船舶电气自动化系统可靠性保障技术探讨.pdf

第 31 卷 第 6 期2023 年 6 月Vol.31 No.6Jun.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言针对于船舶电气自动化系统，在可靠性保障技术方面，具有较强的复杂性和系统性特点，与船舶电气自动化系统设计、生产等环节有着密切的联系，借助船舶电气自动化系统的保障技术，可以不断提升船舶运行的稳定性，而且还可以有效预防船舶故障的发生率，构建安全、稳定的系统运行环境。同时，在系统运行过程中，为了有效控制故障的发生率，应采取合理的方式方法，将可靠性与船舶运行条件相结合，从而不断提升船舶电气自动化系统的智能化、信息化等建设水平。由此可见，在船舶电气自动化系统领域内，加强可靠性保障技术的研究至关重要。1 船舶电气自动化系统可靠性技术的应用价值首先，电子信息化可以有效提升船舶操控的便捷性。目前，在船舶自动化系统中，电子信息化技术和网络通信技术得到了广泛的应用，凭借其模块化特点，可以升级船舶自动化系统，使其满足灵活性、多元性等需求，并取得良好的综合性能。同时，通过分析当前的船舶自动化技术，可以使传统船舶操作方法出现明显的变化，通过电脑显示屏、电气按键，为船舶的正常运行助益，同时其操作也具有较强的便捷性、人性化优势。其次，网络化可以不断增强船舶运行的稳定性。通过网络信息技术、数据总线技术等，显著增强船舶电气自船舶电气自动化系统可靠性保障技术探讨周 杰（黄海造船有限公司，山东 威海 264300）摘 要：本文主要针对船舶电气自动化系统可靠性保障技术展开研究，首先提出船舶电气自动化系统可靠性技术的应用价值；然后介绍船舶电气自动化系统的技术现状；并详细论述船舶电气自动化系统可靠性保障技术应用，主要包括电力推进技术、监测与自动报警技术、电磁干扰保障技术、容错技术；最后基于获取数据源、船舶电气自动化系统故障恢复，详细总结了船舶电气自动化系统故障检测要点，以此来不断提升船舶电气自动化系统的可靠性与安全性，将其应用价值充分发挥出来，从而取得良好的技术应用效果。关键词：船舶电气；自动化系统；保障技术中图分类号：U665 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.06.013引用格式周杰.船舶电气自动化系统可靠性保障技术探讨 J.船舶物资与市场,2023,31(6):40-42.动化系统的技术水平。其中，网络技术可以实现网络远程控制，在船舶操控模块化之间，形成畅通的网络信息通道，显著提升传输速度，并紧密衔接船舶上的不同电气设备。而对于数据总线技术，可以准确汇总各种信号线数据，加强分布式设计的应用，弥补传统数据传输中冗余现象等缺陷，进一步强化船舶网络控制的稳定性、可靠性。此外，在网络数据传输升级过程中，传统船舶多人操作模式，会转变为无人、多元操作模式，不断完善自动化系统，从而为提高船舶智能化管理水平创造有利条件。最后，综合化技术可以进一步完善船舶电气系统。对于综合化技术来说，主要是指综合化应用各种先进的技术。在相同标准下，网络信息、自动控制等技术可以实现互联互通。凭借综合型技术，可以有效改善船舶电气设备以往不兼容等情况，而且在模块化、系统化设计方面1，可以满足船舶电气系统先进化和智能化需求，形成应对多种内外部环境变化的能力与水平，从而显著增强船舶操作管理水平。2 船舶电气自动化系统的技术现状在计算机辅助设计发展过程中，电子计算机广泛应用于船舶行驶、装货、机舱管理等方面，以此来不断提升船舶电气自动化控制水平。对于船舶电气自动化，作为综合系统之一，涵盖着航行自动化、机械自动化、机舱自动化等功能，在该系统中，其构成主要包括 2 个工作母站，收稿日期：2023-03-23作者简介：周杰（1985-），男，本科，工程师，研究方向为船舶电气。第 6 期 41 分别在机舱控制室和驾驶室进行设置，其控制系统具有较强的独立性，同时也包括了若干个工作分站等。