船舶电气自动化系统可靠性保障技术探究

陆利忠 杜燕飞

摘 要：对于船舶电气自动化系统的可靠性保障技术来说，它是系统的、复杂的，与船舶电气自动化系统的各方面都有着直接的关系，比如设计、生产以及运行等等，这一保障技术对于船舶的有效运行是非常关键的，想要使船舶安全、平稳的运行，就必须对其保障技术进行分析。因此，本文从船舶电气自动化系统的定义和特点入手，重点对四种船舶电气自动化系统可靠性的保障技术进行分析，一是电磁干扰技术，二是储备冗余处理，三是容错技术，四是电力推进技术，期望能为我国电气系统自动化水平的提升起到一定的借鉴作用。

关键词：电气；自动化系统；保障；技术

中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0287-02

所谓系统可靠性，就是在一定的时间、条件下，系统能使相应的功能得以满足。船舶自动化系统的可靠性保障技术和其很多环节都是密切相关的，所以，对电气自动化系统的可靠性进行保障是非常关键的。

1 船舶电气自动化系统的相关内容

由于计算机、制造以及通讯技术的日新月异，船舶的各个系统也开始向自动化方向发展。工作站是窗口，使船舶和对外通信设备之间有效的连接起来，能够对数据进行传输，同时对信息进行次的，使得船舶运行过程中的平稳性、安全性得以有效的保证。船舶电气自动化系统的特点有三个方面[1]，见图1。

1.1 综合化

由于电子技术的迅速发展，加之电气设备开始向模块化、系列化方向发展，使得船舶电气自动化系统的组态也越来越灵活，开始向综合化方向发展。此外，计算机技术的不断进步，使得人机界面越来越规范，操作越来越简便，所以，这些操作都能够利用按钮来实现，这使得船舶电气自动化系统的综合化发展有了一定的基础。因为船舶性能、技术的差异，使得自动化系统也是不一样的，然而由于其综合化特点，使得重复、冗余得到避免，使得其系统可靠性得到提升。

1.2 网络化

由于数字化技术、总线技术的深入发展，使得船舶电气自动化系统的网络化发展有了一定的基础。特别是总线，能够集合不同的信号线，能将信号向不同的部件和模块进行提供。现场总线是以双层网为主，一般来说，第一层是数据采集网，第二层是控制网，想要使电气自动化系统可靠性得到保障，其控制网就要以冗余主，从而使安全性得到提升。

1.3 智能化

电气系统的智能化发展，提升了船舶工作效率和质量。智能技术的应用，使得船舶在运行时，其动静控制是非常好的，同时，智能化发展还能够对不同用户的使用要求给予充分考虑，使生产设置更加的个性化，使系统的适用范围得到有效拓展，使得系统设计越来越人性化，此外，智能技术的发展能够使复杂性的操作得以简化，使得操作人员的工作量得以减轻，使得一些高难度的程序加工成为可能，因此，其对于船舶整体性能的提升是非常关键的。

2 船舶电气自动化系统可靠性的保障技术

2.1 电磁干扰技术

船舶因为自身因素其有着特殊性：①空间不大；②电气设备安装空间有一定的限制；③电气设备运行环境差。所以，船舶在正常工作时，电磁干扰对其影响很大。船舶在工作过程中，会对导航仪、强电设备等进行应用，所以，在开启、关闭时，干扰会很严重，之后利用交变电磁场、静电场等，很容易受到电源干扰，倘若船舶电气自动系统在平稳运作时，由于电磁波的影响，会对船舶的运行产生影响。电磁干扰的条件主要有三个方面：①存在干扰源；②干扰源和电力系统之间有传输介质存在；③接收单元灵敏。

2.2 储备冗余处理技术

对于船舶电气自动化系统可靠性的保障性技术来说，储备冗余处理技术是其中的又一关键技术，这一技术是利用在船舶电气自动化系统中，将并联单元进行增设，从而使自动化系统的安全性、平稳性、有效性得到保障的技术之一。在这一系统运行时，想要使系统的稳定性得到保证，通常来说要将3台机组储备进行开设，同时，每台机组储备的功能和设计基本是一样的，从而能够对不同机组在独立过程中相互备用得以确保，使整个船舶电气系统的安全、经济及可靠性得到保证。通常来说，船舶电气自动化储备系统内部中，其工作单元和储备单元之间是相互分离的，不同单元的工作是独立的，也能夠进行合作，所以，从保障技术层面出发，能够把电气自动化系统看成是储备系统来运转，在这个过程中，只要有一个单元在运行时发生故障，则处于储备状态的单元就会马上运行，从而使船舶电气自动化系统的可靠性得到保证[2]。

