船舶电气自动化系统的可靠性保障技术分析

李启佳

摘要：在我国经济不断发展的背景下，航运行业在国家社会经济发展过程中占有的地位也在逐渐上升。船舶作为航运的重要工具，需要跟上时代发展需求，通过船舶电气自动化系统的应用对其自身的性能和技术不断地进行优化和升级。该文首先针对船舶电气自动化系统的应用价值进行了分析，然后针对可靠性保障技术在船舶电气自动化系统中的发展以及有效应用进行了探究，希望能够为我国船舶事业的发展提供有效的参考。

关键词：船舶电气自动化系统  可靠性保障技术  应用价值  发展方向  应用

中图分类号： U655    文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

现代船舶事业在不断发展的过程中，先进工业技术扮演着至关重要的角色。自动化系统在船舶运行过程中的有效应用不仅有助于船舶运行质量和效率的提高，而且还可以进一步优化船舶运行的安全性。因此，船舶电气自动化系统的应用效果直接关乎到航运事业的发展，需要相关企业加以重视，加大对其可靠性保障技术的研究力度，为船舶电气自动化系统的安全稳定运行奠定良好的基础。

1船舶电气自动化系统的应用价值

1.1船舶电气自动化系统的应用有助于船舶运行质量的提升

在航运行业发展过程中，船舶技术作为关键性技术需要顺应时代的发展潮流，加大对先进技术的引进力度和应用力度，比如：先进的自动化技术、自动化技术监测信息技术、网络技术等，对传统船舶技术不断优化，有效提高船舶的运行质量。船舶电气设备的自动化系统在船舶运行过程中扮演至关重要的角色，它主要包含3个部分：一是电子控制部分;二是电气设备部分;三是机械设备部分[1]。这3个部分的有机结合为船舶电气设备管理的安全稳定运行提供了有效的保障，促进船舶管理效能的最大发挥。

1.2船舶电气自动化系统的有效应用有助于船舶运行安全性的提高

在航运过程中，船舶作为重要的航运工具，安全性一直以来是备受关注的。在船舶电气设备管理过程中，电气自动化系统的有效应用可以充分发挥綜合性先进技术的价值和优势为整个系统运行的安全性、可靠性和准确性提供一定的保障，延长了船舶连续安全运行的时间。并且电气自动化系统可以通过各种技术的有效集成和应用全面控制船舶在运行过程中的关键安全环节，这不仅提升了船舶的运行速度和质量，而且还简化了操作的难度，让操作更加便捷。同时还提升了船舶的运行性能，最大限度地降低了由于人为因素导致风险发生的概率[2]。

1.3船舶电气自动化系统的有效应用有助于节省船舶运行的成本

在传统的船舶运行模式中，人力在船舶的操控起着主要的作用。而现代化的船舶运行模式中，电气自动化技术则代替了人力，发挥着至关重要的作用，通过专业化、模块化和系统化电气自动化系统的构建，实现了对船舶运行的自动化控制，大大减少了船舶在运行操作过程中对人力的需求和依赖，并且还在原来基础上对于船舶电气设备管理的稳定性和可靠性进行了不断强化[3]，这对于我国现代化船舶业的健康有序发展有着积极的推动作用。

2 可靠性保障技术在船舶电气自动化系统中的发展方向

2.1综合化技术在船舶电气自动化系统中的发展

随着科学技术的不断发展，船舶电气自动化系统在发展和应用的过程中也在不断地吸收一些前沿的科技成果，比如先进的计算机技术、先进的网络技术和信息技术等。这些现代化技术的有效应用对于船舶电气设备系统化和模块化的发展有着非常重要的价值和作用。因为船舶电气自动化系统的组成并不是一成不变的，它体现出了很强的机动性和灵活性，而综合化先进技术的有效应用能够促进船舶电气自动化系统得到不断完善，优化船舶电气自动化系统的运行效果。

2.2电子信息化技术在船舶电气自动化系统中的发展

近几年，在通信技术和电子信息技术的共同支持下，船舶电气自动化系统组态也实现了模块化发展，不仅呈现出了一定的综合化和多元化特征，而且还体现出了很强的灵活性[4]。船舶电气自动化系统在先进网络技术计算机和通信技术的支持下，通过简单的按钮就能够实现操作命令的下达，不仅提高了系统的运转效率，而且优化了系统的运行可靠性。由于船舶自身具有的结构和功能，在运行过程中与自动化系统相比具有很大的差异性，因此在未来船舶电气自动化系统发展过程中需要对其可靠性加大研究力度和分析力度。

