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船舶電氣自動化可靠性研究

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船舶電氣自動化可靠性研究

數(shù)字化技術以及總線技術的廣泛發(fā)展與應用船舶電氣自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡化提供了前提,尤其是總線,是各種信號線的集合,它可以為各個部件與模塊之間提供信號通道?,F(xiàn)場總線采用雙層網(wǎng),通常第一層是數(shù)據(jù)采集網(wǎng),第二層則是控制網(wǎng),為了更好地確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性,一般控制網(wǎng)要采用冗余結(jié)構(gòu),而且考慮多種因素,系統(tǒng)是一個分布式系統(tǒng)。船舶電氣自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡化課可以將各種層次的自動化技術代替人工操作,這樣提供了工作效率,而且更加利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運行。

船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障技術探究

為了確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行,很多國家進行了關于船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障技術研究,并取得了一定的成果,關于船舶自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術可以減少船舶發(fā)生故障的幾率,從而有效地提高了系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性,下面就船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障技術進行分析。

電磁干擾技術船舶由于自身的原因而具有一定的特殊性,主要表現(xiàn)為空間較小,船舶內(nèi)電氣設備的安裝空間很有限,而且電氣設備的工作環(huán)境比較惡劣,因此,在船舶的正常運行中,很容易受到電磁干擾等的影響。船舶在運行中,會經(jīng)常使用到導航儀器或者是強電設備,因此,在開啟或者是關閉的過程中很容易受到干擾,然后通過交變電磁場、靜電場以及傳輸線路等,極易被電源干擾,在如果船舶的電氣自動化系統(tǒng)在正常運行中受到電磁波的干擾,那么很容易對船舶的正常運行造成一定的影響。電磁干擾的條件主要是:有一定的干擾源;干擾源與電力系統(tǒng)之間存在傳輸介質(zhì);有靈敏的接收單元。船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性保障技術的一項重要技術就是電磁干擾技術,其原理是破壞這是三個條件中的任意一個條件,另外,選擇合適的元器件、較少元件的敏感度是一個重要的措施。船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術的工作原理如下:(1)隔離變壓器根據(jù)研究,交流電源是影響船舶電氣自動化系統(tǒng)的主要干擾來源,改善這一干擾的最好的方法就是對電氣設備隔離變壓器,實現(xiàn)獨立供電。另外,還可以將供電裝置與強電裝置分開,從而隔離干擾。船舶的電源經(jīng)過交流變壓器將高頻信號過濾掉然后再隔離變壓器,這樣可以為自控裝置提供獨立電源,以隔離干擾。(2)改變傳輸介質(zhì)關于電磁干擾技術,可以通過屏蔽干擾源或者是干擾設備兩個方法來進行解決,當然,改變傳輸介質(zhì)以破壞電磁干擾的其中一個條件也是一個很有效的方法。船舶電氣自動化系統(tǒng),由于是以船舶的遙控系統(tǒng)為主,這就使得信號從輸入到接收的時間與距離很長,一般說來,輸入部分是在駕駛室,而接收部分則是在機艙,這就使得傳輸路線很長,很容易受到電磁干擾。針對這一現(xiàn)象,可以通過改變傳輸介質(zhì)減少信號輸入的方法來屏蔽電磁干擾,同時,還可以將輸入與輸出電路分開,這樣也可以避免電磁干擾。(3)RC吸收設備船舶電氣自動化系統(tǒng)中,鑒于系統(tǒng)的自動化,因此,會涉及到很多的電氣設備,比如繼電器、接觸器以及電源開關等,因此,在接觸這些電源設備時,可以由于電弧等原因產(chǎn)生電磁干擾,在這種情況下,可以使用RC吸收設備,該設備不會應為電壓而產(chǎn)生突變原理,從而可以有效地抑制電磁干擾。除此之外,還可以利用電阻來限制電容,這樣也可以有效地減少電磁干擾現(xiàn)象。

儲備冗余處理船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障性技術中一項很重要的技術是儲備冗余處理技術,該技術是通過增設船舶電氣自動化系統(tǒng)中的并聯(lián)單元來保障自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行的一項技術。在船舶電氣自動化系統(tǒng)中,為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性,一般要開設三臺機組儲備,而且要確保每臺機組儲備的基本功能與設計大體上相同,這樣可以確保各個機組在獨立工作的同時互為備用,從而保障整個船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟性以及穩(wěn)定性。在一般情況下,船舶電氣自動化儲備系統(tǒng)內(nèi)部的工作單元和儲備單元是分開的,各個單元可以獨立工作,也可以合作,因此,從可靠性的保障技術方面來看,還可以將電氣自動化系統(tǒng)當作儲備系統(tǒng)來運行,在這種情況下,其中的任一個單元如果在運行中出現(xiàn)故障,那么另一個處于儲備狀態(tài)的單元則會進行工作狀態(tài),這樣可以更好地確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

