船舶电气自动化系统的稳定性保障机制研究

赵承志，戎 钰

船舶电气自动化系统的稳定性保障机制研究

赵承志1，戎 钰2

（1. 招商局金陵鼎衡船舶（扬州）有限公司，江苏扬州 225000；2. 江海职业技术学院，江苏扬州 225000）

船舶电气设备往往所处的环境较差，因此常常会受到各种干扰因素的影响，导致其各种故障问题的持续发生。对此，本文首先对船舶电气自动化系统的特征进行了分析；其次，又对其稳定性影响因素进行了探析；最后对其稳定性保障机制进行了研究，以此来为有关工作从业者提供参考与借鉴。

船舶 电气自动化系统 稳定性保障机制

0 引言

在船舶运行过程中，其电气设备往往会受到很多干扰因素的影响，尤其在电气自动化系统的应用之下。如果不能对这些干扰因素进行有效的控制，就会给电气自动化系统的稳定性产生很大的影响，究竟该如何促进其稳定性的提高，降低干扰因素的影响，正是本文的写作目的所在。

1 船舶电气自动化系统的特征

随着科学技术迅速的发展，船舶技术出现了很大的突破，从而使得当前船舶通信工具出现了很大的改变，船舶电气自动化系统也因此而得到了非常快的发展。比如，基本上能够实现对系统信息的自动化处理，并且还能及时地做出相应的紧急处理措施。就目前来看，船舶电子自动化系统主要有以下三大特征：

1.1 网络化

在当前网络信息技术快速发展的情况之下，总线技术与计算机技术已经逐渐结合在了一起，这就为船舶电气自动化的实现提供了相应的技术基础，并使其具备十分明显的网络化特征。在总线技术的应用之下，能够实现对不同信号线的有机整合，而通过整合起来的信号则能为其有关的部件提供信号通信。因此，在如今船舶电气自动化系统当中，能够借助于双层网的作用，对船舶系统进行更为有效的控制。所谓“双层网”，分别指的是控制网与数据采集网，这两者的整合应用能够在很大程度上提升船舶电气系统的运行可靠性以及稳定性。总的来说，在当前船舶电气自动化系统的作用之下，控制网常常采取的是冗余结构，所以也就使得船舶电气自动化系统形成了分布式的系统，这样就能为其整个系统的稳定运行打下坚实的基础[1]。

1.2 电子信息化

由于信息通讯技术的快速发展，才使得当前计算机操作就能实现对整个机械设备的控制，并且在信息传递的速度以及可视化方面也有很大的发展，这些都促进了其船舶自动化系统操作的流畅性以及可控性的提高。并且，在整个自动化系统不断完善的过程中，逐渐对原有的工序进行了简化，避免了很多重复且复杂的操作，从而促进了其自动化程度的不断提高。

1.3 综合化

如今电子信息技术在很多领域内都得到了十分广泛而深入的应用，并且随着未来的不断发展，电气设备的电子化技术以及组块式都会得到更好的发展，从而促进船舶电气自动化系统的不断完善。并且在这种电子化趋势的影响之下，传统电子自动化系统还会逐渐向多样性、全面性方向进行发展，使其整个工作效率变得更高，工作工程也会变得更为简洁。比如，在计算机信息系统的应用之下，工作人员只需要通过简单的信息化操作，就能完成对整个系统的控制，从而使船舶的操作变得更加简单。并且，借助于信息化的系统，还能使整个船舶电气系统的操作变得更为安全，工作人员往往只需要对电子屏幕上的按钮进行操作，就能实现对整个系统的控制，而这就为其综合化的发展提供了更为有利的保障[2]。

2 影响船舶电气自动化系统稳定性的因素

船舶所行驶的区域其自然环境往往比较复杂，会受到外界很多干扰因素的影响，除了温度与湿度的自然因素影响外，电磁波会给电气设备的稳定运行常常会造成很大的影响。同时，设备内部元器件的质量同样也是一个非常大的干扰因素。因此，想要确保船舶电气自动化系统的稳定性，需要对多种因素进行综合的分析与管理，下面是对其影响因素的具体叙述：

