邱哲誉 刘本峰 陈峰

摘要：可靠性保障技术包含船舶自动化生产、设计等过程，加强各个环节之间的契合性和紧密性，对于优化船舶电气自动化系统至关重要。本文通过概述船舶电气自动化系统，围绕电力推进、监测与自动报警等方面探究船舶电气自动化系统可靠性保障技术，进而降低事故发生次数，提升船舶电气自动化系统的可靠性。

关键词：船舶系统;电气自动化;可靠性保障技术

0  引言

可靠性保障技术贯穿于船舶电气自动化系统的设计、使用、生产阶段，优化该技术可以减少船舶故障频率，为系统稳定、有序发展提供支持。因此，在船舶电气自动化系统中，有必要科学应用可靠性保障技术，实现系统的信息化、智能化、集成化，使设备完成信息共享，突出电气自动化管理的稳定性和可持续性。

1  船舶电气自动化系统概述

1.1 船舶电力系统结构

船舶电力系统包含输电、配电、发电、用电等内容，且电流包含直流和交流电。系统额定电压与电气设备型号、质量相关，电压等级包含直流和交流，其中直流电压分为24V、50V、250V、500V、1200V，交流电压包含24V、50V、250V、1000V、11000V，电压的选择对系统绝缘和安全维护工作较为重要。

1.2 船舶电气自动化系统特点

1.2.1 网络控制

网络技术、总线技术能为船舶电气自动化系统提供技术支持，其中总线技术可以合并多种信号线，在多部件、模块中拓展信息渠道，将设备进行相互连接，围绕冗余结构和分布设计方式突出系统的技术性和稳定性;网络技术具有多层次特性，可以完成多人同时操作，进而提升船舶电气自动化系统的工作效率，确保系统工作的稳定性。

1.2.2 电子信息化

电子技术的发展使得通讯技术逐渐优化完善，实现电子自动化系统中模块组态的多样性、灵活性和丰富性。依托通信技术、网络技术能够保证船舶电气自动化系统的平稳、高效运转，借助按钮下达操作命令，提升系统的自动化、智能化运行效率，但針对系统性能和结构等方面的差异性，建议进一步完成可靠性分析。

1.2.3 技术综合

将网络技术、信息技术、计算机技术和船舶电气自动化系统相结合，能够提升系统中电气设备的模块性和系统性，通过对系统结构进行灵活的组成和优化，科学调整船舶电气机动组态，完善电气自动化系统。

2  船舶电气自动化系统可靠性保障技术探究

2.1 电力推进技术

当前电力推进系统已经被广泛应用于多种船舶运行工作中，能够有效提升电气自动化系统的安全性和可靠性。船舶电力推进系统的划分可以围绕多种层面展开：其一，动力来源。将中速、高速柴油机、个别燃气轮机作为系统动力源，结合动力源的多种类型，将系统划分成燃气轮机和柴油机两种推进系统。其二，布置形式。依托电动机的布置结构能够将系统分为机舱类和吊舱类。其三，电源形式。将电力推进系统分为直流传动和交流传动两种，其中交流传动方式相较于直流传动速度较快，可以使电力推进技术功能拓展至直流传动领域，为船舶电气自动化系统的运行提供帮助。

交流传动技术和自动化系统相结合主要包含CCV（无换向器交流电动机）、LCI（无换向器直流电动机）两种传动模式。其中，CCV能够对变频器完成同步调速，实现系统交流-交流转换过程，虽然此模式容易受到输出频率的影响，但电动机由于一直保持低速状态，因此CCV模式可以提升船舶电气自动化系统的实用性和可靠性;LCI系统通过对变频器进行调节，实现交流-直流-交流的调速转换，且变频调速系统具有效率和精度高、调速范围大的优势。同时，船舶在调距和运行阶段，可以借助螺旋桨实现系统配合。例如，船舶在较窄的水道或者港口中机动航行时，主要利用交流推动机使系统向低速运转模式调整;若船舶在空间大、较为宽阔的海域上行驶，需要调整推动机至超同步、同步转换模式，确保系统稳定、安全运行。

2.2 监测与自动报警技术

机舱的自动监测报警系统可以全面准确地记录、显示数据，完成在线监测和自动报警过程，大大减轻工作人员的任务量，提升系统运行的安全性和可靠性。因此，若想满足船舶的自动化运行要求，应围绕以下几方面优化自动监测报警系统：第一，应用综合性自动化系统。该系统能够对故障进行科学的定位和排除，具备故障诊断、预报功能，降低系统事故发生率，提升系统的稳定性[1]。其二，开发DCS系统。若想对监测系统中的数据进行统一管理，需要对现场设备完成高效控制，借助微机控制系统及时报警。自动监测报警系统利用3层网络结构，在主站位置增加控制室，包含打印、界面显示等功能，同时在机舱中建立信息转发站、通讯站以及多种分站。通讯站可以将分站中数据进行汇总、分析、分类再传输到主站，其中分站监测时独立性较高，能够将通讯、计算机技术科学结合。

