船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障與維護(hù)策略

周華衛(wèi)

(河北海警支隊(duì)特勤隊(duì)，河北秦皇島066000)

[摘要]船舶的規(guī)模越來(lái)越大，如何對(duì)于船舶上的大量大功率電氣設(shè)備進(jìn)行有效的管理已經(jīng)成為了電力管理方面的難題。通過(guò)對(duì)船舶電力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與故障進(jìn)行分析，對(duì)其維護(hù)方案進(jìn)行了探究，為其長(zhǎng)期有效發(fā)展提供創(chuàng)新的思路。

關(guān)鍵詞 船舶電力 控制系統(tǒng) 電氣設(shè)備故障維護(hù)

.中圖分類號(hào)TM62

0引言

近年隨著人工智能的快速發(fā)展，-許多新的理論與方法都被引進(jìn)到船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，從而使得船舶電力自動(dòng)控制技術(shù)不斷趨于完美。然而針對(duì)目前的船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，大量的數(shù)據(jù)信息需要快速可靠地采集并加以處理，但是目前許多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依然不能夠達(dá)到這些要求，其中往往存在許許多多的問(wèn)題，如系統(tǒng)過(guò)于龐大，可靠性低等。本文對(duì)于船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障和維護(hù)展開(kāi)分析探討。船舶電力自動(dòng)控制的運(yùn)行會(huì)給船舶帶來(lái)一定的影響。在船舶電力自動(dòng)控制的運(yùn)行率不同時(shí)，船舶電力自動(dòng)控制對(duì)毛船舶有著不同的影響，在船舶電力自動(dòng)控制運(yùn)行率較低的時(shí)候，船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)可以將線路的運(yùn)行效率提升，總損耗也較少，但是如果船舶電氣設(shè)備運(yùn)行率比較高時(shí)，就會(huì)阻礙整條線路上的電流過(guò)大，也會(huì)相應(yīng)的影響損耗，變壓器和線路的時(shí)候都會(huì)較高，這樣整條線路的運(yùn)行成本非常高，同時(shí)也會(huì)影響到船舶正常的供電。所以，對(duì)于船舶電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況要進(jìn)行控制，使其不會(huì)威脅到整個(gè)船舶的運(yùn)行。船舶中存在大量的設(shè)備，為使其可以按照程序進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行科學(xué)有效地控制與管理。但是傳統(tǒng)的船舶電力自動(dòng)控制容易出現(xiàn)環(huán)境條件改變、設(shè)備故障等問(wèn)題，為了解決上述問(wèn)題，應(yīng)該著重研究精確數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于為船舶電力自動(dòng)控制控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。由于設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的要求，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一定要具有快速、可靠、體積小以及低成本的特點(diǎn)，因此高度集成化的船舶電力自動(dòng)控制速度監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代管理模式發(fā)展的重要趨勢(shì)。船舶電力自動(dòng)控制控制系統(tǒng)可以使得人們?cè)陔娔X端或者移動(dòng)端就能方便地獲知情況，管理者可以通過(guò)智能終端實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入，利用信息上的交互來(lái)提供服務(wù)。

1船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行分析

1.1船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

船舶電力系統(tǒng)是由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和用電設(shè)備組成。電源通常采用發(fā)電機(jī)組或蓄電池組。配電裝置是用來(lái)接收發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能、分配電能和控制電能的。電力網(wǎng)即聯(lián)系發(fā)電機(jī)、配電板、分配電板、用電設(shè)備的電纜，其作用是輸送電能。用電設(shè)備包括動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷、通導(dǎo)設(shè)備等。

1:2控制模塊

船舶電力控制系統(tǒng)主要采用控制芯片為PLC，所謂的PLC其實(shí)就是在一個(gè)很小的硅片上集成了存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中央處理單元、中斷系統(tǒng)的一種微型計(jì)算機(jī)。PLC的產(chǎn)生是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷史上的重要標(biāo)志，它雖然集成工藝較為復(fù)雜，但是因?yàn)槠潴w積小，可以大批量生產(chǎn)，從而大大降低了成本，被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。比如嵌入到智能儀器儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域、機(jī)器人中。