2.1 气候环境

船舶自动化系统应用过程中，会受到一些外界环境因素的影响，其中当属气候环境的影响较大。从气候环境的影响因素来看，包括有温度、湿度、气压等，而对电气设备产生主要影响的因素往往是温度。一旦所处的温度较高，电气设备的温升过度，就会使整个系统的正常运行受到影响，其设备的整体性能也会因此而逐渐下降，严重的甚至还可能导致内部元件出现损坏，阻碍其系统的正常运行。

2.2 机械因素

在船舶运行过程中，其电气设备往往会受到一些外力的影响，比如冲击力、震动力、以及离心力等，进而导致其参数出现改变，结构出现破坏，一些构件出现损坏等，从而对整个电气自动化系统的稳定性造成十分严重的影响。

2.3 电磁干扰

在自动化系统运行过程中，其周边环境电磁波会对电气设备的内部以及外部都产生干扰，比如会造成设备运行的噪音变得更大，对其运行的稳定性造成影响，严重的甚至会直接无法正常进行工作。除此之外，技术人员还可能在进行操作时出现一些失误，或者是维护与保养工作开展不到位的情况，这些也会对整个电气自动化系统的稳定性造成很大的影响。

2.4 元器件的质量

当前电气设备的元器件生产厂家也越来越多，元器件质量上往往会存在着很大的差别。尤其对于一些生产规模较小的企业来说，由于技术力量、资金力量较为薄弱，在质量管理方面也存在着一定的问题，从而导致在对零部件进行检查时常常会出现漏洞，或者检查不仔细的情况。并且相应的市场秩序也比较混乱，低价竞争的现象依然存在，从而导致其产品价格虽然得到了不断地下降，但是元器件地质量却越来越低，从而导致在使用寿命以及性能上很可能存在着问题，进而对电气自动化系统的运行稳定性造成很大的影响[3]。

3 船舶电气自动化系统稳定性的保障机制

所谓船舶电气自动化系统的稳定性，实际上就是指在一定的时间范围与空间范围内，船舶的电气自动化系统能够始终保持稳定的运行，而这也是船舶得到安全运行的重要保障。保障船舶电气自动化系统的稳定性，除了对于船舶的正常行驶有着积极的影响以外，对于其装卸环节、操作环节、以及管理环节都能带来十分重要的作用，而这也是我国船舶可持续发展的保障。下面是对船舶电气自动化系统稳定性的保障机制的具体叙述：

3.1 容错技术

船舶电气自动化系统往往在运行时不可避免地会发生一些故障，而无论是控制网的系统故障还是检测网的系统故障，都会对整个电气自动化系统的稳定运行造成影响。为了确保船舶电气自动化系统得到安全且稳定的运行，需要在其系统中应用容错技术，这样即便出现了一些小的故障，也不会对整个系统的有序运行造成太大的影响。

通过对容错技术的应用，能够在检测系统故障方面发挥出很大的作用，比如能够对故障的位置进行精准的定位，并且还能对其故障的类型进行自动的识别，并采取一些自动化隔离的措施，这样就能避免整个自动化系统因为故障而引起系统安全性降低的现象，并且对于故障的及时排除与维修也能发挥出积极的作用与效果。同时，在对整个船舶电气自动化系统进行故障控制与分析时，借助于容错技术还能实现根据故障的类型而采取相应的处理措施，这样就能增强整个电气自动化系统的可靠性，减少故障对其运行所造成的影响。

3.2 电力推进技术

电力推进技术的应用也能在很大程度上促进船舶电气自动化系统稳定性的不断提高，就目前的应用情况来看，这种技术往往分为两类，一类是CCV—交流无换向器电动机，另一类则是LCI—直流无换向器电动机。这两种技术能够同时应用到电气自动化系统之中。

