船舶電氣自動化技術

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　　船舶電氣自動化技術【1】

　　摘要：電氣自動化技術是支持船舶運行的主要技術類型，支撐著整個船舶系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，電氣自動化系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性直接影響著船舶的航行質量，因此，必須加大船舶電氣自動化技術的研究力度，維護船舶的安全。

　　文章首先分析了船舶電氣自動化技術的類型，然后分析了其未來的發(fā)展趨勢。

　　關鍵詞：船舶系統(tǒng);船舶運行;航行質量;電氣自動化技術;船舶安全

　　1 船舶電氣自動化技術研究

　　要想使船舶電氣自動化系統(tǒng)能夠高效、持續(xù)發(fā)揮作用，就要加強電氣自動化技術的研究，以此來控制故障問題的發(fā)生概率，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

　　對于船舶系統(tǒng)來說，主要的電氣自動化技術包括以下方面：

　　1.1 軸帶發(fā)電技術

　　船舶屬于高能耗的水上交通工具，其燃料成本占總成本的一半以上，所以，必須加大節(jié)能技術的研發(fā)力度，其中軸帶發(fā)電技術就達到了這一目標。

　　軸帶發(fā)電機主要通過主軸來啟動，主軸跟著主機轉動并逐步改變速度和頻率。

　　通過觀察主機運行情況、航行水域特點等來調(diào)控軸帶發(fā)電機。

　　通常選擇機械式恒頻與電氣式恒頻，特別是電氣元件的不斷升級發(fā)展，當前晶閘管逆變模式被廣泛應用于軸帶發(fā)電系統(tǒng)。

　　近年來，節(jié)能技術又獲得了全新的發(fā)展，廢氣透平發(fā)電機引入其中，同軸帶發(fā)電機一道共同進行優(yōu)勢互補，打造出SSG系統(tǒng)，此系統(tǒng)憑借靜止變頻器同電網(wǎng)連接在一起。

　　當船舶航行運轉耗能上升，廢氣透平發(fā)電機無法發(fā)揮有效作用時，軸帶發(fā)電機則發(fā)揮供電供能作用;相反，船舶能耗逐漸降低，有余下的功率，那么軸帶發(fā)電組則充當電動機來通過船舶電網(wǎng)獲得能量，為主機運行提供動力，推動主機的持續(xù)運行。

　　靜止變頻器中的兩組晶閘管在整流與逆變狀態(tài)下都能發(fā)揮作用。

　　如果軸帶發(fā)電機發(fā)揮供電供能作用，變頻器就能把軸帶發(fā)電機的輸出變成恒頻輸出。

　　當軸帶發(fā)電機處于電動機模式下，變頻器就會充當變頻調(diào)速設備，因為發(fā)電機的一切輸出功率都要途徑變頻器來運輸，所以必須選擇功率較大的電氣元件。

　　因為變頻器占地空間大、成本高，同時功率因素較低，這樣就對傳統(tǒng)的軸帶發(fā)電機系統(tǒng)進行了改造、升級與優(yōu)化，異步軸帶發(fā)電機產(chǎn)生了。

　　異步軸帶發(fā)電機系統(tǒng)主要依靠雙饋異步電機轉子頻率補償?shù)募夹g方法來維持恒頻穩(wěn)壓，通過計算機系統(tǒng)來控制這一系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息自動化控制的功能與效果。

　　1.2 容錯技術

　　容錯技術主要是指電氣自動化系統(tǒng)工作過程中，當出現(xiàn)故障問題時，自身的承受能力，容錯技術的作用表現(xiàn)在：

　　1.2.1 系統(tǒng)故障監(jiān)測。

　　當電氣自動化系統(tǒng)工作過程中有故障問題，在容錯技術的監(jiān)測下，能夠及時、精準地發(fā)現(xiàn)并定位故障，并明確故障的類型、特征，再進行自動化隔離。

　　從而維護系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。

　　1.2.2 故障控制。

　　在容錯技術支持下，自動化系統(tǒng)中的故障問題能夠被及時檢測與定位，根據(jù)故障的方位、類型等來選擇解決對策，對故障加以分析并處理，以此來維護船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

　　對于船舶電氣自動化系統(tǒng)的故障處理通常經(jīng)歷以下過程：故障監(jiān)測、定位、分析故障性質、明確故障單元，使故障信號變成低電平信號，并輸送至決策單元，再加以處理，實際的故障包括以下類型：