1.3數(shù)據(jù)采集模塊

由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往是采集多路的模擬信號(hào)，而這些模擬信號(hào)都需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才能被單片機(jī)進(jìn)行分析處理。本次設(shè)計(jì)所做的AlD轉(zhuǎn)換電路所使用的芯片是一個(gè)串行輸出的轉(zhuǎn)換芯片，故此不能同時(shí)的將這多路的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為了保持被采集信號(hào)的準(zhǔn)確性，需要在信號(hào)源和A/D轉(zhuǎn)換器之間加入一個(gè)采樣/保持電路來(lái)確保信號(hào)源的可靠性。采樣/保持電路的主要作用是在AlD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)源之前先處于采樣模式，這時(shí)采樣/保持電路是輸出跟蹤輸入的狀態(tài)，然后在使其處于保持狀態(tài)直至A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)源轉(zhuǎn)換后在進(jìn)入采樣模式，如此循環(huán)。為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，采樣/保持電路的采樣時(shí)間越短越好，其保持時(shí)間越長(zhǎng)越好。

1.4電機(jī)測(cè)速模塊

功率因數(shù)的大小取決于電路所載負(fù)荷的性質(zhì)，比如一般功率因數(shù)為1的電器有電阻爐、白熾燈等純電阻負(fù)荷。一般功率因數(shù)小于1的電路都是帶電容或電感性負(fù)載。在船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)中，一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)就是功率因數(shù)，它主要是用來(lái)衡量電氣設(shè)備效率高低。如果電路中用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率越大，則會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)降低，從而使電氣設(shè)備的利用率下降，這樣就會(huì)增加電力系統(tǒng)中輸電線的供電損耗。所以，各個(gè)供電部門(mén)對(duì)用電單位的功率因數(shù)都必須要求達(dá)到0.9以上。因此，對(duì)于電機(jī)發(fā)出的電能中對(duì)于功率因數(shù)的檢測(cè)就顯得尤為重要。對(duì)于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路檢測(cè)的功率因數(shù)需要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。如果檢測(cè)的功率因數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)有出入，可以通過(guò)電路中靜電電容來(lái)供應(yīng)無(wú)功功率，來(lái)降低系統(tǒng)中的電能損耗。為了在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，調(diào)節(jié)電容器的功率，在電路中獎(jiǎng)電容器分成8組，根據(jù)實(shí)際當(dāng)中功率因素的不連續(xù)調(diào)節(jié)，同樣靜電電容器發(fā)出的感性無(wú)功功率也可以提高電壓，到達(dá)調(diào)壓目的。

1.5供電模塊

電氣設(shè)備接入發(fā)電部分進(jìn)行供電，但是對(duì)于穩(wěn)壓部分的要求更高。如果穩(wěn)壓模塊不夠合理，那么短時(shí)間內(nèi)造成電壓值出現(xiàn)大幅波動(dòng)，這種現(xiàn)象的主要危害在于可能因?yàn)樗矔r(shí)電壓故障而導(dǎo)致線路與設(shè)備不可逆的損壞。該情況的處理方法主要有提供不間斷電源、電壓整流器等。采用不間斷電源( UPS)、元功功率補(bǔ)償器(SVG)等設(shè)備可以有效地減輕電壓波動(dòng)對(duì)于設(shè)備帶來(lái)的影響，起到平波的作用，同時(shí)也減輕了對(duì)于線路的損耗，是相對(duì)科學(xué)有效的辦法。

2船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障

2:1故障表現(xiàn)

1)電氣設(shè)備功能異常：如發(fā)電機(jī)及發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)啟困難、功率不足。

2)工作電流發(fā)生突變：電氣設(shè)備工作電流超過(guò)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，例如馬達(dá)電流突然此平時(shí)增大較多。

3)電氣設(shè)備溫度異常：電氣設(shè)備I作肘溫度比正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)異常的高，如發(fā)電機(jī)繞組高溫、電動(dòng)機(jī)軸承高溫等。

