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船舶电气自动化发展趋势
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2007-6-20 阅读:52996

    进入21世纪后,我国船舶工业的电气自动化程度、性能和技术水平己有了很大程度的提高,不少设备通过引进、消化、吸收国外先进技术,亦已达到了国际先进水平。随着我国科技竞争力的提高,船舶自动化技术势必有不少新的突破。本文就与船舶安全和性能关系较大、技术进步较快和具有发展前景的船舶电气设备发展趋势进行研讨。

船舶电气自动化技术发展现状

    由于计算机与通信技术日益成熟,在驾驶、机舱管理和装货等方面实现了全盘计算机控制。展望21世纪,船舶自动化技术将不断向全船综合自动化层次发展。船舶综合自动化,是集机舱自动化、航行自动化、机械自动化、装载自动化等于一体的多功能综合系统。该系统通常由两个工作母站、若干个分控制系统及若干个工作分站组成,通常一个工作母站设在机舱控制室,另一个设在驾驶室。两个工作母站完全独立,可同时或单独操作,并互为备用。分控制系统将根据船舶种类和自动化程度而定,如主机遥控、机舱监测报警、电站管理、泵阀控制、液位遥测和压载控制、冷藏集装箱监控、自动导航等。所有工作母站和分控制系统采用高速传输技术组成一个综合网络系统,在网络上根据需要连接一定数量的工作分站,以达到在船舶重要部位对各设备进行监测和操纵等目的。同时,其工作分站可以作为一个窗口,与船舶对外通信设备联网,借助于数据传输、电子邮件等各种通信手段,执行岸与船、船与船之间对话,进行各种信息交流、咨询、设备维护、故障诊断、资料查阅、备件查询、船舶管理等业务活动,从而最大程度地提高船舶航行的安全性、可靠性和经济性。目前德国西门子公司、挪威挪康公司、丹麦约克船舶公司等国际著名的船电产品制造商已有较成熟的技术和相应的配套产品,并己实际应用于各类船舶。最新的船舶自动化设备技术的发展趋势是将程序控制分为小型的智能单位,就地操纵。如西门子公司的SIMOS IMAC 55就是这样分片操作、具有开放式的有监测报警和故障诊断控制的系统,它控制和监测无人机舱管理中所有重要的方面,如监测和报警、动力管理、燃油系统、压舱系统等的泵和阀的控制,燃油消耗记录,舱内液面监测和油、水量计算,货物控制和监测,安全功能及保养功能。SIMOS IMAC 55有整列的接口,可使资料与其它电脑或控制系统交换。卫星通信系统通过卫星联网,具有多路终端的能力,可改进船舶管理。21世纪将会有越来越多的新建船舶配套船舶综合自动化系统,用计算机进行全船智能管理,其运行可靠,能预先检测故障,确定预防保养和维修,保证安全、经济地操作。

船舶电气自动化系统发展的趋势

1.系统监控的综合化

    由于电气设备已经日趋通用化、模块化、系列化,可以做到组态灵活;计算机所有功能选择均能通过屏幕软件按钮直接完成,为系统监控的综合化提供了必要的基础。当然,根据需求不同仍旧存在着先进程度不同和性能要求不同的船舶,但是单机单控的系统必将逐步向综合监控的系统过渡。因为采用综合监控的形式,可以构成双重或多重冗余,对提高系统或者全船整体可靠性是有积极意义的。

2.系统的网络化

    当前,数字化技术和总线技术应用已经相当成熟。现场总线是一种互联现场设备(或模块)与控制系统之间的双向数字通信网络。通常采用双层网,第一层为数据采集与传送网,第二层为控制网。为保证系统的可靠性,控制网络可采用冗余结构。考虑到危险分散原则,按系统又分成若干子网,如:推进系统、管道系统、电力监控系统等独立子网。通过系统的网络化,功能上集各子系统之众,从可靠性出发又是一个分布式系统;在数据采集和控制平台上各分系统密切结合,但在系统结构上又是一个主动性极强的系统,在平台某系统局部受损时不影响独立工作;采用网络冗余和设备冗余设计及不间断后备电源,生存能力很强;具有图像控制功能,人机界面和对话效果良好。

    网络系统的优势在于采用数字化和高层次的自动化技术代替大量繁琐的人工操作,提高工作效率是显而易见的。它有助于减少频繁操作和减轻人员疲劳,把船员从环境恶劣的工作场合中解放出来。

船舶电气自动化领域展望

    机电一体化使学科互相交叉渗透,电力与电子、强电与弱电更难分难解,人工智能和模糊技术的应用使船舶电气自动化领域将更加宽广,必将会对造船和航运业带来重大变革。

    新一代大功率半导体电力电子器件,在材料、理论、机理、制造工艺和应用技术等方面的研究开发,将会取得突破性的进展,船舶设备将会进一步向高可靠、节能型方向发展,将会对船舶电力推进和辅机电力拖动技术带来重大变革;可编程序控制器和单片机将逐渐发展成为船舶控制中的一种普遍控制方式。计算机监控系统正在经历着从集中型计算机监控系统→分散型微机监控系统→集散型(分布式)多级、多微机监控系统→网络型(智能式)计算机监控系统。而这些技术的发展会使船舶工业向着智能综合自动化、微机监视、智能控制、卫星通信导航、全球定位系统、船岸信息直接交流、全船自动化领域延伸得更深入。

    随着船舶电气化程度的提高,作为传输信息和能量的电缆品种会增多,纵横交叉、结构复杂,对船用电缆的要求愈来愈高。船舶电缆的安全可靠性,对船舶航行和安全有着重大影响,世界各国对舰船电缆的阻燃防火性能和安全等方面的要求将不断提高。进入新世纪,电缆制造新工艺和新材料的应用将可能有重大突破,如利用高能高压电子加速器对电缆绝缘进行辐照,可以提高电缆的耐温性、阻燃防火性和机械强度,大大延长电缆的寿命。

    出于经济性和可靠性的考虑,在今后l0-20年左右,柴油发动机作为船舶原动机具有无可争议的地位。然而,石油面临枯竭,环境污染、生态受到破坏,使柴油发动机的地位受到了冲击。人们有可能通过技术上的突破而获得绿色能源。如太阳能、氢、燃料电池、超导电磁推进等等,但进入船舶实际应用还需要进行大量的研究和试验,要有一个相当长的时间,且初始投资高昂。这些领域也需要积极的探索和开发。

 

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