论船舶电气自动化控制安全问题和对策

2022-09-21 16:39:53 来源:写作指导

摘要:21世纪中国改革步伐不断加快,经济发展取得良好成绩,科学技术的迅猛,加快了发展的步伐。舰船自动化发展的广泛应用给船舶企业带来了极大的便利,但一旦发生故障,也会带来许多不便。本文对船舶电气自动化的现状进行分析,列举了一些安全问题,探讨优化船舶电气自动化的措施。

关键词:船舶电气自动化;船舶运行;CPS系统

0引言

自动控制是一种以特定环境为主要操作对象的复杂工作流程,主要针对不同类型的电子元件。在船舶电气自动化方面,包括无线电控制系统、信息传输系统、部分导航系统、动力装置控制系统和机舱设备监控系统。主机动力装置、动力传动系统等都包含很多内容,必须保证其超稳定运行。

1船舶电气自动化控制的发展状况

以前舰载设备的控制主要依靠人工,一旦设备或系统发生故障,人工查找很困难。这类未检测故障如果继续升级,将影响船舶的发电机系统和主机系统,从而引发一些突发事件。近年来,计算机信息技术越来越多地应用于船舶,能全面集成所有机电设备,在一个界面上提供高效的管理和控制,有效减少重复操作,提高操作的准确性,强化船舶安全稳定运行。另外,由于电气自动化系统强大的数据记录和分析软件,可以对船上所有旋转设备的温度、压力和运行时间进行累积、记录,形成直观的趋势曲线,对比智能分析[1]。

2船舶电气自动化控制安全性问题

2.1系统设备

故障自动控制系统的工作流程有一定的容错性,不能完全改变避免。一般情况下,容错概率发生在电气设备的安装或电气设备的运行过程中,在电气设备设计和制造的初期就已经存在。仅依赖人员的检查,这类故障不可避免,错误的可能性也会随时间而增加。

2.2电磁方面

电磁场是电子电路和电力传输设备的成本计算中不可避免的,船上的电力设备、系统和照明设备使用的是电压高于220VAC的电力系统,而控制和监测系统和设备,通常是低电流电子设备。相似的装置位置和电缆布线可能会引起电磁干扰问题,这类故障和风险与舰船空间有限有关,电子器件彼此接近,可能会出现干扰问题。

2.3线路控制

采用电气自动化使船舶操作更方便,利用一体化集中的船舶自动控制系统可进行实际操作。如主机、推进器、舵机等动力设备可直接在驾驶室和双翼平台上控制,机舱内所有泵、风机设备均可通过中央控制室控制。控制台、船舱自动化系统,当相似的操作系统发生问题时,船舶的电气系统会互相干扰、失控,对船舶造成无法弥补的损害。此外,由于控制电路比较统一,部分设备需要停用。这时发电机等重要动力和动力设备将发生故障,如不及时发现,将导致不可逆转的后果。

3电气自动化技术在船舶自动化领域中的应用

3.1CAN电站测控系统

CAN电站测控系统是其中的一部分,CAN大型电厂的过程测控管理系统、控制台和设备维护管理模块已逐步发展,并成为一个自动化过程控制系统网络[2]。CAN火力电站船舶测控控制系统在船舶使用测控过程中,可以通过测控网络连接,将测控网络与整个船舶运行相连,完成对整个船舶正常运行的实时控制。主控台处理采集到的测量数据结果,发电机测控节点虽然负责进行测控,但是此时CAN火力电厂船舶测控控制系统正在正常运行,船舶应根据实际使用情况随时进行控制,使自动控制系统真正发挥作用。

3.2电力电子技术

船用电力电子设备主要用来产生轴带上的能量,并与电动机一起工作。卷带式风力发电机组技术和风力电动机组的运行,主要用于负责通过船舶发电资源管理系统节约大量大型船舶电力资源。我国电力行业电子仪器设备的不断改进完善,将晶闸管逆变方式也应用于轴带关断发电过程,功率驱动电子学的出现彻底取代了传统的直流功率驱动调速技术,推动了现代交流功率调速驱动技术的不断发展。

3.3自动化保障技术

自动化支承系统技术主要应用,包括专用电气设备的轴承容错测试设计和系统电磁阀的兼容性测试设计,是一种较为综合的支承技术。自动轴承支撑系统技术主要部分来源于国外,在实际应用发展过程中,既能有效提高大型船舶专用电气设备自动化支承系统的使用安全性,又能提高操作效率。

