船舶电气自动化系统的稳定性保障机制研究

杨勇,黄佳

摘要：随着电力自动化技术的迅速发展，船舶电力系统的自动化程度越来越高，尤其是现代通信技术和计算机技术的不断发展，使得船舶电力系统的自动化生产和处理日益受到重视。

关键词：船舶电力；自动控制；稳定；安全机制

引言：

船舶的电气自动化水平也有很大提高。船舶电气自动化的发展，既要提高技术水平，又要对现有的管理体制进行改进和升级，这对我国船舶电气自动化的发展起到了很大的促进作用。众所周知，在自动控制的情况下，设备能够在没有人的情况下独立运行，操作方便，管理方便，因此，对设备的稳定控制是一个重要的问题。

1.中国船舶电子控制技术发展状况

1.1船舶电力系统可靠性的实例研究

本项目为我公司研制的一款反铲挖泥船，它的工作原理是：DGPS、吃水传感器、挖掘机角度传感器、钢桩绞车转速传感器、液压油温度传感器、燃油压力传感器、阀门限位传感器、钢桩绞车限位开关等。为了保证本船的动力系统工作稳定，本公司对其进行了如下设计：首先，PLC控制系统的电源，采用UPS供电，当主配电盘AC220V（主用）发生故障后，蓄电池群（DC24V）逆变为AC220V，从而保证系统不会受到影响。第二种是角度传感器、钢桩台车限位传感器等，移动部分用软线连接，防止移动部分的电缆容易断裂。第三，在安装条件下，应尽量将传感器和测量设备的安装地点设置在不易受到机械损坏的部位，或者在安装时增设防护装置。

1.2运用CAN进行检测控制的电站系统

若要形成一个电站自动控制网络，那么将发电机组、控制台、检测微机3个节点一起挂在CAN总线上即可，通过电站自动控制网络然后将这一电站自动控制网络与这个船舶上另外一些控制网络连在一起以后就可以搭建起整个船舶的控制网络平台。

1.3安全可靠度的自动控制技术

为船舶电力自动化系统的安全和可靠度提供了许多可靠技术和设计，如 EMC设计、容错技术设计，目前已有很多的研究和设计。

1.3.1稳定的涵义

在工业上，电气自动化控制装置的稳定性指的是：其完成工作的速度和成果的质量，反映了其稳定性的程度。稳定性的要求相对较低，从设计系统到组件模块和零件，而在通常情况下，更易于维持设备的稳定性。为了更好的理解这些装置的稳定性，我们需要对其进行深入的研究，一般来说，所谓的“稳定”，就是指它是否能在一定的时间内，稳定的完成一项工作。

1.3.2稳定化

通常，电气自动控制都是事先设置好的，由操作人员根据所设置的程序来进行，从而保证了设备的稳定，并能由一名或几名工作人员来完成。作为全球第一大生产和制造大国，中国必须提高设备的稳定性，提高设备的制造能力，提高设备的质量，这是一个非常关键的问题。

2.船舶电力控制系统的稳定保证技术

2.1电力自动控制装置的概况

2.1.1工作环境的多样性，设备的使用和维修也有差异，不同的工业环境有差异，而设备的迅速发展使得设备的使用范围越来越广，从而产生了设备的工作环境。设备的当地气候、气象条件、工作环境的机械作用力和其空间内的 EMI是影响自动控制装置稳定的主要原因。此外，还有一些人为的原因，其中最重要的原因是工作人员的专业技能不足。电气工人的技术水平不高，会对设备的稳定造成很大的影响。

2.1.2控制装置的元器件质量不合格是造成设备可靠性的主要原因，制造设备元件的厂商数量众多，但多数企业的生产规模不大，缺乏相应的质量检测和监控系统，不能保证产品的元器件质量达到设计和制造的要求。而且，由于市场上的利益，某些设备制造商为了增加自己的利润，不惜牺牲产品的品质，不惜降低成本，这也是造成电气自动化控制装置稳定性差的主要因素。

2.1.3设备的使用寿命控制方法不正确，设备的工作环境和管理不善，都会对产品的使用寿命产生很大的影响。电力自动化系统是一种高度自动化的设备，有些设备管理者对其进行了麻痹大意的管理，再加上设备在工作条件复杂的情况下，很难达到设计寿命，并且在正常的设计年份内，经常会发生故障，对设备的稳定性造成很大的影响。

