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船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)
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船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)【1】
摘要：電氣自動(dòng)化技術(shù)是支持船舶運(yùn)行的主要技術(shù)類型，支撐著整個(gè)船舶系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性直接影響著船舶的航行質(zhì)量，因此，必須加大船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究力度，維護(hù)船舶的安全。
文章首先分析了船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)的類型，然后分析了其未來的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：船舶系統(tǒng);船舶運(yùn)行;航行質(zhì)量;電氣自動(dòng)化技術(shù);船舶安全
1 船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)研究
要想使船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)能夠高效、持續(xù)發(fā)揮作用，就要加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)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(yùn)行。
對于船舶系統(tǒng)來說，主要的電氣自動(dòng)化技術(shù)包括以下方面：
1.1 軸帶發(fā)電技術(shù)
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(shù)的研發(fā)力度，其中軸帶發(fā)電技術(shù)就達(dá)到了這一目標(biāo)。
軸帶發(fā)電機(jī)主要通過主軸來啟動(dòng)，主軸跟著主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并逐步改變速度和頻率。
通過觀察主機(jī)運(yùn)行情況、航行水域特點(diǎn)等來調(diào)控軸帶發(fā)電機(jī)。
通常選擇機(jī)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(dāng)前晶閘管逆變模式被廣泛應(yīng)用于軸帶發(fā)電系統(tǒng)。
近年來，節(jié)能技術(shù)又獲得了全新的發(fā)展，廢氣透平發(fā)電機(jī)引入其中，同軸帶發(fā)電機(jī)一道共同進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，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(dāng)船舶航行運(yùn)轉(zhuǎn)耗能上升，廢氣透平發(fā)電機(jī)無法發(fā)揮有效作用時(shí)，軸帶發(fā)電機(jī)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(dāng)電動(dòng)機(jī)來通過船舶電網(wǎng)獲得能量，為主機(jī)運(yùn)行提供動(dòng)力，推動(dòng)主機(jī)的持續(xù)運(yùn)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(jī)發(fā)揮供電供能作用，變頻器就能把軸帶發(fā)電機(jī)的輸出變成恒頻輸出。
當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)模式下，變頻器就會(huì)充當(dāng)變頻調(diào)速設(shè)備，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的一切輸出功率都要途徑變頻器來運(yùn)輸，所以必須選擇功率較大的電氣元件。
因?yàn)樽冾l器占地空間大、成本高，同時(shí)功率因素較低，這樣就對傳統(tǒng)的軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了改造、升級與優(yōu)化，異步軸帶發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了。
異步軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主要依靠雙饋異步電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方法來維持恒頻穩(wěn)壓，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來控制這一系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信息自動(dòng)化控制的功能與效果。
1.2 容錯(cuò)技術(shù)
容錯(cuò)技術(shù)主要是指電氣自動(dòng)化系統(tǒng)工作過程中，當(dāng)出現(xiàn)故障問題時(shí)，自身的承受能力，容錯(cuò)技術(shù)的作用表現(xiàn)在：
1.2.1 系統(tǒng)故障監(jiān)測。
當(dāng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)工作過程中有故障問題，在容錯(cuò)技術(shù)的監(jiān)測下，能夠及時(shí)、精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)并定位故障，并明確故障的類型、特征，再進(jìn)行自動(dòng)化隔離。
從而維護(hù)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。
1.2.2 故障控制。
在容錯(cuò)技術(shù)支持下，自動(dòng)化系統(tǒng)中的故障問題能夠被及時(shí)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(hù)船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
對于船舶電氣自動(dòng)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(zhì)、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(shí)際的故障包括以下類型：
故障1：啟動(dòng)預(yù)備性機(jī)組，從而集中而有效地控制機(jī)組工作的負(fù)荷量。
故障2：同樣啟動(dòng)預(yù)備機(jī)組，再延長出現(xiàn)故障問題機(jī)組的關(guān)閉時(shí)間，從而更加高效、科學(xué)地處理好故障
問題。
故障3：切斷故障性機(jī)組的運(yùn)行，再將備用機(jī)組及時(shí)啟動(dòng)。
對于故障2和3最佳的解決方式就是立即停運(yùn)機(jī)組，直到故障問題發(fā)現(xiàn)并解決后，再次啟動(dòng)機(jī)組，也就是說如果故障尚未排除，機(jī)組不關(guān)閉可能會(huì)造成故障進(jìn)一步惡化，影響系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
1.3 電力推進(jìn)技術(shù)
電力推進(jìn)技術(shù)屬于一類維護(hù)船舶系統(tǒng)安全運(yùn)行的電子自動(dòng)化技術(shù)，特別是得益于現(xiàn)代社會(huì)中信息技術(shù)、電子技術(shù)、電子設(shè)備等的支持，使得電力推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣、作用更多。
電力推進(jìn)技術(shù)按照電力傳動(dòng)分類主要包括：交流與直流傳動(dòng)技術(shù)。
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(shù)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(dòng)技術(shù)相比，更具優(yōu)勢地位。
能夠極大程度地確保船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)工作，提高船舶運(yùn)轉(zhuǎn)的安全水平。
其中交流電力技術(shù)大致包括兩大推進(jìn)系統(tǒng)：LCI，直流無換向器電動(dòng)機(jī);CCV，交流無換向器電動(dòng)機(jī)。
前者是利用變頻器來達(dá)到同步調(diào)速的功能，達(dá)到從交流→直流→交流的過程。