2.3 电磁干扰保障技术

由于系统运行中用到强电设备、导航仪，在启动过程中容易受到干扰，且传输线和静电场也容易受电源电磁干扰，影响系统正常工作。系统受干扰的主要原因是存在干扰源且接收单元十分灵敏，应用抗干扰技术可以防止系统免于无关电磁影响，工作原理是破坏或调整电磁干扰条件，并选择相关元件，对接收单元的灵敏度进行调整，具体操作内容如下：

2.3.1 分隔变压器

由于船舶在水上工作，电气自动化系统运行中容易受到极端、恶劣条件的影响，因此若想提升设备运行的稳定性，可以引进电磁兼容技术加强船舶电气抗干扰能力。在应用隔离技术时，借助参数和技术分析系统中因交流电源产生的电磁干扰情况，使用隔离变压器进行科学供电，通过干扰分析提升系统运行质量，确保强电装置和供电设置过程相互交错和独立。此外，建议利用交流变压器对船舶电气自动化系统进行过滤，降低系统抗干扰能力。

2.3.2 调整传输介质

转变传输介质是隔离干扰的关键方式，例如传播遥控系统中，系统的信息采集、向遥控中心输送数据的过程十分复杂且时间较长，部分信号从驾驶室发送到客户舱时受到电磁干扰，上传信息的效率和质量较低，进而影响自动传输系统的工作效率，因此通过转变介质，能够有效缩短传输距离和时间，将输入和输出电路相互分离，进而降低干扰问题对系统的负面影响。

2.3.3 应用RC吸收设备

依托自动化技术，可以在系统中科学应用多种电气设备，如电源开关、继电器等。当电源系统和电气设备处于连接状态时，系统在运行中容易被电弧影响，产生电磁干扰问题。因此可以借助RC吸收器，该设备稳定性较强，极少出现故障，能够有效控制电磁干扰问题。此外，建议利用电阻对电容进行控制，抑制电磁干扰情况。

2.4 容错技术

机舱系统包含敏感负载变量泵、柴油机、敏感负荷多路阀组、起升系统、行走系统、制动系统、蓄能器、转向系统等部件[2]。容错技术实际上是在机舱系统工作中，对于漏洞和故障的包容度，能够对故障完成预判断，进而自动启动保护功能，断开执行系统和控制系统，对系统指令进行自主隔离。容錯技术主要包含控制和监测两方面功能，当系统出现故障时监测系统会将故障信号转换成低电平信号，而监控系统可以精准定位故障区，全面综合分析故障性质，将数据传输到决策单元，并针对性解决故障问题，进而科学控制系统漏洞。例如，系统出现小范围故障，可以使用容错技术打开备用机组，降低工作负荷;若系统发生严重故障，容错系统会隔离传输信号，关闭系统故障延时装置，对漏洞进行修复。当系统完成修复后，应重启电气设备，确保系统安全和稳定。此外，当系统故障未顺利排除时，必须关闭机组，避免故障范围和影响的扩大而降低风险系数。

2.5 冗余可靠性保障技术

系统冗余设计主要对机组设备进行并联操作，这些设备具有相似的功能，当系统出现故障后，通过并联模式能够提升系统稳定性。例如，当前大部分船舶系统主要并联3组机组设备，使其中每一机组可以单独执行控制指令，若某一部分出现问题，只需要启动备用设备，或者调用其他机组进行相互备用和代替。同时，在应用冗余可靠性保障技术时，注意分开设置储备系统的单元，合理控制单元间的合作和独立关系，若某一单元出现故障，其他单元不会受到影响而停止运行，可以快速进入环境状态，保证船舶电气自动化系统运行的稳定性和可靠性[3]。

3  结论

综上所述，船舶电气自动化系统在运行中稳定性和安全性十分重要，因此有必要提升系统可靠性。通过优化可靠性保障技术能够加快系统自动化发展进程，实现船舶的平稳运行。因此，提升自动化系统稳定性和安全性的关键是可靠性保障技术，能够降低系统在运行中的人为、外界因素，提升运行可靠性。

参考文献：

[1]陶文胜.船舶电气自动化系统可靠性保障技术的应用分析[J].船舶物资与市场，2019（10）：49-50.

[2]李晓宇，高原，张建军，等.船舶电气自动化系统可靠性的保障技术研究[J].中国高新区，2018（06）：149.

[3]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（01）：114-115.