2.3网络控制技术在船舶电气自动化系统中的发展

总线技术在应用的过程中可以通过信息通道的不断开辟有效聚集各种信号线，从而将各设备有效连接起来[5]。为了有效优化和提升自动化系统的技术性和稳定性，还可以在此过程中采用冗余结构形式或者进行分布式设计。在多元化发展的背景下，可以通过多人操作充分发挥网络技术的优势，进一步优化了自动化系统的应用效果，让系统运行更加稳定性、更加可靠。因此，网络技术数据技术和总线技术的有效应用，能够为船舶电气自动化系统的进一步发展提供有力的技术支持。

3可靠性保障技术在船舶电气自动化系统中的有效应用

3.1电力推动自动化系统对可靠性保障技术的有效应用

随着电力推进技术的应用越来越成熟，其在军事舰艇中的应用越来越广泛，在未来电力推进技术的应用具有非常广阔的发展前景。现阶段在我国科学技术不断发展的背景下，先进的电子技术以及相关的零部件在船舶电气自动化系统中的有效应用在一定程度上提升了系统的可靠性[6]。电力传动采用的技术形式也发生了很大的变化，它由传统的直流传动技术转变成为了具有极大应用优势的交流传动技术。在电力推进技术中交流传动技术作为其主流技术形式在船舶自动化系统中的有效应用，体现出了极大的优势和先进性。交流传动技术在船舶自动化系统中的应用主要表现出两种推动形式，一是直流无换向器电动机，此推进形式在应用的过程中通过对变频器速率的有效调节能够将交流、直流、交流进行交叉转换，此时要确保船舶的运行步调与调距螺旋桨保持一致。二是交流换向器电动机。此推进形式在应用过程中交流转换的实现主要依靠的是变频器速率的调节，这样可以关联到船舶的输出频率，此时要对船舶的运行深度进行及时有效的降低。一般船舶行驶在公海上时，船舶采用的推动机的转化模式可以是同步的，也可以是超同步的。当船舶行驶的狭窄位置时，比如：水道或者港口等相关位置，可以通过对船舶交流推行速度适当地降低为船舶电气自动化系统运行的可靠性和安全性提供有效的保障。图1为超导磁流体推进器。

图1超导磁流体推进器

3.2电磁兼容化系统对于可靠性保障技术的有效应用

船舶电气自动化系统在运行的过程中，为了能够保证电气设备稳定持续有效运行，其自身一定要具有很强的适应恶劣运行环境的能力。为了避免系统在运行过程中受到电气干扰，需要充分发挥电磁兼容保障技术的价值和优势，同时为了进一步提升船舶电气自动化系统的运行效率，优化船舶电气自动化系统在运行的稳定性和安全性，还可以通过改变介质的方式或者应用隔离技术来保障船舶电气自动化系统保持良好的运行状态[7]。

3.2.1隔离技术在船舶电气自动化系统中的有效应用

隔离技术在应用的过程中需要工作人员根据技术的相关参数以及具体的要求，采取科学化的方法对其进行灵活应用。首先，要分析和寻找电气化系统运行的干扰电磁来源，采取相关的处理措施来控制产生干扰源的交流电源，调节原有的供电设备，将其转变成隔离变压器，以此来达到提升船舶电气自动化系统运行效率的目的。同时还可以通过强电装置和供电装置的分别设置来阻止电磁源对船舶电气自动化系统的正常运行产生的相关干扰。此外，为了进一步削弱电磁给电气自动化系统的正常运行造成的干扰，还可以依靠交流变压器对电气自动化系统进行有效过滤，从而优化船舶电气自动化系统的抗电磁干扰能力。

3.2.2转换介质技术在船舶电气自动化系统中的有效应用

对电磁源产生的干扰进行隔离不仅可以采用隔离技术，而且还可以采用转换介质技术。一般船舶遥控系统主要是采集和传输相关的系统信息，不过系统信息在向遥控中心传输的过程中需要较长的距离和时间，在这个间隔中不免会有电磁波来干扰信号的传输，对船舶电气自动化的运输系统造成了一定影响[8]。而通过传输介质的有效转变可以有效屏蔽电磁干扰，在一定程度上缩短了信号传输的时间和距离间隔。并且介质转换技术的有效应用还可以对输入和输出进行有效隔离，进一步降低了电磁给船舶电气自动化系统带来的干扰。

