之間的靈活轉(zhuǎn)化都為船舶電氣自動(dòng)化提供了有利的基礎(chǔ)，在電子屏幕上進(jìn)行所有的操作，成為船舶電氣綜合化的支持。

1.2船舶電氣自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)

數(shù)字化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化依賴于數(shù)字化技術(shù)以及總線技術(shù)的應(yīng)用，近幾年來(lái)數(shù)字化技術(shù)和總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，帶動(dòng)了船舶電氣自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展?？偩€作為各種信號(hào)線的集合，它是各個(gè)部件與各個(gè)模塊之間進(jìn)行交流的信息通道。在現(xiàn)場(chǎng)的總線是由數(shù)據(jù)采集網(wǎng)和控制網(wǎng)構(gòu)成的雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為了保證船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通?？刂凭W(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜冗余，并且要兼顧多種因素，采用分布式的系統(tǒng)[3]。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化可以替代各種人工操作應(yīng)用自動(dòng)化的技術(shù)，可以大大的提高工作的效率，并且保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)探究

2.1電磁干擾技術(shù)

船舶具有空間較小的特點(diǎn)，因此船艙內(nèi)的電氣設(shè)備的安裝空間有限，并且，船舶內(nèi)電氣設(shè)備的工作環(huán)境較為惡劣，因此在船舶的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常受到電磁干擾的影響。在船舶的運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)航儀器或者強(qiáng)電設(shè)備對(duì)其的運(yùn)行具有的重要的作用，它們?cè)陂_啟和關(guān)閉的過(guò)程中很容易受到干擾，并且交變電磁場(chǎng)的作用使船舶在正常的運(yùn)行過(guò)程中受到電磁波的干擾，導(dǎo)致船舶的航向偏離，對(duì)船舶的正常運(yùn)行造成不利的影響。造成電磁干擾需要具備三個(gè)條件。第一具有一定的干擾源。第二，具有可以進(jìn)行干擾傳輸?shù)膫鬏斀橘|(zhì)；第三，有敏感的接收單元；相應(yīng)的保障技術(shù)只需要破壞上述三個(gè)條件其中的一個(gè)，就可以避免電磁干擾。

通常采用的方法有：

（1）隔離變壓器，通過(guò)大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明，交流電源是造成電磁干擾的主要干擾源，因此，只要實(shí)行獨(dú)立供電，將電氣設(shè)備與變壓器進(jìn)行隔離，就可以有效的防止這一干擾產(chǎn)生。

（2）改變傳輸介質(zhì)；改變傳輸介質(zhì)也是用于控制電磁干擾的一項(xiàng)有利的措施，可以通過(guò)改變輸入部分駕駛室和接收部分機(jī)艙之間的傳輸介質(zhì)，以減少信號(hào)的輸入來(lái)應(yīng)對(duì)電磁干擾，同時(shí)還可以分開輸入與輸出電路，進(jìn)一步的避免電磁干擾。

（3）應(yīng)用吸收設(shè)備；在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中涉及的電器的種類和數(shù)量都比較多，因此在通電開關(guān)閉合時(shí)極容易因電弧產(chǎn)生電磁干擾，為改善這種情況可以選用RC吸收設(shè)備，它不會(huì)因電壓的變化而產(chǎn)生突然的變化，因此可以減少電磁干擾現(xiàn)象[5]。

2.2儲(chǔ)備冗余處理

儲(chǔ)備冗雜處理技術(shù)是船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。該技術(shù)的主要運(yùn)行原理是通過(guò)對(duì)船舶電氣的自動(dòng)化系統(tǒng)中的并聯(lián)單元進(jìn)行增設(shè)來(lái)維持自動(dòng)化系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，一般需要設(shè)立機(jī)組儲(chǔ)備，數(shù)量通常設(shè)立為三臺(tái)機(jī)組。要求每臺(tái)機(jī)組儲(chǔ)備的基本功能和主體設(shè)計(jì)在大體上大致相同，這樣可以確保在其中任意一臺(tái)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，另外的兩臺(tái)機(jī)組都可以進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充，三臺(tái)機(jī)組所具備的工作性能是完全一致的，因此，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。

