船舶电气的发展及其设备故障的排除分析

任海兵

摘 要：随着科技的不断发展，船舶的科技含量也越来越高。电气自动化是船舶相关的重要技术，有了电气自动化技术的支持，船舶的各个系统更加稳定，操控更加便捷，安全性更有保障，所以电气自动化的发展对船舶事业有极大的推动作用。基于此，本文将深入探讨船舶电气自动化的发展和设备故障排除。首先简要介绍船舶电气自动化的发展现状，然后就电气自动化系统的组成以及典型的电气自动化技术做重点阐述，接着对船舶电气自动化的未来发展做出展望，最后就船舶电气自动化故障排除做出相关总结。希望本文的论述能够为相关从业者提供有效的参考和帮助。

关键词：船舶;电气自动化;展望;设备故障;排除

中图分类号：U662          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）01-0064-03

随着我国经济的不断发展，无论是船运的需求量，还是船舶的保有量，或者是船舶的科技含量，与以前相比都有非常大的提升。其中，电气自动化作为最重要的船舶相关技术之一，为推动船舶事业的发展做出了巨大的贡献。所以，探讨和研究船舶电气自动化的发展，尤其是进一步了解船舶电气自动化故障排除，具有非常重要的现实意义。

1船舶电气自动化的现状

科技的发展让各行各业都发生了翻天覆地的变化，船舶行业同样如此，最显著的特点体现在自动化程度不断提升，而人工作业比重大幅降低。在现代船舶运行的各个环节中，电气自动化都有着非常广泛的应用，并且以多种形式呈现出来。从管理到技术，自动化比重大幅提升，这也让船舶的整体运行有了更好的基础，使得船舶的稳定性、安全性、可靠性都得到了更好的保障，而且在不断提升的自动化水平的影响下，船舶设备的效率也得到了大幅提升[1]。

在自动化技术的支持下，船舶的行驶、装载、卸载、管理在很大程度上都实现了自动化，管理者只需要在总工作站就能够对相关情况有全面的了解，从而发出相应的指令，而这都是在一个整体化的、综合性的电气自动化系统的支持下完成的。正是因為这一系统得到了广泛的应用，使得船舶的相关操作和管理更加简便。当然，也正是因为电气自动化系统扮演着船舶运行中越来越重要的角色，所以必须要全面保障系统的可靠性和稳定性，一是要尽量保证系统不会出现故障，二是要在故障发生以后迅速将其排除，这对于船舶的稳定航行具有至关重要的意义。就当前电气自动化系统来看，在复杂系统的响应速度、系统稳定性、自动纠错等方面仍然离其更深层次的应用需求存在差距，这也是当前船舶电气自动化发展面临的重大障碍[2]。

2 船舶电气自动化系统的构成

在以上网络型的船舶自动化系统中，计算机系统具有三层的分布结构，分为上中下三层，下层由分布的控制装置和数据获取系统构成，直接控制机械设备，例如主机、发电机、各类泵组、电机、阀等，这些控制器应有相当快的速度、实时处理能力以及较高的可靠性，并且各控制器之间相互独立，互不影响;中层由检测控制系统组成，通过主CPU可以检测和控制下层任意一个分布的控制器;上层由船舶管理、分析、诊断系统组成，在中层处理和存储的数据根据要求传送至上层。

3 船舶电气自动化技术中的典型技术

随着电气自动化技术与船舶的结合程度越来越密切，电气自动化技术的应用范围也越来越广。就当前船舶电气自动化应用的典型技术来看，集中体现在以下两方面：一是电力电子技术应用于轴带发电和电力推进系统;二是CAN电站监控技术。其中，轴带发电技术与电力推进技术，以及自动化机舱技术等都是当今世界船舶研发最集中的领域，对未来船舶的发展和升级有重大影响。

3.1 电力电子技术

轴带发电是电力电子技术应用的重要方面，是推行船舶节能的重要方式。其详细技术就是，主机在正常运行状态下，结合航行的实际情况带动轴带发电机运行。当前，轴带发电已经有了较为广泛的应用，大多采用机械式或电气式两种恒频方式。在电气自动化元件的不断升级换代的推动下，今天的轴带发电系统，已经实现了全晶闸管逆变模式[3]。

电力电子技术应用于电力传动方面，同样意义非凡。一般情况下电力推进有两种模式，一为直流传动，二为交流传动。随着科技迅猛发展，交流调速的应用空间和性能优势越来越得以体现，逐渐成为了主流模式。

