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浅谈船舶电气自动化系统的现状及发展

毕业论文 ziyuan 7个月前 (01-14) 187次浏览 已收录 0个评论

浅谈船舶电气自动化系统的现状及发展
摘 要:21 世纪以来,我国的电气自动化技术水平得到了较大提高,开始被广泛应用于军工业中,特别是船舶工业。电气自动化技术的发展影响着整个国家的工业生产,我国通过引进、借鉴国外先进技术和自主探索,电气自动化已经达到国际领先水平。笔者就我国船舶电气自动化的现状进行了分析,并对电气自动化系统的发展前景进行了简要探讨。相信随着科技的进步,我国的船舶电气自动化技术会有新的突破。
关键词:船舶;电气自动化系统;发展前景
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.005
0.引言  随着信息时代的到来,实现电力设备信息化和智能化成了船舶行业新的发展方向。在早期,船舶自动化主要是机场设备自动化,再到发展为航行自动化、动力定位自动化、装卸货物自动化、故障定位自动化,基本上实现了整个船体的自动化。但在网络技术、数字技术的发展下,传统的机电式控制船舶的控制方式已经被逐步摒弃,网络化、智能化、数字化的控制方式是新的技术潮流。如何将船体各个部分的自动控制系统集成为全船的电气自动化系统,如何加强我国电气自动化技术在船舶行业中的应用,是我国科研人员目前急需攻克的难题。
1.船舶电气自动化技术的现状概述  二十一世纪以来,计算机辅助设计技术、通讯技术、电子信息技术的日益成熟给船舶自动化的实现奠定了基础。由电子计算机对船舶驾驶、机舱管理和货物装卸进行自主控制,进而实现机舱自动化、航行自动化和装卸货物自动化为一体的综合的电气自动化系统,是船舶自动化需要达到的要求。  综合性强的船舶电气自动化系统通常由若干个分控制系统、两个主控的工作母站和若干个工作分站组成。通常情况下,一个主控工作母站设置在机舱控制室内,在驾驶室设置另一个工作母站。两个主控的工作母站必须完全独立,分别控制,必要时可以两者协同控制船舶。这样的好处是一方面可以让两个工作母站互为备用,当其中一个发生故障时,可以及时启用另一个工作母站以保证船体的正常运行;另一方面两者协同控制也大大提高了整体船舶自动化的准确性。由高速信息传输技术组成的综合网络是两个工作母站和其余分控制系统间进行信心交换的渠道,在这个网络中可以根据不同船舶的需要(监控、控制、运输等)连接一定数目和种类的工作分站。而分控制系统将根据船舶的实际自动化程度和用途而定,例如主机遥控、自动网络导航、负载控制、天气预警等。  目前电气自动化技术在船舶行业中的应用已经趋于成熟,国际上的著名船电产品公司(西门子、约克等)的技术处于世界前列。德国西门子公司的 SMOS MAC55 将程序分解为小型的只能控制单位,实现分片操作,这样的好处就是使电气自动化系统更加开放化,能够进行检测报警和故障诊断。另外在控制和机舱的管理方面的自动化程度也得到了极为显著的提高,如燃油系统、动力系统管理、自主导航系统等,也实现了自动控制燃油消耗、船体内液面的检测、货物装卸以及安全防卫功能。值得一提的是,SMOS MAC55 有整列的外端接口,可以实现其内部信息与其他电子计算机的互换,其船舶自主管理系统、无线通信系统可以通过无线电波与卫星进行联网,实现多端异地控制。
2.船舶电气自动化系统的发展方向  首先,电力系统综合化。如今电力设备已经逐步走向系列化、模块化,实现电力系统的综合化的好处就是能够灵活控制整个系统。计算机软件的发展为船舶电气自动化系统的综合化提供了基础,各种功能可以通过界面进行选择。当然,综合化的过程中免不了出现一些冗杂、无用的操作,因此设计人员需要对这些不必要的操作进行简化,根据船舶的性能需求实现综合化,这样能够保证全船整体的安全可靠性和建造的经济性。  其次,船舶电气自动化要向系统的网络化这方面靠拢,现场总线技术和数字化技术为电气自动化系统实现网络化提供了基础。各种信号线集合成了现场总线,它成为控制模块之间、电力设备与模块之间信息交互的通道,是一种基于互联网的现场设备与各个分控制系统之间双向数字通信的综合网络。  双层网络是现场总线常见的结构,即第一层实现数据采集和数据传送,第二层实现控制。通常控制网络采用冗余结构,以保证系统的稳定性、可靠性。另外又可以将整个船体的电力自动化网络系统分解成管道系统、自动监控系统、导航系统、定位系统、动力系统等若干独立的子网,以避免某处出现故障影响整个船舶运行的情况发生。电力系统网络化的优势在于,采用数字化和信息化的自动控制技术方便了整个船体的操控,减少了人工管理的投入,提高了工作效率,未来甚至可能出现一个人单独操控整个船体运行的局面。
3.船舶电气自动化的发展前景  航运作为我国的主要运输方式之一,其拥有着广阔的发展前景。电子电力技术、智能控制技术等的发展必将继续提高电气自动化在船舶行业中的应用程度。如 PLC 技术应用到电气自动化中,一方面可以使设备运行的安全性提升,另一方面可以根据实际的运转需要设置参数,避免了能源不必要的浪费,使得设备的运行效率得到提高。另外新材料、新科技的出现也为船舶行业引领了新的方向,未来电力设备的运行效率和使用寿命必将提升。
4.结束语  自动遥控系统、远程监控系统和电站控制系统是船舶电气自动化系统的三个主要组成部分,我国虽然能够自主生产以上各大系统,但与欧美等发达国家还存在着一定差距,具体表现在我国自主研发的电力产品精度不够高,使用寿命较低等。因此我国各船舶企业还需要在提升产品标准性、实用性以及后期产品维护等方面加大投资力度,以实现我国船舶电气自动化发展现代化、国际化的目的。除自动化电力设备研发外,船舶企业还应该升级信息管理系统,争取实现整船信息化管理。
参考文献
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[1]黄丞.船舶电气自动化的发展及其设计要点 [J].湖南农机 ,2013(01):67-68.
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[3]蒋文强 , 朱明晶.浅谈船舶电气自动化的发展及其设备故障的排除[J].科技传播,2011(08):89+78.

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