电气自动化在船舶中的的发展及故障的排除

李建程 唐颖

摘要：电气自动化在船舶中的应用，对增加航运经济效益、保证航运安全、改善劳动环境，提高劳动生产率等方面都起到极为重要的作用。随着我国船舶工业的电气自动化程度和技术水平的提高，机电设备更加紧密地结合在一起，船舶实现了机电合一，船舶电气自动化程度将得到进一步的发展，其技术亦将有更新、更好的突破。

关键词：船舶;电气自动化;应用技术;设备故障;发展趋势

自动化技术在船舶电气自动化领域中的应用具体体现在：电力电子技术在船舶轴带发电和电力推进系统中的应用、CAN网络在船舶电站自动化系统中的应用及船舶电站自动化系统可靠性保障技术的应用等。在船舶电气自动化领域中，目前各国研究的重点集中在轴带发电、电力推进和自动化机舱等方面，而且这一领域的任何进展都是自动化等技术综合应用和交叉渗透的结果。

1.1 电力电子技术的应用

电力电子技术在传播中主要用在轴带发电和电力推进方面。

1）轴带发电机由主轴驱动，其转速随主机转速而变化，根据主机运行状况和海况对轴带发电机进行控制，其是船舶节能的主要装置。目前，轴带发电常用的恒频方式可分为机械式和电气式两类，随着电力电子器件的飞速发展，轴带发电系统几乎已全部采用晶闸管逆变方式。

2）从电力传动角度看，电力推进系统可分为直流传动和交流传动两大类。近年来，科技在不断进步，致使交流调速得到迅猛发展，交流电力逐步实现了对直流推进的取代。在交流电力推进方式中，目前常用的有交流无换向器电动机（CCV）推进系统以及直流无换向器电动机（LCI）推进系统。

1.2 CAN 电站测控系统

我们通常把发电机组、控制台和检测微机作为CAN网络的节点，三者一起挂在CAN 总线上，形成一个电站自动控制网络，并通过网络与船上其他部分的控制网络连在一起，构成整个船舶的控制网络平台，同时，各节点本身又具有独立的测控功能，又可作为一个“子控制区” 来参与全船的控制检测。其中，发电机节点集成了测量与控制功能;控制台则接收各发电机节点传送过来的测量结果，并根据这些结果与控制要求对各节点下达相应的控制指令;而检测微机则是对各节点进行监视，一旦出现异常问题、发现特殊情况，可及时予以处理。

1.3 自动化系统可靠性保障技术

为确保船舶电气自动化系统能够进行更安全、更可靠的工作，一些发达国家还在此领域开展了可靠性技术的研究，如电磁兼容设计和容错技术设计等，这些先进的技术与设计为我国船舶电气自动化系统的运行提供了可靠保障。

2 船舶电气自动化系统的发展趋势

随着电气自动化在船舶上应用的不断深入以及其自身的发展不断进步，如电力与电子、强电与弱电的难分难解，机电一体化使学科互相交叉渗透，以及人工智能和模糊技术的普及应用，这些都将使得电气自动化在船舶上的应用范围更加宽泛，其为船舶运行及发展带来诸多便利和效益的同时，必将会对造船和航运业带来重大变革。

2.1 提高效率

网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术，且具有图像控制功能，这一方面，使得人机界面和对话效果良好，计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成，为系统监控的综合化提供了必要的基础;另一方面，有助于更好地减少频繁操作和减轻人员疲劳，把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来，提高工作效率。

2.2 设备完善

电气自动化的发展，使得更多新一代的大功率半导体电力电子器件在材料、机理、理论、制造工艺和应用技术等方面得到研发与利用，其所取得的突破性进展，会使船舶设备进一步朝着更高、可靠、节能型方向发展，这为船舶机械、船舱、运作等方面提供了更快、更好、更方便条件的同时，亦将对船舶电力推进和辅机电力拖动技术带来重大变革，二者互相促进、相辅相成。

2.3 监控准确

计算机、网络、自动化技术的成熟，使船舶在驾驶、机舱管理和装货等方面实现了全盘计算机控制，同时亦将使船舶工业向着智能综合自动化、全球定位系统、卫星通信导航、微机监视、智能控制、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更加深入，这对提高系统或者全船整體可靠性具有积极的促进意义，从而最大程度提高船舶航行的安全性、可靠性和经济性。

3 船舶电气自动化设备故障的排除

虽然，船舶电气自动化程度在不断提高，但受历史和人为等多种因素的影响，其设备在长期的运作过程中不可避免地发生各种故障，做好设备故障的检测、排除与维修，是保证船舶电气自动化系统正常、可靠运行的关键。

3.1 排除故障的步骤

对于一般的电气设备故障来说，其检查步骤大同小异：1）首先必须弄清故障现象;2）查看电气线路图和说明书（图中标注的各种电气符号在每本说明书的前几页都会详细说明）;3）分析故障原因;4）确定检查部位;5）拆卸元器件（拆卸之前各接线头应做好标记）;6）确定故障;7）修理并排除故障;8）装复试验。

3.2 排除故障的原则

对电气设备故障的排除，应秉承先易后难（对设备比较容易检查的部分先检查）、先动后静（对设备经常处在运行状态的部分先检查）、先外部后内部的原则进行排除、处理，这样能够使故障的检查更加方便、快捷。

3.3 排除故障的方法

对电气设备故障的排除，可采用直观法、比较法、短路法、经验排故法，并借助测试仪器，通过测量其电压、电流或电阻进行分析判断。而对于一些比较复杂的故障，要根据电气系统原理图，将原理图与实物一一对照，了解系统各种动作工作原理的同时，实地察看，根据故障现象，仔细分析，列举产生故障的各种因素，反复推敲，逐步推理查找。

另外，提高设备管理和维修人员的专业技能和综合素质也是做好故障排除工作的重要方面。目前，较多的轮机员对船电知识相对欠缺，特别是对电气设备故障的分析和处理能力较弱，因此，应利用一切机会，通过各种途径使其学习、增强船电知识，尤其是通过电气设备故障处理来提高实际的动手能力，这是尽快适应现在船舶机电设备管理的唯一办法。

4 结论

随着时代进步、科技发展，将有越来越多的船舶及其配套系统的电气自动化领域不断向集机械自动化、装载自动化、航行自动化、机舱自动化等于一体的多功能全船综合自动化层次发展，从而实现全船智能管理，保证了船舶更加经济、安全、可靠的操作和运行。