其中船舶的工作運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)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(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使其處于最低速工作模式;相反，船舶進(jìn)入面積寬廣的公海海域，則要對推動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，確保其進(jìn)入同步、超同步轉(zhuǎn)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(dá)到直流、交流間的變化與轉(zhuǎn)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(shù)
通常來說，船舶會(huì)處于一個(gè)相對復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，易受天氣、水文等自然條件的影響，導(dǎo)致電磁污染問題，運(yùn)用電磁兼容技術(shù)能夠解決這一問題，強(qiáng)化船舶的電磁抵御能力。
要想保證船舶各項(xiàng)裝置、設(shè)備等的安全、穩(wěn)定，就要加強(qiáng)電磁兼容設(shè)計(jì)，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(zhì);(3)存在敏感的接收單元。
所謂的電磁兼容技術(shù)簡單說就是要這三大條件中的任何一個(gè)，從而解除電磁干擾。
為了達(dá)到這一目標(biāo)就要加強(qiáng)元件、器件的正確選型，其中要重點(diǎn)控制干擾信號敏感的元件。
1.5 隔離變壓器技術(shù)
船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)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(shè)備的變壓器，達(dá)到獨(dú)自提供電能，或者把供電設(shè)備同強(qiáng)電設(shè)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(chǔ)上隔離變壓器，從而為自控設(shè)備提供獨(dú)立電源，達(dá)到有效排除干擾的目的。
1.6 RC吸收技術(shù)
因?yàn)榇半姎庀到y(tǒng)具有自動(dòng)化屬性，這其中必然會(huì)關(guān)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(yīng)選擇RC吸收設(shè)備，這一技術(shù)性能較為穩(wěn)定，不會(huì)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(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢
船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)屬于綜合性、程序性強(qiáng)的技術(shù)類型，從船舶電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行、完善都需要特定的自動(dòng)化技術(shù)的支持。
在當(dāng)前信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等不斷發(fā)展的現(xiàn)代時(shí)期，船舶電氣化系統(tǒng)必將朝著自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
船舶作為聯(lián)系外界的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(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(yùn)行。
3 結(jié)語
船舶電氣自動(dòng)化技術(shù)能夠維護(hù)船舶的常規(guī)工作與高效運(yùn)行，必須加大對自動(dòng)化技術(shù)的研究力度，不斷優(yōu)化改進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢整合與力量有效發(fā)揮。
參考文獻(xiàn)
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煤礦電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢【2】
摘要：在電氣自動(dòng)化技術(shù)飛速發(fā)展的形勢下，煤礦企業(yè)逐漸將電氣自動(dòng)化應(yīng)用于生產(chǎn)中，基本實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化控制，并且對電氣自動(dòng)化在生產(chǎn)中的應(yīng)用做出了進(jìn)一步的探索，但是在這個(gè)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(yùn)營。
文章分析了煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀，并對其發(fā)展趨勢做了展望。
關(guān)鍵詞：煤礦企業(yè);電氣自動(dòng)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(dòng)化的發(fā)展歷程，我們可以看到電氣自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
就煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域而言，電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)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(dòng)化不斷做出研究與探索。
但是，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的形勢下，煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)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(dòng)化，就要對其發(fā)展現(xiàn)狀有一個(gè)全面的了解，并據(jù)此而做出科學(xué)合理的發(fā)展展望，從而使煤礦企業(yè)在企業(yè)管理及運(yùn)營上具備更大的優(yōu)勢。
1 煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了我國煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展，特別是電子技術(shù)，它在煤礦電氣自動(dòng)化的發(fā)展中起到了關(guān)鍵性的作用。
就目前的情況而言，煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀歸納起來主要為以下三點(diǎn)：
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(dòng)化的信息系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分構(gòu)成：一個(gè)是企業(yè)管理信息系統(tǒng);另一個(gè)是機(jī)械設(shè)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(jìn)行讀取和存儲，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對井下生產(chǎn)的全程監(jiān)控，這個(gè)監(jiān)控工作包括企業(yè)的財(cái)務(wù)情況、企業(yè)工人的個(gè)人基本信息等。
從企業(yè)機(jī)械設(shè)備的信息系統(tǒng)發(fā)展情況來看，信息技術(shù)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(shù)以及微處理器技術(shù)在電氣自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)備及系統(tǒng)中的應(yīng)用大量增加，而這項(xiàng)改變同時(shí)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(dòng)化而言，硬件是其系統(tǒng)運(yùn)營的物質(zhì)基礎(chǔ)。
從目前的情況來看，硬件方面的建設(shè)也取得了一些進(jìn)步。
首先，在編程接口方面，其標(biāo)準(zhǔn)化基本上已經(jīng)在各大煤礦企業(yè)中得到實(shí)現(xiàn)。