在船舶类型和自动化水平差异的影响下，电气自动化的分控制系统也存在着明显的差别，但是在总体上，电站管理、主机遥控、机舱监测报警等系统均发挥着重要的作用。借助高速传输技术的应用，可以使工作母站与分控制系统紧密结合在一起，然后实现综合网络系统的组建，并从实际需要出发，在网络上与各工作分站进行连接，从而通过工作分站，更好地操纵和控制船舶重要部位设备。此外，工作分站具有独立化窗口的特点，通过电子邮件、数据传输等方式的应用，可以为船与船、船与岸之间的沟通提供极大的便捷，从而促进一系列业务的顺利进行，如信息交流、故障诊断、船舶管理等。由此可见，船舶电气自动化系统技术，可以不断增强船舶设备管理和控制水平，并给予船舶航行的安全性、可靠性强有力的保证。就目前而言，一些国际船电产品制造商的船舶电气自动化技术越来越成熟，衍生了较多的相关配套产品，通过对电气自动化程序控制的划分，可以充分彰显出系统功能的全面性和强大性。如船舶电气自动化系统，通过在无人机舱管理方面的应用，其监测和控制显著，可以有效控制动力系统、压舱系统等泵、阀装置，并且将舱内液面监测、燃油消耗记录、水量计算等功能发挥到最佳的状态，满足船舶电气设备的智能化管理需求，构建安全、可靠的船舶电气设备操作环境。3 船舶电气自动化系统可靠性保障技术应用3.1 电力推进技术现阶段，在多种船舶运行工作中，电力推进系统得到了广泛应用，其对于提高电气自动化系统的安全性有着极大的帮助。船舶电力推进系统可划分为：1）动力来源。在系统动力源中，主要包括中速、高速柴油机等，通过对动力源的多种类型进行分析，燃气轮机和柴油机推进系统为重要的划分。2）布置形式。其主要划分为机舱类和吊舱类。3）电源形式。分为直流传动与交流传动。与直流传动相比，交流传动的速度更快，尤其在电力推进技术方面，转为直流传动领域，从而不断提升船舶电气自动化系统的运行效率。同时，船舶在调距和运行阶段，螺旋桨可以为提高系统配合度创造条件。例如在水道航行时，且道路较为狭隘，交流推动机的应用系统2会慢慢向低速运转模式进行过渡；而在船舶空间较大的情况之下，推动机是要朝着、同步转换模式发展，旨在确保系统运行效果，推动稳定性、安全性目标的顺利达成与实现。3.2 监测与自动报警技术机舱的自动监测报警系统，可以对数据进行详细记录，确保在线监测和自动报警过程顺利进行，将工作人员的任务量控制在合理范围内。因此，在船舶的运行方面，为了更好地实现自动化目标，应认识到自动监测报警系统的重要作用。具体来说：1）综合性自动化系统。该系统在及时查找与定位方面作用，能够促进故障诊断、预报工作保质且保量的完成，将系统事故发生率扼杀在摇篮之中，而且系统的稳定性也会向前迈进一步。2）开发DCS系统。有关于监测系统中的数据，为了满足统一化管理需求，要加强对现场设备的控制力度，借助微机控制系统，使报警声音能够第一时间发出来。在自动监测报警系统中，网络结构主要为 3 层，在主站位置，对控制室进行增设，其功能主要体现在打印、界面显示等方面，同时在机舱中，加强信息转发站、通讯站等构建。其中，对于通讯站来说，可以有效汇总和分析分站中的数据，其中，分站监测的独立性优势突出，当然，通讯与计算机技术之间的关系也愈加牢靠。3.3 电磁干扰保障技术强电设备、导航仪的应用比较常见，在启动过程中，干扰现象难以避免，且电源电磁干扰极容易波及传输线和静电场，从而不利于系统工作水平的提升。系统干扰，与干扰源有着密切的联系，且接收单元的灵敏度较强，借助抗干扰技术，可以避免电磁影响到系统，并有效调整接收单元的灵敏度，具体来说：1）分隔变压器。船舶在水上工作的影响下，极端、恶劣天气极容易威胁到电气自动化系统的运行，所以为了将设备运行的稳定性提升上来，电磁兼容技术非常值得应用，以此来推动船舶电气抗干扰能力的提升。在应用隔离技术时，隔离变压器3满足强电装置和供电设置的独立性需求。此外，在船舶电气自动化系统的过滤方面，交流变压器非常值得应用，以此来不断提升系统抗干扰的控制能力。2）调整传输介质。