　　故障1：啟動預備性機組，從而集中而有效地控制機組工作的負荷量。

　　故障2：同樣啟動預備機組，再延長出現(xiàn)故障問題機組的關閉時間，從而更加高效、科學地處理好故障

　　問題。

　　故障3：切斷故障性機組的運行，再將備用機組及時啟動。

　　對于故障2和3最佳的解決方式就是立即停運機組，直到故障問題發(fā)現(xiàn)并解決后，再次啟動機組，也就是說如果故障尚未排除，機組不關閉可能會造成故障進一步惡化，影響系統(tǒng)的高效運行。

　　1.3 電力推進技術

　　電力推進技術屬于一類維護船舶系統(tǒng)安全運行的電子自動化技術，特別是得益于現(xiàn)代社會中信息技術、電子技術、電子設備等的支持，使得電力推進技術的應用范圍更廣、作用更多。

　　電力推進技術按照電力傳動分類主要包括：交流與直流傳動技術。

　　最近一些年來，前者獲得了飛快發(fā)展，特別是交流調(diào)速技術的不斷發(fā)展，使得交流電力系統(tǒng)獲得了全新的發(fā)展，與直流傳動技術相比，更具優(yōu)勢地位。

　　能夠極大程度地確保船舶電氣自動化系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)工作，提高船舶運轉的安全水平。

　　其中交流電力技術大致包括兩大推進系統(tǒng)：LCI，直流無換向器電動機;CCV，交流無換向器電動機。

　　前者是利用變頻器來達到同步調(diào)速的功能，達到從交流→直流→交流的過程。

　　其中船舶的工作運轉同調(diào)距螺旋槳之間彼此配合、協(xié)助、協(xié)調(diào)來工作，船舶實際的航行中，遇到區(qū)域狹窄、位置閉塞的航道或海灣等，要想依然保持順利通行、暢通無阻，就要對交流推動機進行調(diào)整，使其處于最低速工作模式;相反，船舶進入面積寬廣的公海海域，則要對推動機進行調(diào)整，確保其進入同步、超同步轉換模式。

　　對于CCV系統(tǒng)來說，則是憑借變頻器的同步調(diào)速來達到直流、交流間的變化與轉變的，最后打造出交流調(diào)速工作系統(tǒng)。

　　1.4 電磁兼容技術

　　通常來說，船舶會處于一個相對復雜的運行環(huán)境，易受天氣、水文等自然條件的影響，導致電磁污染問題，運用電磁兼容技術能夠解決這一問題，強化船舶的電磁抵御能力。

　　要想保證船舶各項裝置、設備等的安全、穩(wěn)定，就要加強電磁兼容設計，其中必須具備以下條件：(1)出現(xiàn)了干擾源;(2)存在傳輸介質;(3)存在敏感的接收單元。

　　所謂的電磁兼容技術簡單說就是要這三大條件中的任何一個，從而解除電磁干擾。

　　為了達到這一目標就要加強元件、器件的正確選型，其中要重點控制干擾信號敏感的元件。

　　1.5 隔離變壓器技術

　　船舶電氣自動化技術最大的干擾來自于交流電源，對其改造優(yōu)化的有效措施就是隔離電氣設備的變壓器，達到獨自提供電能，或者把供電設備同強電設備分離，這樣就有效隔離了干擾，船舶電源通過交流變壓器來有效過濾高頻信息，在此基礎上隔離變壓器，從而為自控設備提供獨立電源，達到有效排除干擾的目的。

　　1.6 RC吸收技術

　　因為船舶電氣系統(tǒng)具有自動化屬性，這其中必然會關系到各類電氣裝置，例如繼電器、接觸器等，類似的電氣裝置容易產(chǎn)生電磁干擾現(xiàn)象，針對這一問題應選擇RC吸收設備，這一技術性能較為穩(wěn)定，不會隨著電壓的變化而出現(xiàn)不穩(wěn)定的變化問題，這樣就解決了電磁干擾問題。

　　2 船舶電氣自動化技術發(fā)展趨勢

　　船舶電氣自動化技術屬于綜合性、程序性強的技術類型，從船舶電氣自動化系統(tǒng)的設計、生產(chǎn)、運行、完善都需要特定的自動化技術的支持。

　　在當前信息技術、通信技術、自動化技術等不斷發(fā)展的現(xiàn)代時期，船舶電氣化系統(tǒng)必將朝著自動化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。

　　船舶作為聯(lián)系外界的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)信息的傳播、信息的通訊交流，這無疑確保了船舶的安全、高效、穩(wěn)定運行。

　　3 結語

　　船舶電氣自動化技術能夠維護船舶的常規(guī)工作與高效運行，必須加大對自動化技術的研究力度，不斷優(yōu)化改進自動化技術，實現(xiàn)自動化技術的優(yōu)勢整合與力量有效發(fā)揮。