PLC產(chǎn)品是電氣自動(dòng)化的重要物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)際需求。
基于這樣的需求，PLC產(chǎn)品的編程接口實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化。
其次，在工控標(biāo)準(zhǔn)方面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
微軟公司所開發(fā)的Windows NT、Windows CE、Internet Explore因其強(qiáng)大的功能而逐漸成為了實(shí)際上的工控標(biāo)準(zhǔn)平臺。
最后，分布式通訊總線在硬件設(shè)備中得到了推廣使用。
通過分布式的控制，各個(gè)模塊得以與現(xiàn)場設(shè)備連接在一起，而各個(gè)設(shè)備就成為了檢測現(xiàn)場的機(jī)器以及執(zhí)行操控指令的機(jī)器。
1.3 控制軟件方面的發(fā)展現(xiàn)狀
控制軟件是實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化生產(chǎn)的最為核心和關(guān)鍵的部分，基于控制軟件的電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，使得煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)了無人值守的自動(dòng)化生產(chǎn)。
就現(xiàn)狀而言，控制軟件在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及現(xiàn)場總線監(jiān)控三個(gè)方面，它在其中既發(fā)揮了優(yōu)勢，比如使系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)操作更為簡便易行，但是同時(shí)它也使暴露出一些缺點(diǎn)，總體上看它的應(yīng)用帶來了積極的作用。
2 煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢
展望煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢，對今后煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化建設(shè)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
筆者認(rèn)為，未來煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)為以下
六點(diǎn)：
2.1 煤礦企業(yè)將以信息化建設(shè)作為煤礦企業(yè)的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目
這是由社會(huì)向信息化發(fā)展的大趨勢所決定的，同時(shí)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(shè)的重點(diǎn)。
在這一動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，煤礦企業(yè)的設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將得到進(jìn)一步的融合，于是網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化水平將得到很大的提升，而企業(yè)的管理和控制將實(shí)現(xiàn)一體化。
除此之外，信息化建設(shè)也將使企業(yè)的信息處理能力得到很大的提高。
2.2 加強(qiáng)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺的開發(fā)將成為整個(gè)煤礦生產(chǎn)領(lǐng)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(shè)計(jì)系統(tǒng)、維護(hù)系統(tǒng)等方面的費(fèi)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(guān)于減少不必要的消耗、節(jié)約成本的目標(biāo)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(cái)務(wù)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等的接口實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而促成辦公環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目標(biāo)。
2.3 合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是未來煤礦企業(yè)在建設(shè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)過程中所要重點(diǎn)實(shí)施的項(xiàng)目
為提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率，煤礦企業(yè)就必須在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面做出實(shí)質(zhì)性的改變。
從煤礦企業(yè)的發(fā)展形勢來看，電氣設(shè)備的智能化是發(fā)展主流，因而網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要包含對它的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)督與管理等方面的內(nèi)容，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還要將計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)和企業(yè)的管理系統(tǒng)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的交流。
2.4 提升電氣設(shè)備的自動(dòng)化水平將成為未來煤礦企業(yè)發(fā)展過程中的建設(shè)性舉措
電氣設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)是建成電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有提升電氣設(shè)備的自動(dòng)化水平，才能使電氣自動(dòng)化技術(shù)水平有所提高。
因此，在未來，煤礦企業(yè)將全面實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)化操作，創(chuàng)造出更為安全、高效的工作環(huán)境，進(jìn)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(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、規(guī)�；a(chǎn)之后，就面臨著龐大而復(fù)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(qiáng)的指向性。
就實(shí)際效用而言，分布式的監(jiān)控方式最能適應(yīng)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(dòng)化技術(shù)的道路
煤礦企業(yè)未來的發(fā)展?fàn)顩r中，生產(chǎn)技術(shù)水平更高、經(jīng)驗(yàn)更豐富是可以預(yù)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(dòng)化技術(shù)上就有了更多的底氣，企業(yè)將投入足夠的資金用于技術(shù)的研發(fā)，為提升企業(yè)的核心競爭力增添砝碼。
3 結(jié)語
煤礦電氣自動(dòng)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(yīng)該得到重視。
綜合以上論述，煤礦企業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在軟件及硬件的建設(shè)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(jié)合自身實(shí)際，對本行業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展做出合理的展望，并據(jù)此科學(xué)地規(guī)劃企業(yè)的發(fā)展道路。
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