船舶电气自动化系统可靠性的保障技术探究

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摘要：船舶电气自动化系统在整个船舶上有着非常重要的作用，所以它的可靠性就显得尤为重要。通过各种保障技术的应用，不但能够有效减少船舶电气自动化系统故障的发生几率，而且还能进一步提高整个电气自动化系统运行的安全性和可靠性，这有助于延长系统的使用寿命，对船舶安全运行具有非常重要的现实

意义。

关键词：船舶自动化；电气自动化系统；可靠性；保障技术

中图分类号：U665 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）30-0029-02

1 船舶电气自动化系统的技术现状分析

随着计算机辅助设计与通讯技术的快速发展，电子计算机在船舶行驶、装货、机舱管理等方面得到了全盘应用，逐步实现了船舶电气自动化控制。船舶电气自动化是集航行自动化、机械自动化、机舱自动化、机械自动化等多功能于一体的综合系统，在该系统中，一般由两个工作母站以及若干个工作分站和控制系统构成。两个工作母站分别设置在机舱控制室和驾驶室，是两个完全独立的控制系统，既可以单独操作，也可以同时操作、互为备用。若船舶类型和自动化程度不同，则其电气自动化的分控制系统也略有不同，但总体上来讲主要包括电站管理、主机遥控、泵浦控制、机舱监测报警、液位遥控和压载控制、自动导航、冷藏集装箱监控等系统。运用高速传输技术将工作母站与分控制系统组成综合网络系统，并根据实际需要在网络上连接若干工作分站，从而通过工作分站达到对船舶重要部位设备的操纵、控制和检测。此外，工作分站可视为独立窗口，在接入船舶对外通信设备网络的基础上，利用电子邮件、数据传输等方式，实现船与船、船与岸之间的对话，进行信息交流、故障诊断、备件查询、设备维护、船舶管理、资料查阅等业务。由此可以看出，船舶电气自动化系统技术不仅能够强化船舶设备管理、控制，还能够确保船舶航行始终处于安全、可靠的状态。

当前，一些国际著名的船电产品制造商已经拥有较为成熟的船舶电气自动化技术和相应配套产品，能够将电气自动化程序控制划分为小型智能单位，实现就地操纵，使系统拥有更为强大、全面的功能。如，船舶电气自动化系统可用于无人机舱管理的监测和控制，能够对动力系统、压舱系统、燃油系统等的泵、阀以及关闭装置进行控制，并且还具备舱内液面监测、燃油消耗记录、水量计算、货物监测、保养维护、安全控制等功能，实现船舶电气设备的智能化管理，提高船舶电气设备操作的可靠性和安

全性。

2 保障船舶电气自动化系统可靠性的主要技术

2.1 电力推进技术

近年来，由于电力推进系统被应用到了军事舰艇上，从而使得电力推进技术获得深入的研究，该技术现已被广泛应用于各种类型的船舶当中，并在确保船舶电气自动系统的可靠性方面起着非常重要的作用。从电力传动的角度可将电力推进技术分为两大类：一类是交流传动电力推进技术，另一类是直流传动电力推进技术。在这两类技术中，交流传动技术的发展速度要相对快一些，并且在交流调速技术不断完善的推动下，使交流电力系统逐步渠道了直流传动技术，大量的实践应用表明，交流传动技术在保障船舶电气自动化系统稳定运行方面具有非常显著的效果。目前，交流传动技术在船舶电气自动化系统中的应用大体上分为以下两种推进系统：一种是直流无换向器电动机（LCI），另一种是交流无换向器电动机（CCV）。其中LCI推进系统是借助变频器调速来完成交-直-交转换的同步调速，在推进系统完成调速的过程当中，船舶的运行与调距是依靠螺旋桨的相互配合来实现的，若是船舶在相对比较狭窄的水道当中进行机动航行，可将交流推动机调整到低速运转状态，如果是在海域比较宽广的公海中进行航行，则可将推动机调整至同步或是超同步转换状态。CCV系统是借助变频器的同步调速来完成交流到交流的转换过程，虽然交流到交流的转换过程会受到输出频率的影响，但在这一过程中，电动机会始终处在低速运行的状态下，为此，CCV在确保船舶电气自动化系统可靠性上实用性