3.4自动化安全装置

将自动控制系统应用于船舶电气工程中,不但能节省大量的工作时间,还能提高工作效率。应用中发现,自动装设装置既能快速发现船舶电力设备故障,又能避免故障,可能存在的潜在安全威胁可以为检验人员创造安全的工作环境。

4船舶电气自动化系统故障的排除步骤

若要及时发现问题,就必须严格按照设备故障日常排除检查指示工作来组织进行。详细检查工作安排内容:1)故障排除检查员每天要对所有自动化生产设备逐一进行检查、查找。2)根据我国自动化制造设备故障说明书的主要内容,对已诊断发生的设备故障情况进行分析诊断,通过分析研究找出发生故障的主要原因,检查目标硬件,做好故障排除[3]。3)通过反复试验,确定故障排除工作是否成功完成。

5自动化控制系统故障的原因排除技术方法

5.1直观分析法

直觉分析法主要利用触觉、嗅觉、听觉、观察4种直觉来确定故障的位置。特别操作:通过触摸设备是否升温;根据气味判断设备是否有特殊气味;判断设备的声音是否正常听;判断设备的声音是否减弱、颜色变化等。

5.2对比分析法

基线诊断是一种快速的基线故障分析诊断解决方法,只要及时更换基线设备的某些主要部件,就可以快速解决明确存在的一些故障诊断问题。而在运用对比指标诊断方法时,检验人员应先对潜在的故障有个大致了解,再进行零件更换。若更换完毕,零件可正常使用,则为故障部位。若产品安装维修完毕后不能正常使用,则需要专业的安装维修服务人员进行维修。

5.3短路分析法

短路分析法必须由专业人员来进行。采用短路分析法要对可疑触电部位进行定位,确定可疑触电部位。如有问题,则表示此位置为故障位置。

6加强船舶电气自动化控制安全措施

6.1完善管理体系

实施并不断完善各种技术规范和作业技术标准,这是保证电气作业自动化安全正常运行的重要技术基础。在决定使用电气自动化作业技术时,大多数国际造船及船舶营运作业单位都必须严格执行遵守联合国际主要船级社、船旗国和国际海事事务管理机构所制定采用和组织实施的国际相关法律规定。船舶操作管理单位和作业船队技术领导也必须严格执行遵守国际有关法律规定,强化规章制度。另外,需要更多关注工作过程中的每一个环节,对每一个环节都有明确、详细的规定,防止非法交易的发生。

6.2优化容错技术

优化容错技术是指系统运行中的故障恢复能力,主要包括控制系统故障、检测和评估系统故障信号、后备装置启动、设备停止工作等信号。利用容错技术对系统故障进行检测与评估,第一时间检测出故障原因,确定故障区域,进行故障检测。船舶电站自控系统针对机组故障,备用机组必须立即与网络连接以获取故障,机组负荷可获得更多的时间来停机和维修故障发电机。当机组超负荷时,备用发电机必须及时启动,接收过负荷的发电机,确保过载发电机恢复正常运行。

6.3大力推进智能化进程

随着新时代、新技术、新理念的发展,船舶在未来的发展中必然会走向智能化。为此,相关企业应积极推进CPS技术的推广和应用,对舰载侦察技术的发展起到了极大的促进作用。CPS技术的功能可以综合应用于船舶操作系统防御性、防御性维护、系统恢复等方面。CPS系统还具有强大的故障保护功能,在出现故障时,能够充分保证系统的正常运行,并保持系统的安全可靠。通过CPS系统的各个节点,可以全面感知各种信息,并对所发送的信息进行分析,有效地实施反馈控制。7结语利用CPS系统科学模型,系统能够对船舶航行过程中的各种情况进行自动分析,并采取合理的措施来解决各种问题。完成分析处理后发送给相关人员,提高了解决问题的效率。足够的人员能够无盲区全面控制各种作业,船舶装卸安全将大大提高。

参考文献:

[1]冯晓慧.船舶电气自动化控制安全问题与措施[J].船舶物资与市场,2021,29(1):95-96.

[2]黄红生,刘亮,唐伟.浅议船舶电气自动化控制安全性问题[J].建筑工程技术与设计,2017,(13):2861.

[3]卢时俊.船舶电气自动化控制安全性问题探析[J].船舶标准化工程师,2020,53(6):89-92.

作者:郭科运 单位:海德威科技集团(青岛)有限公司