4)電氣設(shè)備出現(xiàn)異常聲音：電氣設(shè)備在工作時(shí)出現(xiàn)了刺耳的異常聲音等。

2.2故障分類

2.2.1按故障性質(zhì)分類。

1)人為故障：由于工作人員的過(guò)失行為引發(fā)的故障現(xiàn)在船舶上大部分故障都是由此引起的);

2)自然故障：由于設(shè)備工作環(huán)境突變，如海況惡劣，設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料缺陷或制造安裝不良而引起故障。

2.2.2按故障原因分類

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)故障：設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)生存在缺陷，計(jì)算上的錯(cuò)誤或選材不當(dāng)而導(dǎo)致的故障;

2)工藝流程故障：電氣設(shè)備在制造時(shí)由于工藝不佳，安裝時(shí)裝配不佳或設(shè)備出廠時(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)不嚴(yán)等引發(fā)的故障; .

3)運(yùn)轉(zhuǎn)磨損故障：在正常工作條件下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不斷運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的故障，因設(shè)備或零件長(zhǎng)期工作逐漸磨損，性能采用系統(tǒng)測(cè)試可以對(duì)船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)和實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)，使得系統(tǒng)的不足之處可以顯示出來(lái)，通過(guò)這樣的方法可以看出系統(tǒng)模塊中存在的問(wèn)題，對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析。采用軟件測(cè)試主要有黑箱和竄箱兩種方法，采用內(nèi)部與外部綜合分析的方法，對(duì)于其輸入與輸出問(wèn)題進(jìn)行了探究。白箱主要是研究其中的邏輯關(guān)系與對(duì)應(yīng)情況，而黑箱主要從輸入輸出來(lái)對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行驗(yàn)證，使其滿足于系統(tǒng)的控制管理要求。

4)管理維護(hù)故障：由于保養(yǎng)維護(hù)不到位或不按正常條件與標(biāo)準(zhǔn)使用，甚至違章操作而發(fā)生的故障。

3船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的維護(hù)與測(cè)試

3.1系統(tǒng)測(cè)試器來(lái)供應(yīng)無(wú)功功率，來(lái)降低系統(tǒng)中的電能損耗。為了在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，調(diào)節(jié)電容器的功率，在電路中將電容器分成8組，根據(jù)實(shí)際當(dāng)中功率因數(shù)與電壓的變化，分組投入或切除，用來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功率的不連續(xù)調(diào)節(jié)。同樣靜電電容器發(fā)出的感性無(wú)功功率也可以提高電壓，達(dá)到調(diào)壓的目的。

3:2故障檢測(cè)

要使用一樣的儀器對(duì)其他電路中相同的繼電器數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行明確，確定其是否發(fā)生了通信故障，而不是僅僅在測(cè)量一會(huì)的情況下對(duì)其進(jìn)行修理。要改變運(yùn)行狀態(tài)再進(jìn)一步測(cè)量分析。船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)上的配電中心可以對(duì)所有電路進(jìn)行劃分，，集中檢測(cè)，作為一次設(shè)備對(duì)相當(dāng)大的二部分電路上主要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，相關(guān)的繼電器要求要有足夠大的容納度。單個(gè)開(kāi)關(guān)元件能夠?qū)χ饕€路以及底下的分支電路在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行劃分，方便及時(shí)找到通信故障的位置。為了避免線路因?yàn)榕既坏耐饨缫蛩卦斐捎绊懪袆e，可以在母線的保護(hù)電路上設(shè)立多條絨路，確保在一條線路出現(xiàn)問(wèn)題狀況的時(shí)候，其他線路可以快捷有效地進(jìn)行工作代替，保障船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠正常持續(xù)地運(yùn)行。

4總結(jié)

船舶電力自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用對(duì)于現(xiàn)代科技發(fā)展運(yùn)行意義重大，需要結(jié)合新技術(shù)、新思路對(duì)其進(jìn)行完善與創(chuàng)新，對(duì)于設(shè)備的常見(jiàn)問(wèn)題做到及時(shí)地排查與解決，通過(guò)現(xiàn)代化的方法，結(jié)合實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，保證工作的質(zhì)量，使得設(shè)備使用更加有保障。

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