3.3 电磁干扰技术

如上文所说，在电气设备运行过程中往往会受到一些电磁波的干扰，从而对整个系统运行的稳定性产生影响。所以在对电子自动化系统的稳定性进行维护的过程中，还需要积极采用电磁干扰技术，并借助于隔离变压器来发挥作用。通常来说，交流电源往往是影响船舶电气自动化系统稳定性的主要干扰源。因此，在对船舶电气设备采取抗干扰措施的过程中，需要采用隔离变压器，这样就能完成对电气设备的独立供电，即将船舶的强电装置与系统的供电装置相隔离开来，从而有效减少电流的隔离干扰[4]。并且通过交流变压器的应用，还能对电源信号进行过滤，以此来将电源进行干扰隔离。

3.4 储备冗余处理

储备冗余处理之所以对于船舶电气自动化系统的稳定性有着积极的影响，主要是因为它能够增加系统内的并联单元，从而为整个系统提供更为稳定的运行。比如，选取三台性能一致的机组进行并联，那么就能在很大程度上提升其运行的稳定性。而在这一过程中，不同的机组在运行时也是独立进行工作的，但是又相互配合，这样一来，也能促进整个电气自动化系统安全性的提高。

3.5 电磁兼容技术

船舶在水面上停泊，会受到天气以及气候环境的影响，进而产生一些电磁污染的问题出现。为了有效解决这一问题，需要通过采用电磁兼容技术来提高整个船舶电气设备的电磁抵御能力，为此，就需要确保整个船舶各项装置、设备的质量，并加强对设计环节的控制。具体来说，需要满足以下条件：

1）出现了干扰源

2）存在有传输介质

3）存在敏感的接受单元

因此，想要达到上述这些条件，就需要选择正确的元器件，尤其是需要重点关注控制干扰信号敏感的元件。

3.6 隔离变压器技术

如上文所说，对于船舶电气自动化系统的稳定运行来说，其最大的干扰因素就是交流电源。所以就需要通过一些有效的改造措施，对电气设备的变压器进行隔离，使其能够独自提供电能。或者还可以将供电设备与强电设备进行隔离，这样就能减少干扰。并且，通过交流变压器还能更为高效地对一些高频信息进行过滤，从而对干扰进行有效的排除[5]。

3.7 RC吸收技术

在船舶电气系统自动化发展过程中，想要实现其自动化的属性，往往需要关系到不同类型的电气装置，比如继电器、接触器等，但是这些装置非常容易产生电磁干扰的现象。因此，为了更为有效地解决这一问题，维护系统的稳定运行，就需要加强对RC吸收设备的应用。因为这一技术在使用过程中十分稳定，不会出现因为电压的变化而产生不稳定的情况，这样就能对电磁干扰现象进行有效的解决。

4 结语

综上所述，在如今信息化时代背景下，电子自动化系统的稳定对于我国船舶事业的发展十分重要。对此，需要通过容错技术的应用、电磁干扰技术的应用、电力推进技术的应用来促进其系统稳定性的不断提高。同时，还需要通过对不同技术的组合应用来为其电力自动化系统的安全稳定运行提供更为可靠的保障，从而促进我国船舶技术的不断发展。

[1] 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): 2.

[2] 钱益. 电气自动化控制设备的稳定性分析[J]. 数字化用户, 2017, (004): 46.

[3] 赵丹丹, 李艳鹏, 施明星.船舶电气自动化系统稳定性的保障技术研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2017, 000(019): 4106-4106.

[4] 翟树宏, 朱凯. 浅谈船舶电气自动化系统的稳定性保障技术[J].大科技, 2018, (032): 275.

[5] 徐业会. 基于船舶电气自动化系统稳定性的保障技术[J]. 工程技术(文摘版)·建筑: 00225.

Study on stability guarantee mechanism of marine electrical automation system

Zhao Chengzhi1, Rong Yu2

（China Merchants Jinling Shipyard(Yangzhou) Dingheng Co., Ltd, Yangzhou 225000, Jiangsu, China；Jianghai Polytechnic College, Yangzhou 225000, Jiangsu, China）

U665

A

1003-4862（2022）08-0068-04

2022-01-12

赵承志(1981-)，男，工程师。研究方向：船泊自动化。E-mail：836386430@qq.com