3.2 CAN电站检测技术

所谓CAN电站检测技术，实际上就是通过CANBUS将发电机组、控制台和检测微机等联系起来，将三者置于CAN总线，形成一个对船舶电站的自动控制系统，进而通过与船舶其他设备、控制网络的连接，实现对船舶设备的控制与检测[5]。这样一来，CAN网下的各个节点一方面具有对自身的测控功能，另一方面又能够以一个子控制区的身份对整个船舶实施控制检测。在构成CAN网的三个机构中，发电机组负责集成所有检测与控制功能，控制台负责接收测量结果;而检测微机则主要发挥其对节点的监控作用;如果在过程中发生异常或者出现故障，则迅速对其实施相应处理。

4船舶电气自动化的发展趋势

4.1 效率逐渐升高

从上世纪末开始，计算技术、信息技术的高速发展，对社会产生了极大的影响，可以说这种变革体现在社会的方方面面。在计算机技术和信息技术支持下，所有的功能、信息都能够实现数字化。这样就能够对功能有更加准确的定义，从而使信息处理效率得到大幅提升。对于船舶电气自动化技术来说，计算机的主要作用集中表现在以下两方面：一方面是发挥计算机的交互功能，以人机界面的形式，完成对船舶的全面监控，使工作人员随时能够对船舶实施检查，进而大幅提升船舶的效率和安全性。另一方面，在计算机控制下，自动化技术能够更大范围的取代人工作业，降低人工作业量，这对于生产效率的提升，工作压力的缓解都有非常积极的意义。总的来说，效率的提升，是船舶电气自动化技术发展的主要方向。

4.2 准确度逐渐升高

在信息化技术和网络技术快速发展的推动下，今天我们对设备的监控效率和监控能力都大幅提升。对于船舶来说同样如此，在计算机的有效协助下，我们能够对电气自动化设备实现更加精细化，更加全面化的监控。使设备通过有效的监控与信号反馈提升电气设备运行的精确度。

4.3 设备越来越完善

随着科技的不断进步，电气自动化技术在不断发展的同时，各种新材料的研发同样没有停止。在技术与材料的共同进步的推动下，电气自动化设备也将会不断更新换代。这些设备用在船舶上，将会使得船舶电气自动化设备的成熟度、安全性越来越强。先进的设备应用与实践，带来的直接影响是使用年限越来越久，使用便捷程度越来越高，功能越来越多，效率越来越高。设备的完善程度不断增加，将极大的推动船舶行业的快速发展。

4.4 系统可靠性越来越高

对于电气自动化设备来说，可靠性是至关重要的指标。随着PLC控制板逐渐取代原先的继电器等控制方式，自动化系统的可靠性和抗干扰能力得到了大幅的提升，加上PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可以及时发出警报信息，为自动化系统的可靠性又增添了一道保障。

5船舶電气自动化设备故障排除

5.1 故障排除原则

船舶电气自动化设备一旦发生故障，必须对其实施全面的检查和并对故障进行排除，只有确保设备完全正常以后才能够继续投入使用。通常情况下，电气自动化设备故障排除都必须要遵循以下的原则：先易后难、先动后静、先外再内。这样的故障排除原则有利于迅速找出问题所在并解决问题。具体来说，也就是先排查难度相对较低的设备，特别是常用设备;先排查运行状态下的设备;先排查船舶外部的设备。从而提高排查效率，迅速解决问题。

5.2 电气自动化设备故障排查步骤

第一步，对船舶的电气自动化设备展开全面检查，找出故障发生的位置;第二步，对照故障设备的说明书，研究设备相关的电气线路图;第三步，针对当前发生的问题展开分析，找出造成故障的确切原因;第四步，明确故障的具体位置、具体设备、具体元件;第五步，对元件进行拆卸，在这个过程中务必要做好标记，以免后续出现安装错误;第六步，安装新的元件后，对设备展开调试;第七步，重新运行整个系统，确认故障的是否排除。第八步，如果故障依然没有排除，则循环上面的步骤。

6 小结

综上所述，电气自动化应用于船舶事业中，对于推动船舶行业的发展起到了非常重要的作用。如今船舶电气自动化技术已经成为船舶技术中最重要的组成部分之一，然而，就当前船舶自动化应用的范围和深度来看，自动化设备的可靠性和稳定度还需要进一步提升。基于此，一方面要高度重视电气自动化故障的排查，另一方面要定期的对电气自动化系统的软硬件配置进行更新换代。

参考文献：

[1]金志威.电气设备自动化发展在船舶设备故障排除中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018（26）：7.

[2]刘田玉，祝慧钞.船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].电子世界，2019（10）：194-195.

[3]杨洋.船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].船舶标准化工程师，2018，51（05）：37-39.