船舶电力自动控制系统的故障与维护策略
周华卫
(河北海警支队特勤队，河北秦皇岛066000)
[摘要]船舶的规模越来越大，如何对于船舶上的大量大功率电气设备进行有效的管理已经成为了电力管理方面的难题。通过对船舶电力控制系统的结构与故障进行分析，对其维护方案进行了探究，为其长期有效发展提供创新的思路。
关键词 船舶电力 控制系统 电气设备故障维护
.中图分类号TM62
0引言
近年随着人工智能的快速发展，-许多新的理论与方法都被引进到船舶电力自动控制系统的开发中，从而使得船舶电力自动控制技术不断趋于完美。然而针对目前的船舶电力自动控制系统技术来说，大量的数据信息需要快速可靠地采集并加以处理，但是目前许多数据采集系统依然不能够达到这些要求，其中往往存在许许多多的问题，如系统过于庞大，可靠性低等。本文对于船舶电力自动控制系统的故障和维护展开分析探讨。船舶电力自动控制的运行会给船舶带来一定的影响。在船舶电力自动控制的运行率不同时，船舶电力自动控制对毛船舶有着不同的影响，在船舶电力自动控制运行率较低的时候，船舶电力自动控制系统可以将线路的运行效率提升，总损耗也较少，但是如果船舶电气设备运行率比较高时，就会阻碍整条线路上的电流过大，也会相应的影响损耗，变压器和线路的时候都会较高，这样整条线路的运行成本非常高，同时也会影响到船舶正常的供电。所以，对于船舶电气设备的运行状况要进行控制，使其不会威胁到整个船舶的运行。船舶中存在大量的设备，为使其可以按照程序进行稳定运行，需要进行科学有效地控制与管理。但是传统的船舶电力自动控制容易出现环境条件改变、设备故障等问题，为了解决上述问题，应该着重研究精确数据采集系统，用于为船舶电力自动控制控制系统提供可靠的数据来源。由于设备运行环境的要求，数据采集系统一定要具有快速、可靠、体积小以及低成本的特点，因此高度集成化的船舶电力自动控制速度监控系统已经成为现代管理模式发展的重要趋势。船舶电力自动控制控制系统可以使得人们在电脑端或者移动端就能方便地获知情况，管理者可以通过智能终端实现无线网络的接入，利用信息上的交互来提供服务。
1船舶电力自动控制系统运行分析
1.1船舶电力自动控制系统结构分析
船舶电力系统是由电源、配电装置、电力网和用电设备组成。电源通常采用发电机组或蓄电池组。配电装置是用来接收发电机发出的电能、分配电能和控制电能的。电力网即联系发电机、配电板、分配电板、用电设备的电缆，其作用是输送电能。用电设备包括动力负荷、照明负荷、通导设备等。
1:2控制模块
船舶电力控制系统主要采用控制芯片为PLC，所谓的PLC其实就是在一个很小的硅片上集成了存储器、定时器、计数器、中央处理单元、中断系统的一种微型计算机。PLC的产生是计算机技术发展历史上的重要标志，它虽然集成工艺较为复杂，但是因为其体积小，可以大批量生产，从而大大降低了成本，被广泛应用到工业生产领域。比如嵌入到智能仪器仪表、工业控制领域、机器人中。
1.3数据采集模块
由于数据采集系统往往是采集多路的模拟信号，而这些模拟信号都需要转换为数字信号才能被单片机进行分析处理。本次设计所做的AlD转换电路所使用的芯片是一个串行输出的转换芯片，故此不能同时的将这多路的模拟信号进行转换。为了保持被采集信号的准确性，需要在信号源和A/D转换器之间加入一个采样/保持电路来确保信号源的可靠性。采样/保持电路的主要作用是在AlD转换器转换信号源之前先处于采样模式，这时采样/保持电路是输出跟踪输入的状态，然后在使其处于保持状态直至A/D转换器将信号源转换后在进入采样模式，如此循环。为了提高系统的准确性，采样/保持电路的采样时间越短越好，其保持时间越长越好。
1.4电机测速模块
功率因数的大小取决于电路所载负荷的性质，比如一般功率因数为1的电器有电阻炉、白炽灯等纯电阻负荷。一般功率因数小于1的电路都是带电容或电感性负载。在船舶电力自动控制系统中，一个重要的技术数据就是功率因数，它主要是用来衡量电气设备效率高低。如果电路中用于交变磁场转换的无功功率越大，则会导致功率因数降低，从而使电气设备的利用率下降，这样就会增加电力系统中输电线的供电损耗。所以，各个供电部门对用电单位的功率因数都必须要求达到0.9以上。因此，对于电机发出的电能中对于功率因数的检测就显得尤为重要。对于本系统设计的电路检测的功率因数需要符合国家标准。如果检测的功率因数与标准有出入，可以通过电路中静电电容来供应无功功率，来降低系统中的电能损耗。为了在实际运行当中，调节电容器的功率，在电路中奖电容器分成8组，根据实际当中功率因素的不连续调节，同样静电电容器发出的感性无功功率也可以提高电压，到达调压目的。