2.2提高控制装置的稳定性

2.2.1对设备的稳定性进行控制是保证产品性能和价值的关键，是用户最关心的一个因素。而稳定性是产品质量的关键因素，其稳定度的提高可以明显地改善产品的品质。

2.2.2稳定性可以提高产品在市场上的竞争力，一个产品能否赢得消费者的喜爱，一方面取决于它的功能能否满足购买者的需要，另一方面也取决于它的稳定性。在市场经济发展的今天，各个行业之间的竞争愈演愈烈，同一种型号、不同功能的产品也会随之出现，而在市场上，稳定才是决定市场竞争力的关键。控制装置必须具备较好的稳定性，才能减少安全事故，提高工作效率，并能有效地降低维修费用。

2.3储备冗余处理

该方法是在船舶电力自动化系统中增加并联装置，以保证其运行的安全性和稳定性。在船舶电气化系统中，为了确保系统的稳定运行，通常需要三个并联的性能相当的机组，以便在运行的同时，确保系统的安全稳定运行。

2.4错误处理技术

容错技术是指船舶电力系统在运行时，所产生的容错性能，其主要内容有：首先，检测系统的故障，是针对船舶电气化系统发生故障时，采用容错技术对其进行精确的定位，并自动分析其故障类型，并采取自动隔离措施，防止系统发生故障，从而影响到系统的安全工作。第二种是控制系统的失效，它是通过对控制系统进行分析，并对其进行分析和定位，并对其进行处理，以确保其安全、可靠地工作。

2.5EMI技术

绝缘变压器.分析表明，对舰船电力自动化系统产生的干扰源以交流电源为主。在对船舶的电力抗干扰方面，可以采用隔离变压器、对电力设备进行单独的电力供应，或将电力供应与船舶上的电力设施分离，从而达到对电力的隔离。同时，还可以通过交流变压器来滤除电源信号，并为自控设备供电，从而达到隔离供电干扰的目的。改变传送媒介。在舰船的电力自动化系统中，主要由远程控制系统来完成，而舰载控制系统的输入端通常位于舰桥的驾驶室，而接收端则通常位于舰船的机舱内，从而造成传输线的长度，从而干扰传输线的信号。RC吸附装置。RC吸收装置不会发生信号的突变，能很好的抑制 EMI，所以可以利用 RC吸收装置来吸收来自诸如继电器、接触器、电源开关等电子装置的干扰，因为当与这些电源装置接触时，由于电弧的存在，通常会引起 EMI，所以 RC吸收装置能够很好的抑制这种干扰。

3.加快船舶电气自动化系统的发展的策略

3.1新技术在智能领域的运用

航运在整个运输体系中占有举足轻重的位置，在未来的发展中，航运将成为主要的交通工具，而随着科技的发展，自动控制技术、电力技术、电子通讯技术等将会不断应用到船舶中，也为船舶电气自动化发展带来更大的前景。随着机电一体化的发展，电力的界线越来越模糊，而将人工智能技术引入到船舶电力自动化领域，将会对航运和造船业产生重大的影响。

3.2节能与高效技术在我国的应用

中国工业发展的一个新指标是节能和环境保护，而船舶电力产业也要逐步实现节能和高效。近年来，新材料、新工艺的不断涌现，为电子元件的研究提供了坚实的基础，随着节能减排的要求，船舶电器的使用效率将会得到进一步的提高，从而达到节能、高效、可靠的目的。如采用 PLC技术，不仅可以改善设备的安全性，而且还可以根据实际需要设定操作参数，大大提高了设备的工作效率。

4.结语

船舶电气自动化系统的可靠性保障技术对船舶的正常、稳定的运行具有十分重要的作用，它是一项复杂的系统工程，需要对船舶电气自动化系统的设计、生产以及运行的各个环节进行分析，并依据现有的技术对其进行分析，采用先进的信息技术、制造技术等有机的结合在一起，在实际船舶运行过程中，由于不同的船舶具有不同的性能，相应的自动化系统也应该不同，通过综合化的发展，才能有效的提高电气自动系统的稳定性与可靠性。

参考文献：

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[2]陆飞.探究船舶电气自动化系统可靠性的保障技术[J].山东工业技术，2015，07：35-36.

[3]新时期电气自动化的发展与应用探讨[J].马杰.中国石油和化工标准与质量.2019（03）