船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)探究

1、    船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)探究    陸利忠 杜燕飛摘 要：對(duì)于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)來(lái)說(shuō)，它是系統(tǒng)的、復(fù)雜的，與船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面都有著直接的關(guān)系，比如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及運(yùn)行等等，這一保障技術(shù)對(duì)于船舶的有效運(yùn)行是非常關(guān)鍵的，想要使船舶安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，就必須對(duì)其保障技術(shù)進(jìn)行分析。因此，本文從船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)入手，重點(diǎn)對(duì)四種船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)進(jìn)行分析，一是電磁干擾技術(shù)，二是儲(chǔ)備冗余處理，三是容錯(cuò)技術(shù)，四是電力推進(jìn)技術(shù)，期望能為我國(guó)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提升起到一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞：電氣；自動(dòng)化系

2、統(tǒng)；保障；技術(shù)中圖分類(lèi)號(hào)：u665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0287-02所謂系統(tǒng)可靠性，就是在一定的時(shí)間、條件下，系統(tǒng)能使相應(yīng)的功能得以滿足。船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)和其很多環(huán)節(jié)都是密切相關(guān)的，所以，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行保障是非常關(guān)鍵的。1 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容由于計(jì)算機(jī)、制造以及通訊技術(shù)的日新月異，船舶的各個(gè)系統(tǒng)也開(kāi)始向自動(dòng)化方向發(fā)展。工作站是窗口，使船舶和對(duì)外通信設(shè)備之間有效的連接起來(lái)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，同時(shí)對(duì)信息進(jìn)行次的，使得船舶運(yùn)行過(guò)程中的平穩(wěn)性、安全性得以有效的保證。船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)有三個(gè)方面1，見(jiàn)圖1。1.1

3、綜合化由于電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加之電氣設(shè)備開(kāi)始向模塊化、系列化方向發(fā)展，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)也越來(lái)越靈活，開(kāi)始向綜合化方向發(fā)展。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得人機(jī)界面越來(lái)越規(guī)范，操作越來(lái)越簡(jiǎn)便，所以，這些操作都能夠利用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，這使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合化發(fā)展有了一定的基礎(chǔ)。因?yàn)榇靶阅?、技術(shù)的差異，使得自動(dòng)化系統(tǒng)也是不一樣的，然而由于其綜合化特點(diǎn)，使得重復(fù)、冗余得到避免，使得其系統(tǒng)可靠性得到提升。1.2 網(wǎng)絡(luò)化由于數(shù)字化技術(shù)、總線技術(shù)的深入發(fā)展，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展有了一定的基礎(chǔ)。特別是總線，能夠集合不同的信號(hào)線，能將信號(hào)向不同的部件和模塊進(jìn)行提供?，F(xiàn)場(chǎng)總線是以

4、雙層網(wǎng)為主，一般來(lái)說(shuō)，第一層是數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，第二層是控制網(wǎng)，想要使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性得到保障，其控制網(wǎng)就要以冗余主，從而使安全性得到提升。1.3 智能化電氣系統(tǒng)的智能化發(fā)展，提升了船舶工作效率和質(zhì)量。智能技術(shù)的應(yīng)用，使得船舶在運(yùn)行時(shí)，其動(dòng)靜控制是非常好的，同時(shí)，智能化發(fā)展還能夠?qū)Σ煌脩?hù)的使用要求給予充分考慮，使生產(chǎn)設(shè)置更加的個(gè)性化，使系統(tǒng)的適用范圍得到有效拓展，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來(lái)越人性化，此外，智能技術(shù)的發(fā)展能夠使復(fù)雜性的操作得以簡(jiǎn)化，使得操作人員的工作量得以減輕，使得一些高難度的程序加工成為可能，因此，其對(duì)于船舶整體性能的提升是非常關(guān)鍵的。2 船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障技術(shù)2.1 電磁干

5、擾技術(shù)船舶因?yàn)樽陨硪蛩仄溆兄厥庑裕嚎臻g不大；電氣設(shè)備安裝空間有一定的限制；電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差。所以，船舶在正常工作時(shí)，電磁干擾對(duì)其影響很大。船舶在工作過(guò)程中，會(huì)對(duì)導(dǎo)航儀、強(qiáng)電設(shè)備等進(jìn)行應(yīng)用，所以，在開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)，干擾會(huì)很?chē)?yán)重，之后利用交變電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等，很容易受到電源干擾，倘若船舶電氣自動(dòng)系統(tǒng)在平穩(wěn)運(yùn)作時(shí)，由于電磁波的影響，會(huì)對(duì)船舶的運(yùn)行產(chǎn)生影響。電磁干擾的條件主要有三個(gè)方面：存在干擾源；干擾源和電力系統(tǒng)之間有傳輸介質(zhì)存在；接收單元靈敏。2.2 儲(chǔ)備冗余處理技術(shù)對(duì)于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的保障性技術(shù)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)備冗余處理技術(shù)是其中的又一關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)是利用在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，將并聯(lián)單