2.3 容错技术

所谓容错技术，就是系统运行时，能够容忍系统出现故障的能力，这一技术有2个方面的内容：①系统故障检测，倘若船舶电气自动化系统在运作时产生故障，则这一技术会对故障的性质进行有效的定位，同时对故障发生的位置进行有效的定位，之后通过自动化隔离的手段，使故障对系统安全平稳运行的影响得以规避；②系统故障控制，这一技术先是对系统故障进行检测，之后结合故障性质、位置的定位，来制定相应的对策，也就是在将系统故障诊断出来之后，对故障进行及时的解决，使得船舶电气自动化系统的可靠性和有效性得到保证。在船舶电气自动系统运行时，解决故障的步骤：①检测故障；②故障性质、位置的定位；③故障单元判断；④故障检测信号向低电平信号进行转换，再把故障向决策单元进行传送，在这个过程中，故障主要有在三类，第一类故障，将备用机组开启，从而能将机组运行的负荷量得以有效的减少；第二类故障，和第一类故障有一个共同点，就是将备用机组开启，再将产生故障的机组的关闭进行延迟，从而使故障的处理更有效；第三类故障，就是停止运行发生故障的机组，再将备用机组进行开启。此外，船舶运行时，倘若电气自动化系统产生第三、第三类故障时，要将机组立即停止，在将故障有效解决后，再将机组进行恢复，不然，由于故障未有效的排除，会使得故障可能扩大，对于系统的平稳运行是不利的[3]。

2.4 电力推进技术

在船舶电气自动化系统可靠性保障技术中，还有一个主要内容那就是电力推进技术，以往这一技术只是在小型船舶中进行应用，然而由于计算机技术、电子技术的不断进步，电力推进技术也得到了深入的发展和推广。这一技术结合电力传动的角度，能够分成2类：①交流传动；②直流传动。几年来，交流传动技术的发展很快，同时在交流调速技术的推进下，交流电力系统会将直流传动技术进行取代，同时，在对船舶电气自动化系统的平稳运行的保障效果是比较好的。在电气自动化系统中应用交流电力技术时其推进系统主要有2种：①直流无换向器电动机，简称LCI；②交流无换向器电动机，简称为CCV。前者主要是利用变频器的同步调速来使交流到直流再动交流的变换来实现的，在这一过程中，船舶运行和调距螺旋桨之间协作来完成。倘若船舶要在港口上航行，此时交流推动机将向低速运转状态进行转变，倘若船舶在公海上运行，则能够使推动机向同步状态进行转变。而后者利用变频器的同步使交流向交流的变换来实现，最后使交流调速运行系统得以构建。

3 结 语

对于船舶电气自动化系统的可靠性保障技术来说，这一技术是系统的、复杂的，与船舶电气自动化系统的各个方面有着密切的联系，比如设计、生产等等，想要使船舶平稳运行，船舶电气自动化系统的保障技术是非常关键的。所以，在对这些技术进行使用前，必须要将检测工作做好，将薄弱环节进行各个解决，从而使船舶电气自动化系统的正常平稳运行得到有效的保障。想要使船舶电气自动化系统的可靠性得到提升，国内、国外都对这一保障技术进行了很多的分析，因此，国内船舶电气自动化系统将会不断的深入。

参考文献

[1]白凌飞.对船舶电气自动化系统的可靠性保障技术的几点探讨[J].军民两用技术与产品，2016（07）.

[2]赵忠国.船舶电气自动化系统可靠性保障技术探究[J].科技创新与应用，2016（12）.

[3]随海旺.船舶电气自动化系统可靠性的保障技术探究[J].中国高新技术企业，2013（30）.

收稿日期：2018-6-21

作者简介：陆利忠（1983-），男，助理工程师，本科，主要从事船舶工程工作。

杜燕飞（1985-），男，助理工程师，大专，主要从事船舶工程工作。