　　參考文獻

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　　煤礦電氣自動化的發(fā)展趨勢【2】

　　摘要：在電氣自動化技術飛速發(fā)展的形勢下，煤礦企業(yè)逐漸將電氣自動化應用于生產(chǎn)中，基本實現(xiàn)了電氣自動化控制，并且對電氣自動化在生產(chǎn)中的應用做出了進一步的探索，但是在這個探索的過程中出現(xiàn)了生產(chǎn)成本過高等問題，影響到企業(yè)的正常運營。

　　文章分析了煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其發(fā)展趨勢做了展望。

　　關鍵詞：煤礦企業(yè);電氣自動化;煤礦生產(chǎn);信息系統(tǒng);硬件平臺;控制軟件

　　縱觀電氣自動化的發(fā)展歷程，我們可以看到電氣自動化技術在生產(chǎn)領域得到了廣泛的應用。

　　就煤礦生產(chǎn)領域而言，電氣自動化技術的應用及發(fā)展取得了很多的成果，而這主要得益于煤礦企業(yè)對電氣自動化不斷做出研究與探索。

　　但是，在科學技術飛速發(fā)展的形勢下，煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展面臨著新的問題，因此要想完善企業(yè)電氣自動化，就要對其發(fā)展現(xiàn)狀有一個全面的了解，并據(jù)此而做出科學合理的發(fā)展展望，從而使煤礦企業(yè)在企業(yè)管理及運營上具備更大的優(yōu)勢。

　　1 煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

　　科學技術的發(fā)展推動了我國煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展，特別是電子技術，它在煤礦電氣自動化的發(fā)展中起到了關鍵性的作用。

　　就目前的情況而言，煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀歸納起來主要為以下三點：

　　1.1 信息系統(tǒng)集成方面的發(fā)展現(xiàn)狀

　　煤礦企業(yè)電氣自動化的信息系統(tǒng)主要由兩個部分構成：一個是企業(yè)管理信息系統(tǒng);另一個是機械設備的信息系統(tǒng)。

　　從企業(yè)管理信息系統(tǒng)方面來看，通過對管理層的數(shù)據(jù)信息進行讀取和存儲，已經(jīng)實現(xiàn)了對井下生產(chǎn)的全程監(jiān)控，這個監(jiān)控工作包括企業(yè)的財務情況、企業(yè)工人的個人基本信息等。

　　從企業(yè)機械設備的信息系統(tǒng)發(fā)展情況來看，信息技術的普及與使用在其中發(fā)揮著重要的作用。

　　這主要表現(xiàn)為微電子技術以及微處理器技術在電氣自動化的機械設備及系統(tǒng)中的應用大量增加，而這項改變同時又引起了通訊環(huán)境、軟件體系及軟件自身的兼容性的變化，總體而言其兼容性得到提升。

　　1.2 硬件平臺方面的發(fā)展現(xiàn)狀

　　對電氣自動化而言，硬件是其系統(tǒng)運營的物質基礎。

　　從目前的情況來看，硬件方面的建設也取得了一些進步。

　　首先，在編程接口方面，其標準化基本上已經(jīng)在各大煤礦企業(yè)中得到實現(xiàn)。

　　PLC產(chǎn)品是電氣自動化的重要物質支撐，而生產(chǎn)廠家的不同使得它的編程方式也有所不同。

　　企業(yè)在使用過程中就有將其統(tǒng)一化和標準化的實際需求。

　　基于這樣的需求，PLC產(chǎn)品的編程接口實現(xiàn)了標準化。

　　其次，在工控標準方面，已經(jīng)實現(xiàn)了統(tǒng)一的標準。

　　微軟公司所開發(fā)的Windows NT、Windows CE、Internet Explore因其強大的功能而逐漸成為了實際上的工控標準平臺。

　　最后，分布式通訊總線在硬件設備中得到了推廣使用。

　　通過分布式的控制，各個模塊得以與現(xiàn)場設備連接在一起，而各個設備就成為了檢測現(xiàn)場的機器以及執(zhí)行操控指令的機器。

　　1.3 控制軟件方面的發(fā)展現(xiàn)狀

　　控制軟件是實現(xiàn)電氣自動化生產(chǎn)的最為核心和關鍵的部分，基于控制軟件的電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的建設，使得煤礦企業(yè)實現(xiàn)了無人值守的自動化生產(chǎn)。

　　就現(xiàn)狀而言，控制軟件在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在集中監(jiān)控、遠程監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控三個方面，它在其中既發(fā)揮了優(yōu)勢，比如使系統(tǒng)的運行及維護操作更為簡便易行，但是同時它也使暴露出一些缺點，總體上看它的應用帶來了積極的作用。