6、元進(jìn)行增設(shè)，從而使自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、平穩(wěn)性、有效性得到保障的技術(shù)之一。在這一系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，想要使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保證，通常來(lái)說(shuō)要將3臺(tái)機(jī)組儲(chǔ)備進(jìn)行開(kāi)設(shè)，同時(shí)，每臺(tái)機(jī)組儲(chǔ)備的功能和設(shè)計(jì)基本是一樣的，從而能夠?qū)Σ煌瑱C(jī)組在獨(dú)立過(guò)程中相互備用得以確保，使整個(gè)船舶電氣系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)及可靠性得到保證。通常來(lái)說(shuō)，船舶電氣自動(dòng)化儲(chǔ)備系統(tǒng)內(nèi)部中，其工作單元和儲(chǔ)備單元之間是相互分離的，不同單元的工作是獨(dú)立的，也能夠進(jìn)行合作，所以，從保障技術(shù)層面出發(fā)，能夠把電氣自動(dòng)化系統(tǒng)看成是儲(chǔ)備系統(tǒng)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，只要有一個(gè)單元在運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，則處于儲(chǔ)備狀態(tài)的單元就會(huì)馬上運(yùn)行，從而使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性得到保證2

7、。2.3 容錯(cuò)技術(shù)所謂容錯(cuò)技術(shù)，就是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠容忍系統(tǒng)出現(xiàn)故障的能力，這一技術(shù)有2個(gè)方面的內(nèi)容：系統(tǒng)故障檢測(cè)，倘若船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生故障，則這一技術(shù)會(huì)對(duì)故障的性質(zhì)進(jìn)行有效的定位，同時(shí)對(duì)故障發(fā)生的位置進(jìn)行有效的定位，之后通過(guò)自動(dòng)化隔離的手段，使故障對(duì)系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的影響得以規(guī)避；系統(tǒng)故障控制，這一技術(shù)先是對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行檢測(cè)，之后結(jié)合故障性質(zhì)、位置的定位，來(lái)制定相應(yīng)的對(duì)策，也就是在將系統(tǒng)故障診斷出來(lái)之后，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的解決，使得船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和有效性得到保證。在船舶電氣自動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，解決故障的步驟：檢測(cè)故障；故障性質(zhì)、位置的定位；故障單元判斷；故障檢測(cè)信號(hào)向低電

8、平信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再把故障向決策單元進(jìn)行傳送，在這個(gè)過(guò)程中，故障主要有在三類(lèi)，第一類(lèi)故障，將備用機(jī)組開(kāi)啟，從而能將機(jī)組運(yùn)行的負(fù)荷量得以有效的減少；第二類(lèi)故障，和第一類(lèi)故障有一個(gè)共同點(diǎn)，就是將備用機(jī)組開(kāi)啟，再將產(chǎn)生故障的機(jī)組的關(guān)閉進(jìn)行延遲，從而使故障的處理更有效；第三類(lèi)故障，就是停止運(yùn)行發(fā)生故障的機(jī)組，再將備用機(jī)組進(jìn)行開(kāi)啟。此外，船舶運(yùn)行時(shí)，倘若電氣自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生第三、第三類(lèi)故障時(shí)，要將機(jī)組立即停止，在將故障有效解決后，再將機(jī)組進(jìn)行恢復(fù)，不然，由于故障未有效的排除，會(huì)使得故障可能擴(kuò)大，對(duì)于系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行是不利的3。2.4 電力推進(jìn)技術(shù)在船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性保障技術(shù)中，還有一個(gè)主要內(nèi)容那就是電力

9、推進(jìn)技術(shù)，以往這一技術(shù)只是在小型船舶中進(jìn)行應(yīng)用，然而由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力推進(jìn)技術(shù)也得到了深入的發(fā)展和推廣。這一技術(shù)結(jié)合電力傳動(dòng)的角度，能夠分成2類(lèi)：交流傳動(dòng)；直流傳動(dòng)。幾年來(lái)，交流傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展很快，同時(shí)在交流調(diào)速技術(shù)的推進(jìn)下，交流電力系統(tǒng)會(huì)將直流傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行取代，同時(shí)，在對(duì)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行的保障效果是比較好的。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用交流電力技術(shù)時(shí)其推進(jìn)系統(tǒng)主要有2種：直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)lci；交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為ccv。前者主要是利用變頻器的同步調(diào)速來(lái)使交流到直流再動(dòng)交流的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在這一過(guò)程中，船舶運(yùn)行和調(diào)距螺旋槳之間協(xié)作來(lái)完成。倘若船舶要在

10、港口上航行，此時(shí)交流推動(dòng)機(jī)將向低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，倘若船舶在公海上運(yùn)行，則能夠使推動(dòng)機(jī)向同步狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。而后者利用變頻器的同步使交流向交流的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后使交流調(diào)速運(yùn)行系統(tǒng)得以構(gòu)建。3 結(jié) 語(yǔ)對(duì)于船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)是系統(tǒng)的、復(fù)雜的，與船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)方面有著密切的聯(lián)系，比如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等等，想要使船舶平穩(wěn)運(yùn)行，船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的保障技術(shù)是非常關(guān)鍵的。所以，在對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行使用前，必須要將檢測(cè)工作做好，將薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行各個(gè)解決，從而使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行得到有效的保障。想要使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性得到提升，國(guó)內(nèi)、國(guó)外都對(duì)這一保障技術(shù)進(jìn)行了很多的分析，因此，國(guó)內(nèi)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)將