1.5供电模块
电气设备接入发电部分进行供电，但是对于稳压部分的要求更高。如果稳压模块不够合理，那么短时间内造成电压值出现大幅波动，这种现象的主要危害在于可能因为瞬时电压故障而导致线路与设备不可逆的损坏。该情况的处理方法主要有提供不间断电源、电压整流器等。采用不间断电源( UPS)、元功功率补偿器(SVG)等设备可以有效地减轻电压波动对于设备带来的影响，起到平波的作用，同时也减轻了对于线路的损耗，是相对科学有效的办法。
2船舶电力自动控制系统的故障
2:1故障表现
1)电气设备功能异常：如发电机及发电系统的开启困难、功率不足。
2)工作电流发生突变：电气设备工作电流超过正常运转的标准，例如马达电流突然此平时增大较多。
3)电气设备温度异常：电气设备I作肘温度比正常运转时异常的高，如发电机绕组高温、电动机轴承高温等。
4)电气设备出现异常声音：电气设备在工作时出现了刺耳的异常声音等。
2.2故障分类
2.2.1按故障性质分类。
1)人为故障：由于工作人员的过失行为引发的故障现在船舶上大部分故障都是由此引起的);
2)自然故障：由于设备工作环境突变，如海况恶劣，设备结构和材料缺陷或制造安装不良而引起故障。
2.2.2按故障原因分类
1)结构设计故障：设备在结构设计生存在缺陷，计算上的错误或选材不当而导致的故障;
2)工艺流程故障：电气设备在制造时由于工艺不佳，安装时装配不佳或设备出厂时质量检验不严等引发的故障; .
3)运转磨损故障：在正常工作条件下长时间连续不断运转产生的故障，因设备或零件长期工作逐渐磨损，性能采用系统测试可以对船舶电力自动控制系统进行监测，对于船舶电力自动控制系统和实际情况进行比对，使得系统的不足之处可以显示出来，通过这样的方法可以看出系统模块中存在的问题，对于系统的运行进行分析。采用软件测试主要有黑箱和窜箱两种方法，采用内部与外部综合分析的方法，对于其输入与输出问题进行了探究。白箱主要是研究其中的逻辑关系与对应情况，而黑箱主要从输入输出来对系统的功能进行验证，使其满足于系统的控制管理要求。
4)管理维护故障：由于保养维护不到位或不按正常条件与标准使用，甚至违章操作而发生的故障。
3船舶电力自动控制系统的维护与测试
3.1系统测试器来供应无功功率，来降低系统中的电能损耗。为了在实际运行当中，调节电容器的功率，在电路中将电容器分成8组，根据实际当中功率因数与电压的变化，分组投入或切除，用来实现补偿功率的不连续调节。同样静电电容器发出的感性无功功率也可以提高电压，达到调压的目的。
3:2故障检测
要使用一样的仪器对其他电路中相同的继电器数据进行测量，对得到的结果进行明确，确定其是否发生了通信故障，而不是仅仅在测量一会的情况下对其进行修理。要改变运行状态再进一步测量分析。船舶电力自动控制系统上的配电中心可以对所有电路进行划分，，集中检测，作为一次设备对相当大的二部分电路上主要节点进行维护，相关的继电器要求要有足够大的容纳度。单个开关元件能够对主要线路以及底下的分支电路在第一时间内进行划分，方便及时找到通信故障的位置。为了避免线路因为偶然的外界因素造成影响判别，可以在母线的保护电路上设立多条绒路，确保在一条线路出现问题状况的时候，其他线路可以快捷有效地进行工作代替，保障船舶电力自动控制系统能够正常持续地运行。
4总结
船舶电力自动控制系统的使用对于现代科技发展运行意义重大，需要结合新技术、新思路对其进行完善与创新，对于设备的常见问题做到及时地排查与解决，通过现代化的方法，结合实际的经验，保证工作的质量，使得设备使用更加有保障。
参考文献
[1]郑元璋，冯宁，李海量.全电力推进船舶推进控制技术研究 [J].中国航海，2007(4):92-95.
[2]俞万能，李素文，马昭胜.小型船舶电力推进控制系统的研发 [J].中国航海，2011(3)：18-23，48.
[3]林治国，高孝洪，高海波.舰船电力推进变频调速实验系统[J].船舶工程，2010(4)：38-40，48.