3.3电磁容错系统中对可靠性保障技术的有效应用

可靠性保障技术的有效应用在一定程度上可以有效降低船舶电气自动化系统故障发生的概率，进一步优化船舶电气自动化系统的功能。因此，在电磁容错系统中可靠性保障技术也发挥着至关重要的作用和价值。电气自动化系统对容错保障技术的有效应用能够及时准确地检测出系统发生的相关故障和突发情况，对产生突发情况和相关故障的原因进行快速有效的分析，以最快的速度明确故障发生的具体位置，采取有效的处理措施进行解决，以免在故障和突发情况的影响下，导致船舶电气自动化系统出现不通程度的损坏，为船舶电气自动化系统的稳定可靠运行提供一定的保障。

3.4储备冗余系统对于可靠性保障技术的有效应用

为了确储备冗余系统良好稳定运行也需要发挥可靠性保障技术的优势。为了利用可靠性保障技术进一步优化系统运行的稳定性，需要将并联单元融入船舶电气自动化系统中。并为系统配置3台机组设备。一方面要确保配置的3台机组设备具有相同的功能，另一方面确保其在设计和操作方面具有一定的独立性，如果其中一个机组在运行过程中由于故障不能进行正常运行，那其他2台备用机组就可以代替该机组来保障船舶电气自动化系统的正常运行。此外系统还会采用分别设置的方式对各个储备的系统单元进行设置，各个系统单元在运行的过程中既可以独立运行和独立操作，又可以相互之间进行合作，成为彼此的储备系统。如果其中一个单元出现了故障，其他单元就可以发挥自己的作用和价值代替故障单元维持系统正常的运行状态，这样就可以有效避免船舶电气自动化系统在运行过程中由于故障而出现运行不正常的情况，有效地提升了船舶电气自动化系统的稳定性和可靠性。

3.5在机舱自动监测报警系统中可靠性保障技术的有效应用

机舱自动监测报警系统作为船舶自动化技术中非常重要的一项技术，它能够对船舶设备的运行数据进行详细记录，并对数据进行自动化监测和实时显示，排查里面出现的故障并进行报警。这项技术的有效应用不仅降低了工作人员的工作强度，而且还进一步提升了船舶电气自动化系统运行的可靠性，目前在船舶电气自动化系统中发挥着至关重要的作用。由于机舱自动化报警系统能够通过自身的自动化综合系统准确排查和诊断船舶电气自动化系统运行中出现的相关故障，这就在一定程度上有效地降低了故障发生的概率，对于系统稳定性的优化具有非常明显的作用。它所采用的DCS自动监测系统不仅能够实现系统数据和情报的收集管理和监测，而且还可以利用微机系统向工作人员发出警报，有效地提升了现场设备控制的稳定性。一般机舱自动监测报警系统主要设置了以下两个部分：一是控制室，设置在主站内，它能够显示和打印页面。二是分站，它设置在机舱内， 一方面负责转发信息，另一方面负责将信息由通信站传输到主站。各分站在监测信息完成任务的过程中是相互独立，互不干涉的，整个系统在运行的过程中作为一个有机的整体，将先进的计算机技术和通信技术在系统中进行了有机结合，为船舶电气自动化系统的稳定运行提供了有效保障。

图2为机舱自动监测报警系统图。

图2机舱自动监测报警系统

4结语

综上所述，船舶电气自动化系统在发展和运行的过程中，可靠性保障技术发挥着至关重要的作用和价值。为了促进船舶电气自动化系统在船舶运行过程中价值的最大发挥，确保船舶电气自动化系统运行的稳定性和安全性，需要加大对可靠性保障技术的研究力度和分析力度，并根据具体的情况对电磁推力自动化系统、电磁兼容化系统、电磁容错系统以及储备冗余系统、机舱自动监测报警系统进行科学合理的应用，不断优化船舶电气自动化系统运行的效果，为我国船舶业的健康稳定发展奠定良好的基础。

参考文献

[1] 李坤阳. 船舶电站自动化及远程监控系统的设计与实现[D].大连海事大学，2020.

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[3] 朱佳然，周欣花.船舶电气自动化技术应用及发展趋势探讨[J].科技资讯，2021，19（4）：32-34.

[4] 李怀景.关于对船舶电气自动化系统的可靠性保障技术的几点探讨[J].中国设备工程，2020（13）：198-199.

[5] 邹明文.试论船舶电气自动化系统的保障技术及其应用[J].珠江水运，2019（16）：105-106.

[6] 殷永生，刘海英，王滨.船舶电气自动化系统的故障检测与恢复方法优化[J].舰船科学技术，2019，41（2）：118-120.

[7] 曾祥富.基于船舶电气自动化系统可靠性的保障技术探究[J].中国水运（下半月），2018，18（1）：114-115.

[8] 柳一凡.基于AM系統下船舶电气软件设计及二次开发[D].大连：大连理工大学，2020.