電氣自動化在船舶中的的發(fā)展及故障的排除獲獎科研報告

電氣自動化在船舶中的的發(fā)展及故障的排除獲獎科研報告摘要：電氣自動化在船舶中的應用，對增加航運經(jīng)濟效益、保證航運安全、改善勞動環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率等方面都起到極為重要的作用。隨著我國船舶工業(yè)的電氣自動化程度和技術水平的提高，機電設備更加緊密地結(jié)合在一起，船舶實現(xiàn)了機電合一，船舶電氣自動化程度將得到進一步的發(fā)展，其技術亦將有更新、更好的突破。

關鍵詞：船舶;電氣自動化;應用技術;設備故障;發(fā)展趨勢

自動化技術在船舶電氣自動化領域中的應用具體體現(xiàn)在：電力電子技術在船舶軸帶發(fā)電和電力推進系統(tǒng)中的應用、CAN網(wǎng)絡在船舶電站自動化系統(tǒng)中的應用及船舶電站自動化系統(tǒng)可靠性保障技術的應用等。在船舶電氣自動化領域中，目前各國研究的重點集中在軸帶發(fā)電、電力推進和自動化機艙等方面，而且這一領域的任何進展都是自動化等技術綜合應用和交叉滲透的結(jié)果。

1.1電力電子技術的應用

電力電子技術在傳播中主要用在軸帶發(fā)電和電力推進方面。

1）軸帶發(fā)電機由主軸驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速隨主機轉(zhuǎn)速而變化，根據(jù)主機運行狀況和海況對軸帶發(fā)電機進行控制，其是船舶節(jié)能的主要裝置。目前，軸帶發(fā)電常用的恒頻方式可分為機械式和電氣式兩類，隨著電力電子器件的飛速發(fā)展，軸帶發(fā)電系統(tǒng)幾乎已全部采用晶閘管逆變方式。

2）從電力傳動角度看，電力推進系統(tǒng)可分為直流傳動和交流傳動兩大類。近年來，科技在不斷進步，致使交流調(diào)速得到迅猛發(fā)展，交流電力逐步實現(xiàn)了對直流推進的取代。在交流電力推進方式中，目前常用的有交流無換向器電動機（CCV）推進系統(tǒng)以及直流無換向器電動機（LCI）推進系統(tǒng)。

1.2CAN電站測控系統(tǒng)

我們通常把發(fā)電機組、控制臺和檢測微機作為CAN網(wǎng)絡的節(jié)點，三者一起掛在CAN總線上，形成一個電站自動控制網(wǎng)絡，并通過網(wǎng)絡與船上其他部分的控制網(wǎng)絡連在一起，構(gòu)成整個船舶的控制網(wǎng)絡平臺，同時，各節(jié)點本身又具有獨立的測控功能，又可作為一個“子控制區(qū)”來參與全船的控制檢測。其中，發(fā)電機節(jié)點集成了測量與控制功能;控制臺則接收各發(fā)電機節(jié)點傳送過來的測量結(jié)果，并根據(jù)這些結(jié)果與控制要求對各節(jié)點下達相應的控制指令;而檢測微機則是對各節(jié)點進行監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常問題、發(fā)現(xiàn)特殊情況，可及時予以處理。

1.3自動化系統(tǒng)可靠性保障技術

為確保船舶電氣自動化系統(tǒng)能夠進行更安全、更可靠的工作，一些發(fā)達國家還在此領域開展了可靠性技術的研究，如電磁兼容設計和容錯技術設計等，這些先進的技術與設計為我國船舶電氣自動化系統(tǒng)的運行提供了可靠保障。

2船舶電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著電氣自動化在船舶上應用的不斷深入以及其自身的發(fā)展不斷進步，如電力與電子、強電與弱電的難分難解，機電一體化使學科互相交叉滲透，以及人工智能和模糊技術的普及應用，這些都將使得電氣自動化在船舶上的應用范圍更加寬泛，其為船舶運行及發(fā)展帶來諸多便利和效益的同時，必將會對造船和航運業(yè)帶來重大變革。

2.1提高效率

網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)勢在于采用數(shù)字化和高層次的自動化技術，且具有圖像控制功能，這一方面，使得人機界面和對話效果良好，計算機所有功能選擇均能通過屏幕軟件按鈕直接完成，為系統(tǒng)監(jiān)控的綜合化提供了必要的基礎;另一方面，有助于更好地減少頻繁操作和減輕人員疲勞，把船員從環(huán)境惡劣的工作場合中解放出來，提高工作效率。

2.2設備完善

電氣自動化的發(fā)展，使得更多新一代的大功率半導體電力電子器件在材料、機理、理論、制造工藝和應用技術等方面得到研發(fā)與利用，其所取得的突破性進展，會使船舶設備進一步朝著更高、可靠、節(jié)能型方向發(fā)展，這為船舶機械、船艙、運作等方面提供了更快、更好、更方便條件的同時，亦將對船舶電力推進和輔機電力拖動技術帶來重大變革，二者互相促進、相輔相成。

2.3監(jiān)控準確

計算機、網(wǎng)絡、自動化技術的成熟，使船舶在駕駛、機艙管理和裝貨等方面實現(xiàn)了全盤計算機控制，同時亦將使船舶工業(yè)向著智能綜合自動化、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信導航、微機監(jiān)視、智能控制、船岸信息直接交流、全船自動化領域延伸得更加深入，這對提高系統(tǒng)或者全船整體可靠性具有積極的促進意義，從而最大程度提高船舶航行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

3船舶電氣自動化設備故障的排除

雖然，船舶電氣自動化程度在不斷提高，但受歷史和人為等多種因素的影響，其設備在長期的運作過程中不可避免地發(fā)生各種故障，做好設備故障的檢測、排除與維修，是保證船舶電氣自動化系統(tǒng)正常、可靠運行的關鍵。

3.1排除故障的步驟

對于一般的電氣設備故障來說，其檢查步驟大同小異：1）首先必須弄清故障現(xiàn)象;2）查看電氣線路圖和說明書（圖中標注的各種電氣符號在每本說明書的前幾頁都會詳細說明）;3）分析故障原因;4）確定檢查部位;5）拆卸元器件（拆卸之前各接線頭應做好標記）;6）確定故障;7）修理并排除故障;8）裝復試驗。

3.2排除故障的原則

對電氣設備故障的排除，應秉承先易后難（對設備比較容易檢查的部分先檢查）、先動后靜（對設備經(jīng)常處在運行狀態(tài)的部分先檢查）、先外部后內(nèi)部的原則進行排除、處理，這樣能夠使故障的檢查更加方便、快捷。

3.3排除故障的方法

對電氣設備故障的排除，可采用直觀法、比較法、短路法、經(jīng)驗排故法，并借助測試儀器，通過測量其電壓、電流或電阻進行分析判斷。而對于一些比較復雜的故障，要根據(jù)電氣系統(tǒng)原理圖，將原理圖與實物一一對照，了解系統(tǒng)各種動作工作原理的同時，實地察看，根據(jù)故障現(xiàn)象，仔細分析，列舉產(chǎn)生故障的各種因素，反復推敲，逐步推理查找。

另外，提高設備管理和維修人員的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)也是做好故障排除工作的重要方面。目前，較多的輪機員對船電知識相對欠缺，特別是對電氣設備故障的分析和處理能力較弱，因此，應利用一切機會，通過各種途徑使其學習、增強船電知識，尤其是通過電氣設備故障處理來提高實際的動手能力，這是盡快適應現(xiàn)在船舶機電設備管理的唯一辦法。