容錯技術容錯技術指的是系統(tǒng)在運行過程中對出現(xiàn)的故障的容忍能力,容錯技術的內(nèi)容主要包括以下兩個方面:第一,檢測系統(tǒng)故障,如果船舶電氣自動化系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)故障的話,那么使用的容錯技術會及時而且準確的定位故障的性質(zhì),并且準確定位故障的位置,然后實行自動化隔離的措施,這樣可以避免故障對系統(tǒng)安全性的影響;第二,控制系統(tǒng)故障,容錯技術首先可以檢測系統(tǒng)故障,然后根據(jù)定位的故障的性質(zhì)與位置采取相應的措施,也就是在診斷出系統(tǒng)故障后及時處理故障,從而保證船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性與安全運行。在船舶電氣自動化系統(tǒng)中,對于故障的處理過程一般是這樣的,檢測故障,定位故障的性質(zhì)與位置,判斷故障單元,將故障的檢測信號轉(zhuǎn)為低電平信號,然后將故障送達決策單元進行處理,而在這一整個處理過程中,故障可以分為以下幾類,第一類故障,開啟備用機組,這樣可以有效地減少機組運行的負荷量;第二類故障,與第一類故障相同的一點是開啟備用機組,然后將出現(xiàn)故障的機組延時關閉,這樣可以很好將故障進行處理;第三類故障,將出現(xiàn)故障的機組停止運行,然后開啟隨時備用的機組。初次之外,在船舶運行中國,如果電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)第二類或者是第三類故障的情況下,要盡快的將機組停止運行,在順利的排除故障之后,再恢復機組的正常運行,否則,在故障沒有完全排除的情況下,不關閉機組容易導致故障事態(tài)擴大化,不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

電力推進技術電力推進技術也是確保船舶電氣自動化系統(tǒng)可靠性的保障技術,之前,該技術僅僅局限于小型船舶中使用,但是隨著計算機技術、電子技術以及電子器件的發(fā)展,電力推進技術得到了進一步的發(fā)展與廣泛的使用。電力推進技術依據(jù)電力傳動的角度可以分為交流傳動與直流傳動兩大類別,近年來,交流傳動技術發(fā)展迅速,而且在交流調(diào)速技術的推動下,交流電力系統(tǒng)逐漸取代了直流傳動技術,并且在保障船舶電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行中起到了很好的效果。交流電力技術在電氣自動化系統(tǒng)中的應用主要分為兩種推進系統(tǒng),LCI—直流無換向器電動機以及CCV—交流無換向器電動機。LCI推進系統(tǒng)主要是通過變頻器的同步調(diào)速來實現(xiàn)交流到直流再到交流的同步調(diào)速,在這個過程中,船舶運行與調(diào)距螺旋槳相互配合來進行工作。在船舶的運行中,如果需要船舶在港口或者是狹窄的水道上機動航行,這時可以將交流推動機調(diào)整為低速運轉(zhuǎn)的狀態(tài),如果船舶是在公海上航行,那么就可以將推動機調(diào)整為同步或者是超同步轉(zhuǎn)換狀態(tài)。而另一系統(tǒng)—CCV系統(tǒng)是通過變頻器的同步調(diào)速實現(xiàn)交流到交流的轉(zhuǎn)換,并最終構(gòu)成交流調(diào)速運行系統(tǒng)。交流—交流的情況在一定程度上會受到輸出頻率的影響,但是在此情況下,電機是低速運行的,因此,這種形式在船舶電氣自動化系統(tǒng)中更具實用性。

結(jié)語

船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性保障技術是一項復雜的系統(tǒng)工程,涉及到船舶電氣自動化系統(tǒng)的設計、生產(chǎn)以及運行的各個環(huán)節(jié),船舶電氣自動化系統(tǒng)的保障技術對船舶的正常穩(wěn)定運行具有重要的意義,因此,在應用這些技術之前,一定要做好相關的檢測工作,找出薄弱環(huán)節(jié)逐個攻破,這樣可以更好地確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。為了更好地提高船舶電氣自動化系統(tǒng)的可靠性,國內(nèi)外已經(jīng)對其保障技術加大了研究的力度,我們相信,在大家的努力下,船舶電氣自動化系統(tǒng)將會更加穩(wěn)定與可靠。

作者:沈松斌單位:浙江海洋學院機電工程學院

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