在隔离干扰的方式中，转变传输介质非常重要，例如传播遥控系统中，系统需要的时间长，尤其在信息采集、向遥控中心输送数据等过程，当然其复杂程度也是非常显著4，部分信号在发送到客户舱的这一过程之中，主要的影响因素便是电磁干扰，其上传信息效率较低，很难将自动传输系统工作效率提升上来，对此，通过转变介质，传输距离和时间会处于可控的范围之内，使输入和输出电路迅速隔离且保证较高的独立性。3.4 容错技术敏感负载变量泵、柴油机等组件是机舱系统的重要周杰：船舶电气自动化系统可靠性保障技术探讨船舶物资与市场第 31 卷 第 6 期 42 组成。容错技术的应用范围越来越广，这在机舱系统工作中的意义重大，可以预判故障，体现出高度的包容度，从而实现保护功能的自动化开启目标。在容错技术中，面对系统故障的发生，监控系统可以对故障区予以精准化定位，然后对故障性质进行全面化分析，使数据实现向决策单元的顺利传输，并制定出完善的故障解决措施。例如，在系统故障范围较小的情况下，加强容错技术的使用，可以将工作负荷控制在合理范围内；而如果系统的故障比较严重，容错系统具有隔离传输信号的性质和属性特点，从而顺利修复漏洞。4 船舶电气自动化系统故障检测要点通过与以往经验相结合，在船舶电气自动化系统内部，短路故障、电路接触故障经常发生，所以在本次故障检测和恢复分析方面，应深入研究船舶电气自动化系统的电路故障问题。1）获取数据源。分析船舶电气自动化系统功能，与电路衔接和耦合有着密切的联系，紧密连接不同的电气设备，并将电气自动化系统的功能发挥到最佳的状态，特别对于数据传输功能，进一步强化各个电气设备间的联系5，实现数据顺利接收传输。船舶电气自动化系统故障检测和定位流程如图 1 所示，要想确保故障检测与定位的准确无误，顺利恢复故障问题，应借助仿真验算方式，实现船舶电气自动化系统内故障原始数据的顺利取得，对于所得的数据，向差分网格剖分算法文件存储已成为必然，将文件内的有效数据提取出来，然后在参数化处理的支持下将故障源数据特征挖掘出来6。本地数据库同步数据存储/备份基本信息状态参数维修信息智能算法状态评估趋势分析故障预测故障诊断实时状态监测云端数据库图 1 船舶电气自动化系统故障检测和定位流程图2）船舶电气自动化系统故障恢复。在船舶电气自动化系统内部，涵盖的电气设备和子系统较多，其复杂化特点显著7，所以在船舶电气自动化系统故障恢复方面，也具有较强的复杂性，面对故障问题的发生，在故障恢复期间，应提高对电荷调控的重视程度。针对于船舶电气自动化系统故障检测与恢复过程，具体总结为：在发生故障隐患后，编写的故障检测程序，可以保证故障源信息获取的时效性，并全面化检测故障问题，在获取相关样本数据集后，通过算法公式的应用，可以为样本处理提供极大的便捷，随即对故障源具体位置进行准确计算8，从而保证故障定位的准确性。在获取故障信息后，可以向基础配置电气配置器进行自动化传输，使信息数据的接收变得更加顺畅，然后落实故障修复工作。如果配置好了基础电气配置器，应第一时间下发故障修复指令，不允许片刻耽误，同时关闭故障周围的分段开关，实现故障源的隔离目标。5 结语若想提高船舶实际运行效果，充分满足其安全性需求，应高度注重电气自动化系统的运行情况，合理运用电气自动化系统。其中，在可靠性研究过程中，可以使整体电气自动化技术的研究进程得到进一步强化，不断增强系统的稳定性，从而促进我国船舶事业的健康发展，其中，要想提升船舶行业自动化水平，国内外应加大该方面技术的研究力度，不断创新、与时俱进。希望本文的研究可以为行业发展提供帮助与借鉴。参考文献：1 殷永生,刘海英,王滨.船舶电气自动化系统的故障检测与恢复方法优化 J.舰船科学技术,2019,41(2):118-120.2 袁战勇,吴桐,杨琨.浅谈船舶电气自动化系统的可靠性保障技术 J.中国水运(下半月),2015,15(8):128-129+131.3 李晓宇,高原,张建军,等.船舶电气自动化系统可靠性的保障技术研究 J.中国高新区,2018(6):149.4 李