在通常的情況下船舶電氣自動(dòng)化的儲(chǔ)備系統(tǒng)的內(nèi)部工作單元和儲(chǔ)備單元之間是分開的，各個(gè)單元之間互不影響可以獨(dú)立的進(jìn)行工作，也可以進(jìn)行合作，因此，從這個(gè)角度出發(fā)?？梢詫㈦姎庾詣?dòng)化系統(tǒng)作為儲(chǔ)備的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行運(yùn)行，在系統(tǒng)中的某一個(gè)單元在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，那么處于儲(chǔ)備狀態(tài)下的單元就會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，二者之間進(jìn)行無(wú)縫的接合，就會(huì)避免對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生影響，從而保證系統(tǒng)更好地運(yùn)行。

2.3容錯(cuò)技術(shù)

在船舶電氣系統(tǒng)中，對(duì)于故障的一般處理流程主要是，發(fā)現(xiàn)故障，找出故障的單元，將故障信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送達(dá)到?jīng)Q策單元。常見的故障類型主要有三類，第一類；開啟備用機(jī)組有效的減少機(jī)組運(yùn)行的負(fù)荷量；第二類；開啟備用機(jī)組將故障機(jī)組延時(shí)關(guān)閉；第三類，將故障機(jī)組及時(shí)停止運(yùn)行。

在船舶電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在鼓掌沒(méi)有被完全解決時(shí)應(yīng)將機(jī)組停止運(yùn)行，否則，在故障沒(méi)有被完全確定的情況下，不進(jìn)行機(jī)組的關(guān)閉，容易將事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大，不利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)發(fā)生故障的容忍能力稱之為船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)。容錯(cuò)技術(shù)主要具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）在檢測(cè)系統(tǒng)故障時(shí)，如果船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)故障的話，應(yīng)用容錯(cuò)技術(shù)可以對(duì)故障的性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，并且可以鎖定故障的位置，繼而實(shí)行隔離措施，避免故障對(duì)系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性產(chǎn)生不利的影響。

（2）對(duì)系統(tǒng)故障的控制與處理；容錯(cuò)技術(shù)優(yōu)先檢測(cè)系統(tǒng)故障，并且可以根據(jù)故障的的性質(zhì)和發(fā)生的位置采取適宜的解決措施，也就是說(shuō)，容錯(cuò)技術(shù)可以及時(shí)的判斷出故障的類型和故障的位置，并針對(duì)故障的特點(diǎn)，采取針對(duì)性的措施，從而保證船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

2.4電力推動(dòng)技術(shù)

電力推動(dòng)技術(shù)是確保船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵性技術(shù)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、以及電子器件未高速發(fā)展之前，該項(xiàng)技術(shù)主要局限于小型船舶中，近幾年來(lái)科技的發(fā)展，使得這項(xiàng)技術(shù)在船舶領(lǐng)域得到了廣泛的推廣。根據(jù)電力傳動(dòng)可以將電力推動(dòng)技術(shù)分為交流傳動(dòng)和直流傳動(dòng)兩個(gè)大類，近年來(lái)，交流傳動(dòng)的發(fā)展的速度比較快，在交流調(diào)速技術(shù)的保障下交流電力逐漸取代了直流傳動(dòng)技術(shù)，并且更好地保障了船舶運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。在船舶的運(yùn)行過(guò)程中，在船舶在港口或者比較狹窄的水道上進(jìn)行航行時(shí)，交流推動(dòng)機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈退龠\(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在公海上進(jìn)行航行時(shí)可以將推動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為同步或者超同步的狀態(tài)。

3.結(jié)語(yǔ)

船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)因涉及的范圍比較廣泛，具有很強(qiáng)的技術(shù)性和復(fù)雜性。船舶電氣自動(dòng)化的保障技術(shù)對(duì)于船舶的正常運(yùn)行具有關(guān)鍵性的意義。因此進(jìn)行船舶電氣自動(dòng)化保障技術(shù)的探究就有很強(qiáng)的實(shí)際意義，在應(yīng)用保障技術(shù)之前，應(yīng)做好相關(guān)的檢測(cè)工作提高問(wèn)題解決的針對(duì)性和實(shí)效性。

參考文獻(xiàn)

[1]陳明志.船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展初探[J].廣東科技，2011，（16）.

[2]陳柏平.船舶自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)初探[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2008，（09）.

（作者單位：大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司）