船舶电气系统数字控制技术的应用探究

李松林1窦娜2

1身份证号码：12022219850121xxxx；2身份证号码：12010919800519xxxx

摘要：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。本文以数字控制技术应用为研究对象，在简要介绍电气自动化系统的基础上，探讨了在一次电源、二次电源、辅机结构中的应用。

关键词：船舶电气系统；数字控制技术；应用

1船舶电气自动化

1.1船舶电气自动化的特点

船舶电气自动化系统在整个船舶的安全可靠运行中起着至关重要的作用。船舶自动化主要是监控船舶主机、辅机、安保系统等重大设备进行自动化控制，其主要目的是保证船舶安全高效的运行，提供自动化水平，降低船员劳动强度，保证船员和设备的安全。船舶电气自动化系统将网络计算机、电子技术、信息化等融入其中，此外，将总线、数字化等技术也引进到船舶自动化系统中，使船舶电气自动化系统的集成化程度更高、联动性更强。促进了船舶综合自动化进程，使电气自动化、机舱自动化、机械自动化、导航自动化、装卸自动化等诸多系统融合在一起，而电气自动化就是综合自动化系统的核心。

1.2我国船舶电气自动化系统的发展现状

现阶段，我国通信技术、计算机技术快速发展，其在船舶仓储管理、货物装卸以及行驶等方面的应用越来越广泛，并且经过长期的实践和发展，逐渐形成科学、健全的应用体系，为船舶电气系统的自动化发展提供了良好的技术支持。船舶电子自动化系统的运用，既能够为航行作业提供可靠、有效的保障，又能够显著提高船舶设备管理水平和效率。我国自主研发众多船舶电气自动化技术，并且经过多年的发展，已经形成比较完善、健全的船舶电气自动化系统，为我国船舶行业的健康、长足发展奠定坚实的基础。

2船舶电气系统与数字控制技术

2.1船舶电气系统的组成

船舶电气系统主要由如下部分构成，船舶电源装置，船舶配电装置，船舶电力网，负载等，船舶电源装置是将机械能电能转化为电能的装置，船舶的电源装置主要指发电机、蓄电。

船舶配电装置，对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护、分配、转换、控制和检测的装置。根据供电范围和对象的不同可分为主配电板、应急配电板、动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。船舶电力网，是全船电缆电线的总称，作用是将各种电源与负载按一定关系连接起来。根据其所接负载的性质，可分为动力电网、低压电网、照明电网、应急电网和小应急电网等。负载：用电设备，按系统可分为以下几类：（1）动力装置用辅机如滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等；（2）甲板机械锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等；（3）舱室辅机生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等；（4）机修机械车床、钻床、电焊机和盘车机等。

2.2数字控制技术

数字控制技术在船舶电气系统中，主要是利用数字化的信息系统控制船舶的电气设备，实时监控船舶电气设备的运行状态，规避潜在的运行风险。船舶电气系统中的数字控制技术分为四个部分，首先是中央处理系统，其为电气系统数字控制的核心，全面处理信息系统输入端、检测端的电气信息，分析各项电气信息的目的，发送到执行部分并控制执行方式，其次就是上述的执行部分，执行部分接收来自中央处理系统的信息，根据信息的要求，控制船舶电气系统的运行，实现了电气系统的自动化，然后是监控部分，信息系统监控船舶电气系统的运行，提高电气系统的安全水平，最后是控制部分，数字控制技术中融入了大量的新技术，以计算机控制为主，自动化控制代替了船舶电气系统中的传统控制方法，实现精密、准确的控制操作，数字控制技术在很大程度上规避了操作错误。

3数字控制技术在船舶电气系统中的应用

3.1一次电源

船舶电气系统中的一次电源主要功能是将其他方式的能量变换为电能，比如发电机、原动机等。船舶电气系统一次电源存在一定的缺陷，表现为电压和电流的稳定性不强，所以，船舶的电气系统务必进行闭环自动控制系统的设计，以实现自动调节，规避电压和电流的变化所产生的电气系统的影响。过去利用模拟控制系统，主要是通过反馈技术来调节电质量的，这一过程会采集和电质量相关的某些参数，比如电压、频率、相位。可是这些参数容易受到外界因素的影响，所以，反馈技术完成波动电压调节的参数采集过程存在一定的难度。数字控制技术恰好可以弥补这一缺陷。数字控制技术将相关参数进行传递，发送到中央处理系统，船舶电气系统中央控制中心会自动收集并进行数据处理，并通过控制执行系统完成整个调控过程。数字控制技术中一次电源的利用不会发生时间推迟及影响情况，而且数字控制技术一次电源运用不是基于线性情况的前提下的，可以良好的应对各种的情况，针对不同情形作出精准的判断和控制，所以，数字控制技术提高了一次电源的稳定性。

3.2二次电源

数字控制技术在二次电源中的应用，体现在四个方面，分析如：（1）船舶电气系统配置了独立的电源结构，远航时无法高效率地补给电源能量，数字控制技术应用到二次电源中，促使二次电源具有电能变换的条件，可以在负载范围中不断的提供电能资源；（2）数字控制技术的应用，减少了二次电源中的电子设备，维护二次电源的可靠度，而且数字控制技术在二次电源中安装了反馈调节器，促使二次电源更加符合船舶电气系统的运行需求；（3）数字控制技术实现了二次电源的自动化，降低人工操作的工作量，深化微处理器的影响，改善二次电源中的功率变换，确保船舶电气实现智能化控制；（4）二次电源在数字控制技术的作用下实现了电磁兼容，具有稳定的抗干扰能力，既可以维护自身的稳定性，也能降低对其他设备的电磁干扰。

3.3辅机结构

船舶电气系统中的风机、泵机等都属于辅机结构，辅机结构实现了电能向机械能的有效转化，提供了船舶电气系统的效率。辅机结构对数字控制技术的应用，体现在变频调速上，变频调速降低了辅机结构的运行能效，减轻电气系统的负荷压力。变频技术的发展速度很快，积极利用数字控制技术，降低辅机结构中的无用功，同时保护船舶电气系统中的电网结构。辅机结构在船舶电气系统的运行过程中，经常会以散热的方式散失掉大量的能量，变频调速技术应用到辅机结构中，控制辅机结构的运行转速，转速随着船舶电气系统的需求发生改变，有效降低热量损失。变频技术自动化控制辅机的转速，从整体上提升辅机结构的节能水平，变频技术在辅机转速方面的精准控制，有利于实现船舶电气系统的高效性。

4结束语

综上所述，我国船舶事业的发展过程中，电气系统逐渐成为船舶体系中的核心。船舶电气系统中积极引入数字控制技术，改善电气系统的运行方式，优化船舶体系的运行。数字控制技术有利于把控船舶运行时的电气系统，根据船舶运行的需求，及时调整电气系统，体现数字控制技术的优势。船舶电气系统的自动化、智能化发展过程中，数字控制技术起到关键的作用，数字控制技术维护了船舶电气系统的稳定性，杜绝发生控制方面的问题。

参考文献

[1]李晓宇,高原,张建军,曾俊辉.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(06):149.

[2]胡丽.船舶电气自动化技术应用及发展趋势研讨[J].工程技术研究,2018(01):82-83.

[3]邹智曦,姚刚.船舶电气设备布置图数据生产化研究[J].船舶标准化工程师,2018,51(01):39-44.

[4]叶界平.数字控制技术在船舶电气系统中的应用[J].产业与科技论坛,2016,15(15):42-43.