船舶电气自动化系统的稳定性保障

船舶电气自动化系统的稳定性保障

Summary：船舶电气自动化系统对于船舶而言意义重大，其稳定性也处于十分重要的地位。使用各项保障技术，不仅可以降低电气自动化系统发生问题的概率，而且还可以大大提高电气自动化系统整体运行的安全系数和可靠程度，延缓系统老化，提升船舶整体的安全性。为此，本文将基于相关文献资料查阅以及结合自身工作实际背景下就船舶电气自动化系统的稳定性保障展开探讨。Keys：船舶；电气自动化系统；稳定性保障1船舶电气自动化系统概述船舶电气自动化系统指的是船舶内部的自动化装置，有了这部分装置，即使没有操作人员，船舶也可以依照既定的程度运转，同时提高船舶运行的平稳性。20世纪以来，多种类型的自动化调节技术被应用于船舶建造领域，这也为后续自动化系统扩大规模打下了坚实的基础。第二次世界大战结束后，自动化船舶技术已经实现了从理论向实践跨越的目标。20世纪80年代，各种形式的电子计算机技术也在不断地向前进步，智能化与网络化技术已在中国船舶自动化系统中充当起了关键的角色。船舶内部的分布式控制系统能够实现对船舶的分散式控制，进而能够在减小故障波及范围时，保障船舶的安全运行。2船舶电气自动化系统的稳定性保障2.1电力推进系统稳定性保障目前，各种不同类别的电力推进技术开始被使用，各种电力推进技术也日益完善，未来拥有更广阔的前景。应用于电力推进中的电子技术、信息技术应用的范围正变得越来越广，提升了电气自动化技术的稳定性。交流传动技术成为了目前电力推进技术内部的主流技术，推动电力推进系统的发展，也是当前船舶系统中最为先进的技术之一。一方面，可以借助变频器实现交流转换，另一方面，可以利用电机进行调速，在实际调速中即可直接切换直流电或者交流电，也能够匹配螺旋桨的运动要求。多数船舶行驶于海上时都必须依靠先进的推进机才能实现同步转化，如果船只恰好驶入了相对狭小的港湾航道，则需要在较短的时间内降低运行速度，保障船舶的安全运行。在电力传动方面，电力推进系统主要利用交流传动电力推进技术和直流技术。二者相比，前者研发探索的速度更快，在交流调速工艺的持续改进下，交流技术逐渐覆盖了直流技术。通过实践验证可知，交流传动技术可以在船舶电气自动化控制方面展现优异的成果。2.2电磁兼容自动化系统保障船舶在海上会遭到恶劣天气的侵袭，需要优良的电气设备保障船舶航行的安全性，如若有必要，则需要借助电磁兼容技术提高船舶的抗干扰性。若有条件，也可以通过更换介质保障船舶运行的安全性。自动化监测技术可以推动电气自动化技术的发展，船舶内部的技术系统可以在第一时间记录更多的数据，准确了解不同使用者的实际需要，从而完善自动化技术。目前自动报警技术可以通过以下途径应用于电气自动化系统中：1）在综合监测技术起到实际功效后，可以在第一时间发现船舶自动化监测系统内出现的异常情况。2）自动报警技术可以有效地诊断相关异常问题，使整个自动化监测系统可以维持高效运作的状态。在自动报警控制系统与自动化监测控制系统起到良好地协调作用后，势必会稳定船舶运行状态。3）利用开发的DCS自动监控系统，对整个系统中的所有数据进行监控和管理。而常规的自动监控检测系统，大多是由主站、实现打印和界面显示3个不同的功能所构成，目的是可以把不同的讯息更好地渗透到机舱里面。4）能够利用通讯站直接向主站进行数据传输，并最终使得通信、计算机技术以及其他不同的科学技术更好地融合到一起。2.3冗余系统稳定性保障冗余系统在船舶电气自动化的稳定性保障技术中占据较为重要的地位。该技术系统可以在电气自动化系统中建立并联单元，可提高系统运行的安全性、稳定性。为了保障电气自动化系统维持正常的运作状态，一般需要设置3个机组储备，在这一情形下，还要保障机组储备基础功能符合相关标准，要求机组之间既能够独立完成任务，又可以充当各自的备用机组，从而彰显电气自动化系统的技术性以及经济性。在冗余系统中，机组间的工作状态具有独立性，相互之间完成协作，从稳定性的角度分析，电气自动化系统可以视为冗余系统，若其中某个单元发生问题，无法正常工作，则处于冗余状态的其它单元会发挥效用，可以保障电气自动化系统不会因为某个单元发生问题而受到影响。2.4容错系统稳定性保障容错性技术是指对船舶电气自动化系统运行异常问题的容忍水平，是一种对电气自动化系统运行异常问题的探测、定位、诊断、处置的技术。容错性技术主要涉及以下领域：1）检测系统异常问题，如果电气自动化系统发生了运行异常问题，借助容错性技术可以及时了解到故障特征，迅速地判断问题情况，并实施自动化隔离对策。2）控制系统故障，容错性技术在探测系统故障、定位系统故障性质和部位的基础上，把故障检测信号变成低电平信号，而后再传递给决策单元，使决策单元采取相应的方法解决问题，实现对系统故障的有效管理。容错性技术方法通常在启动备用机组、关停故障机组的情况下解决问题，避免故障范围扩大，以免干扰系统的稳定性。确保问题全部消除时，系统才能安排机组进入正常的工作状态。种类丰富的容错系统，也将逐渐应用在船舶电气自动化系统中，实际更有助于提高自动化系统应对故障的能力。利用存在于船舶上的容错保护技术，可以在第一时间内有效地检测并明确各大电气自动化控制系统内部出现的故障，一般都可以在较短的时间内就找到系统内部的故障，保证船舶内部的电气化系统更好地推动船舶运行。2.5电磁抗干扰屏蔽稳定性保障当前船舶建设速度快，其现代化特征也变得愈加鲜明，促使船舶上配置了多种智能电子器件。这些器件方便了船舶的运行，但是同时也不得不考虑其电磁兼容性。而且，由于船舶上大部分的设备都布置在同一个空间里，但因为内部空间相对有限，再加上恶劣的操作环境，故而装置设备非常容易受到电磁的影响，用于导航的装置，受到的干扰影响非常大，尤其在开启、关闭等操作期间受影响程度最高。当电气自动化系统在正常工作的环境中遭受电磁波影响时，可能会干扰到船只的正常行驶状态。为保证电气自动化系统的安全性，使其免受电磁干扰，在数模转换的电磁干扰中，大多数采用数模转换的专用接口、光电隔离技术。例如，一个PLC控制的自动化系统，对于PLC及其接口来讲，其采用的大部分是现场总线或者CAN总线连接，对于数字量和模拟量的转化就存在着一定的电磁干扰。所以现在PLC的接口多采用RS232，RS422，RS485，通过光电隔离来实现模拟信号与数字信号的转换。另外，改变传输介质，一般船舶自动化控制系统经常和遥控系统相结合，在这一情形下，信号输入、接收之间的用时会比较长。通常，信号输入装置会放在驾驶舱中，接收装置则放在机舱中，二者之间距离较远，所以信号必然会在输送传递过程中受到干扰。基于这一情况，可以灵活改进传输介质，借此减少信号受扰的概率，还可以将输入和输出电路分离，如此一来也可以有效减少电磁的影响。Reference[1]陈天雷.船舶电气自动化系统的稳定性保障技术分析[J].2021.[2]杜晨辉