船舶电气自动化关键技术研究

船舶电气自动化关键技术研究

发表时间：2018-12-05T21:45:29.373Z 来源：《电力设备》2018年第22期作者：赵文丽李海涛[导读] 摘要：我国科技发展十分迅速，船舶行业的发展也突飞猛进，电气自动化技术在船舶领域得到了广泛的应用，不但提高了船舶航运的安全性，而且大大增加了航运的经济效益。

（大连中远海运重工有限公司辽宁大连 116113）摘要：我国科技发展十分迅速，船舶行业的发展也突飞猛进，电气自动化技术在船舶领域得到了广泛的应用，不但提高了船舶航运的安全性，而且大大增加了航运的经济效益。文章主要分析了船舶电力系统的组成及主要特征，然后探讨了船舶电气自动化中的几种关键技术，以期为船舶自动化事业的发展贡献绵薄之力。

关键词：船舶；电气；自动化；关键技术船舶电气系统相对复杂，牵涉了船舶电站、自动化系统、电力拖动和控制系统和船内通讯体系等，对系统运行的稳定性和可靠性要求特别严格。依托于自动化系统搭建的工作站在一定程度上保证了船舶电气自动化体系运行的可靠性，提升了船舶系统整体的自动化水平，对船舶自动化系统的智能化发展有利。 1船舶电力系统的组成及主要特征 1．1船舶电力系统的特征船舶电力技术与普通电力系统是不一样的，我们从以下方面分析：（1）由于船舶空间有限，电站容量相对较小，很容易导致电压不稳和电网频率产生波动，电网局部出现故障或操作错误导致全船停电，迫使船舶不能安全行驶；（2）电气设备比较集中，船舶电气设备作业环境差，电能损失小，因为船舶长时间在江河、海洋中行驶，所以，潮湿的环境会使船舶电网线很容易发生短路及电气设备变形、绝缘性降低等故障；（3）船舶在航行中会受到振荡或礁石、鱼类的冲击等问题，会导致使电气设备发生损毁、故障、或误动作。 1．2船舶电力系统的组成（1）电源的功能尤为重要，为船舶提供其所需的电能。（2）负荷包括通讯、动力负荷、导航设备及指照明负荷等。（3）电力网是电源和用电设备的联络纽带，其作用是将电源产生的电能输送给其他设备。（4）配电设备的功能是分配电能，对电源、电网及负荷等进行指挥操控、调理、维护。 2船舶电气自动化的关键技术 2.1电力电子技术

（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。这一系统关键是运用双馈异步电机转子频率补偿的原理来保持恒频稳压，从而达到节能的目的。

（2）电力推进

十九世纪末，当代船舶开始运用电力推进技术。电力推进技术包含交流传动电力推进技术与直流传动电力推进技术，两者的相同目的都是为了让船舶行驶更加迅速和安全。然而在两者之间，当前通常会使用交流传动电力推进技术，这是由于它在高转速、大功率等方面有优点。以后，交流传动动力推动技术将渐渐替代了直流传动电力推进技术。实际证明，交流传动电力推进技术被普遍的运用于船舶电气自动化体系运行过程中，而且提升了船舶电气自动化系统的可靠性。

2.2自动监测报警技术

机舱自动监测报警技术可以实时地监测电气设备的运行状态、记录和警报，能够使轮机员工作强度有效的降低，同时让船舶电气自动化体系的稳定性大大的提高。现阶段自动监测报警技术发展方向有：首先是引入自动化综合系统，以更加正确及时地发现并把故障排除，提升系统稳定性。其次是研发DCS自动监测体系，对监测采集的数据信息实施集中管理，这样既可以在微机控制体系中实施报警显示，又能够控制各电气设备的稳定运行。DCS自动监测体系由三层微机网络构成，当中主站位于控制室，具备界面显示、打印等作用，而通讯站、信息转发站和各种分站等在机舱中设置，各分站分别具有独立的监测作用，所监测到的数据信息通过信息转发站发送到主站，从而完成了计算机、控制、通信三者的有机结合。

2.3可靠性保障技术

（1）电磁干扰技术。电磁干扰是影响船舶航运的重要因素，尤其是一些导航仪器与强电设备在启停瞬间对电磁干扰十分敏感。电磁干扰的产生需要具备三个条件，一是干扰源，二是将电磁干扰导向电力系统的传输介质，三是对电磁敏感的接收元件，只要破坏上述条件中的任意一个，就可以有效屏蔽电磁干扰，具体的方法包括消除干扰信号、隔离干扰源、切断电磁传播路径等。例如，采用独立的供电设备，并设置相应的滤波装置，对高频干扰信号进行过滤，可以有效解决交流电源所带来的电磁干扰问题。再比如，通常电气自动化系统的信号输入部分设置在船舶驾驶室，而信号接收部分则设置在机舱中，两者之间的信号线路较长，容易受到电磁干扰，对此，建议采用电磁屏蔽性能较好的传输介质，也可以将遥控系统的输入、输出信号分开，均对解决电磁干扰有较好的效果。

（2）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。

（3）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。

总结

总之，在船舶电气自动化技术运行时，为了使得传播的信息更为安全可靠，则使用的保障技术要足够的可靠。所以，将这些保障技术具体运用到该系统中后，更要做好设备的测试、检验工作，将系统中存在的薄弱环节找出来，并对其进行分析，探讨出相应的解决措施，基于此才能更好的确保船舶的电气自动化技术足够可靠。

参考文献：

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[2]张志斌，肖乐明，陈新恩，等.轮机工程专业.船舶电气及自动化.课程教学问题与建议[J].航海教育研究，2014（4）.

[3]赵金鑫.浅谈船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].通讯世界，2015（5）.