摘要：随着我国经济的快速发展，船舶等交通设施建设日益完善。目前，各国对于船舶电气自动化的研究主要集中于电力电子技术、自动监测报警技术、可靠性保障技术等方面，这些领域的任何技术进步和发展都将对船舶事业的发展起到巨大的推动作用。
关键词：船舶电气；自动化技术
引言
随着信息时代的到来，实现电力设备信息化和智能化成了船舶行业新的发展方向。在早期，船舶自动化主要是机场设备自动化，再到发展为航行自动化、动力定位自动化、装卸货物自动化、故障定位自动化，基本上实现了整个船体的自动化。但在网络技术、数字技术的发展下，传统的机电式控制船舶的控制方式已经被逐步摒弃，网络化、智能化、数字化的控制方式是新的技术潮流。如何将船体各个部分的自动控制系统集成为全船的电气自动化系统，如何加强我国电气自动化技术在船舶行业中的应用，是我国科研人员目前急需攻克的难题。
1船舶电气自动化技术基本的特点
1.1涉及的范围多，较为综合化
由于计算机技术的不断兴起，船舶电气化发展越来越综合化，在船舶中要对不同的电气进行控制，就可以采用计算机技术，而后将其进行整合，使其处于同一个界面，而且通过合并后的界面能够对全部的电力系统进行控制，这样能够对整个船舶电气进行综合控制，以防止在遇到突发事故时，难以将问题很好的解决。
1.2网络化
船舶电气自动化系统的网络化是由总线技术及计算机技术的支持，选用可以模块之间或为不一样的部件提供信号通信，还可以将各种信号线调集在一起，因此在船舶电气体系中，通过双层网对船舶电气自动化系统进行操控，一般情况下，第一层是数据搜集网，第二层则是控制网，是确保船舶电气自动化技术可靠性及稳定性的关键，船舶系统的控制网只有选择了冗余结构，形成了一个分布式系统。才能够保证船舶系统的稳定性和安全性。
2船舶电气自动化关键技术
2.1电力电子技术
2.1.1轴带发电
轴带发电技术是利用发电机主轴进行驱动，依据主机的工作状态来调整和控制轴带发电机的一种技术。如今主流的轴带发电系统均使用晶闸管逆变方式。为更好地发挥节能降耗效果，研究人员开发了T/G与S/G相组合的SSG系统，其中S/G借助静止变频器和电网连接在一起。若船舶电力消耗过高，T/G无法满足要求，则S/G充当发电机，对船舶电网进行补充供电。若电力消耗较少，功率闲置较多，则S/G充当电动机，利用电网能源来协助主机推进。需注意的是，在S/G系统中，发电机的任何输出活动都要经过变频器的控制与调节，故必须采用大功率的电力电子器件。而现阶段的变频器存在造价高、体型庞大、功率因数低等问题，为解决这些问题，异步轴带发电机技术通过双馈异步电机转子频率补偿来稳定频率和电压，节能效果十分显著。
2.1.2电力推进
以往电力推进技术仅用于小型船舶之中，但随着技术的不断发展，如今电力推进在大型船舶中也有所应用。船舶电力推进系统的类型比较多样：按照动力来源的不同，可分为柴油机式和燃气轮机式；按电机布置形式，可分为机舱式与吊舱式；按传动方式的不同，可分为交流传动推进和直流传动推进两种，其中交流传动推进是近几年发展的主要方向，原因在于交流传动更能保证系统的稳定性。
2.2自动监测报警技术
机舱自动监测报警技术能够实时地对电气设备的运行状态进行监测、记录及警报，可以有效降低轮机员工作强度，同时大大提高船舶电气自动化系统的稳定性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前自动监测报警技术发展方向有：一是引入自动化综合系统，以更加准确及时地发现并排除故障，提高系统稳定性。二是研发DCS自动监测系统，对监测采集的数据信息进行集中管理，这样既能在微机控制系统中进行报警显示，又可以控制各电气设备的稳定运行。DCS自动监测系统由三层微机网络组成，其中主站位于控制室，具有界面显示、打印等功能，而通讯站、信息转发站及各类分站等设置在机舱中，各分站分别具有独立的监测功能，所监测到的数据信息经信息转发站发送至主站，从而实现了计算机、控制、通信三者的有机结合。
2.3可靠性保障技术
2.3.1电磁干扰技术
电磁干扰是影响船舶航运的重要因素，尤其是一些导航仪器与强电设备在启停瞬间对电磁干扰十分敏感。电磁干扰的产生需要具备三个条件，一是干扰源，二是将电磁干扰导向电力系统的传输介质，三是对电磁敏感的接收元件，只要破坏上述条件中的任意一个，就可以有效屏蔽电磁干扰，具体的方法包括消除干扰信号、隔离干扰源、切断电磁传播路径等。例如，采用独立的供电设备，并设置相应的滤波装置，对高频干扰信号进行过滤，可以有效解决交流电源所带来的电磁干扰问题。再比如，通常电气自动化系统的信号输入部分设置在船舶驾驶室，而信号接收部分则设置在机舱中，两者之间的信号线路较长，容易受到电磁干扰，对此，建议采用电磁屏蔽性能较好的传输介质，也可以将遥控系统的输入、输出信号分开，均对解决电磁干扰有较好的效果。
2.3.2储备冗余处理
储备冗余技术通过增设并联单元的方式来提高船舶电气自动化系统的可靠性与稳定性。在船舶电气自动化系统中，通常需要开设三台机组储备，且各机组储备的设计功能基本一致，以确保各机组既能够独立运作，又能够相互备用。正常情况下，船舶电气自动化系统中的工作与储备单元是彼此分开的，各单元既能够独立运作，也能够相互合作，若其中任一单元在运作期间发生故障，则储备单元可立即进入工作状态，从而大大提高了船舶电气自动化系统的安全性与稳定性。
2.3.3容错技术
容错技术是指提高系统的故障容忍能力的一种技术，具体涉及两方面：一是故障检测。当船舶电气自动化系统发生运行故障时，利用容错技术能够第一时间定位故障性质、位置，并予以自动化隔离，从而将故障影响控制在一定范围之内，确保系统整体的安全性。二是故障控制。当容错技术检测到系统故障后，能够自动得出故障诊断结果，并根据诊断结果采取相应的处理措施，以确保电气自动化系统的安全可靠运作。故障处理具体流程如下：故障检测→分析故障性质及位置→确定故障单元→将故障检测信号转换为低电平信号→将故障交给决策单元处理。而根据故障类型的不同，又有以下几种不同的处理策略：I类故障，启用储备机组，降低故障机组负荷量；II类故障，启用储备机组，同时将故障机组延时关闭，以便进行故障处理；III类故障，关闭故障机组，并启用储备机组。需注意的是，当出现II、III类故障时，机组在停机的同时会生成一个阻塞信号，在该信号消除之前，机组无法接受新的启动指令。因此，必须在排除故障之后，通过相应指令来擦除阻塞信号，方能使机组恢复正常，这样能够有效避免故障扩大，提升系统整体的安全稳定性。
结语
总之，在船舶电气自动化技术运行时，为了使得传播的信息更为安全可靠，则使用的保障技术要足够的可靠。所以，将这些保障技术具体运用到该系统中后，更要做好设备的测试、检验工作，将系统中存在的薄弱环节找出来，并对其进行分析，探讨出相应的解决措施，基于此才能更好的确保船舶的电气自动化技术足够可靠。
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论文作者:刘海丰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：船舶论文; 故障论文; 技术论文; 电气论文; 机组论文; 自动化系统论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第7期论文;