　　2 煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢

　　展望煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢，對今后煤礦企業(yè)電氣自動化建設具有很強的指導意義。

　　筆者認為，未來煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)為以下

　　六點：

　　2.1 煤礦企業(yè)將以信息化建設作為煤礦企業(yè)的重點建設項目

　　這是由社會向信息化發(fā)展的大趨勢所決定的，同時煤礦企業(yè)自身的發(fā)展規(guī)律也要求將信息化作為企業(yè)建設的重點。

　　在這一動機的驅動下，煤礦企業(yè)的設備與網(wǎng)絡技術將得到進一步的融合，于是網(wǎng)絡自動化水平將得到很大的提升，而企業(yè)的管理和控制將實現(xiàn)一體化。

　　除此之外，信息化建設也將使企業(yè)的信息處理能力得到很大的提高。

　　2.2 加強統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺的開發(fā)將成為整個煤礦生產(chǎn)領域的戰(zhàn)略性選擇

　　系統(tǒng)平臺的統(tǒng)一性對降低企業(yè)用于設計系統(tǒng)、維護系統(tǒng)等方面的費用及消耗有著重要的意義。

　　無論是現(xiàn)在還是將來，煤礦企業(yè)關于減少不必要的消耗、節(jié)約成本的目標追求幾乎是不變的，因此，在未來的生產(chǎn)經(jīng)營中，煤礦企業(yè)將加大開發(fā)統(tǒng)一系統(tǒng)平臺的力度，使財務系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等的接口實行統(tǒng)一的標準，從而促成辦公環(huán)境的標準化，實現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目標。

　　2.3 合理的網(wǎng)絡架構是未來煤礦企業(yè)在建設電氣自動化系統(tǒng)過程中所要重點實施的項目

　　為提高電氣自動化系統(tǒng)的工作效率，煤礦企業(yè)就必須在網(wǎng)絡架構方面做出實質性的改變。

　　從煤礦企業(yè)的發(fā)展形勢來看，電氣設備的智能化是發(fā)展主流，因而網(wǎng)絡架構要包含對它的生產(chǎn)現(xiàn)場進行相關的監(jiān)督與管理等方面的內(nèi)容，同時，網(wǎng)絡架構還要將計算機監(jiān)督系統(tǒng)和企業(yè)的管理系統(tǒng)聯(lián)系起來，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的交流。

　　2.4 提升電氣設備的自動化水平將成為未來煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的建設性舉措

　　電氣設備的自動化技術是建成電氣自動化系統(tǒng)的基礎，只有提升電氣設備的自動化水平，才能使電氣自動化技術水平有所提高。

　　因此，在未來，煤礦企業(yè)將全面實現(xiàn)電氣設備的自動化操作，創(chuàng)造出更為安全、高效的工作環(huán)境，進而促成煤礦生產(chǎn)的智能化局面的形成。

　　2.5 煤礦企業(yè)將全面推廣分布式的監(jiān)控方式

　　在煤礦企業(yè)實現(xiàn)了機械化、規(guī)�；�生產(chǎn)之后，就面臨著龐大而復雜的生產(chǎn)與管理環(huán)境，在這種情況下，監(jiān)控方式的選擇具有很強的指向性。

　　就實際效用而言，分布式的監(jiān)控方式最能適應新的生產(chǎn)與管理方法。

　　所以，煤礦企業(yè)在未來將全面推廣分布式的監(jiān)控方式，使監(jiān)控效率更高、效果更好。

　　2.6 煤礦企業(yè)將共同走上自主研發(fā)電氣自動化技術的道路

　　煤礦企業(yè)未來的發(fā)展狀況中，生產(chǎn)技術水平更高、經(jīng)驗更豐富是可以預見的。

　　有了這些積累做支撐，煤礦企業(yè)在自主研發(fā)電氣自動化技術上就有了更多的底氣，企業(yè)將投入足夠的資金用于技術的研發(fā)，為提升企業(yè)的核心競爭力增添砝碼。

　　3 結語

　　煤礦電氣自動化對煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義和作用，它的未來發(fā)展方向自然應該得到重視。

　　綜合以上論述，煤礦企業(yè)電氣自動化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在軟件及硬件的建設方面，創(chuàng)新與發(fā)展是其根本性的特征。

　　廣大的煤礦企業(yè)要結合自身實際，對本行業(yè)電氣自動化的發(fā)展做出合理的展望，并據(jù)此科學地規(guī)劃企業(yè)的發(fā)展道路。

　　參考文獻

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