更强。

2.2 抗干扰屏蔽技术

船舶中大量的电气设备都安装在一个空间内，由于空间比较有限，加之工作环境恶劣，使得这些设备常常会受到电磁干扰的影响，尤其是导航仪器和一些强电设备，它们在开、关的过程中最容易受到干扰。若是电气自动化系统在正常运行的过程中受到电磁波干扰，则会导致船舶正常航行受到影响，这是非常严重的问题。为了确保船舶电气自动化系统的可靠性，并使其免受电磁干扰，可采取以下保障技术：

2.2.1 隔离技术。在船舶中，交流电源是电气自动化系统最大的干扰源，想要有效解决这一问题，就需要对电气设备隔离变压器，实现独立供电。还有另外一种方法就是将供电设备与强电设备分开设置，借此来隔离干扰。

2.2.2 改变传输介质。由于船舶电气自动化系统是以船舶本身的遥控系统为主导，这就造成信号从输入到接收的距离较长，并且整个过程还需要很长时间。通常情况下，信号输入部分都安装在船舶的驾驶室内，而接收部分则安装在机舱当中，如此之长的传输线路势必会受到电磁干扰。为此，可对传输介质进行改变，以此来消除信号扰的可能，同时，也可将输入与输出电路分开，这样也能够有效避免电磁干扰。

2.3 储备冗余处理

储备冗余处理技术是船舶电气自动化系统可靠性保障技术中十分重要的技术，该技术采取在电气自动化系统中设置并联单元的方式，以达到提高自动化系统可靠性、稳定性和安全性的目的。为了保障船舶电气自动化系统的正常运行，一般情况下需要配备三台机组储备，并且要保证每台机组储备的基本功能符合设计要求，使各个机组既可以独立工作，也可以互为备用，从而确保电气自动化系统的技术性和经济性。在船舶电气自动化储备系统中，储备单元与工作单元是相互分开的，两者在独立工作的同时，也可以实现协调合作。所以，就可靠性保障技术层面而言，可以将船舶电气自动化系统视为储备系统，一旦其中某一单元出现运行故障，那么另一个处于储备状态的单元就会进入工作状态，以此确保电气自动化系统不受单元运行故障的影响。

2.4 容错技术

容错技术是指对船舶电气自动化系统运行故障的容忍能力，即对电气自动化系统运行故障进行检测、定位、判断、处理的技术。容错技术主要包括以下两个方面：一是检测系统故障，若电气自动化系统出现运行故障，那么容错技术会在最短的时间内准确识别故障性质，并快速确定故障位置，执行自动化隔离策略，从而有效规避故障对电气自动化系统的安全运行造成的不利影响；二是控制系统故障，容错技术在检测系统故障、定位系统故障性质和位置的基础上，将故障检测信号转为低电平信号，而后传达至决策单元，由决策单元采取有效措施对故障进行处理，进而实现对系统故障的全面控制。容错技术一般在开启备用机组、关闭故障机组的状态下对故障进行排除，以防止故障事态扩大化，对系统稳定运行造成影响。在确保故障完全排除后，再恢复机组的正常工作。

3 结语

总而言之，为了确保船舶在航行过程中的安全性，就必须保障电气自动化系统的可靠运行，本文简要介绍了几种船舶电气自动化系统可靠性的保障技术，这些技术的应用能够在一定程度上提高系统运行的可靠性，这对于船舶安全航行具有非常重要的意义。

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作者简介：随海旺（1983—），男，山东鱼台人，中国水电建设集团港航建设有限公司电工长，助理工程师，研究方向：船舶电气及自动化。