陳耀輝

海洋石油工程（青島）有限公司 山東青島 266520

隨著近幾年我國船舶事業(yè)的發(fā)展非常迅速，再加上電氣自動化技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得船舶與電氣在自動化技術(shù)相結(jié)合，再這樣的情況下我國船舶領(lǐng)域的發(fā)展也是越來越好。在此基礎(chǔ)上我們國家還積極的向國外的一些國家學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)以求將本國電氣自動化技術(shù)進(jìn)行完善。這樣做的目的技術(shù)幫助我國船舶事業(yè)更好的發(fā)展下去。但是隨著技術(shù)不斷的發(fā)展，在船舶電氣設(shè)備等一些方面還是存在著很多的問題，而這些問題是值得需要我們?nèi)ソ鉀Q的其中最為重要的就是在設(shè)備故障方面的一些問題，因?yàn)檫@些問題對船舶的行駛以及日后的發(fā)展有著非常重要的作用。因此，根據(jù)這些情況要對船舶設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修的工作，這樣可以確保船舶電氣自動化在世界上占據(jù)著領(lǐng)先的位置，同時還可以更好的發(fā)展下去。

1 海洋船舶電氣工程系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 智能電力推進(jìn)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電力推進(jìn)系統(tǒng)在應(yīng)對現(xiàn)代工程船舶越來越大的噸位和越來越多的用途時顯得力不從心，因此需要先進(jìn)的電力推進(jìn)系統(tǒng)來滿足工程船舶對動力推進(jìn)的要求，因此電力推進(jìn)系統(tǒng)也是工程船舶電力工程的重要組成部分，該系統(tǒng)由船舶布置、推進(jìn)、機(jī)電配置的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，包含柴油發(fā)電系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)，通過自動化控制系統(tǒng)可以根據(jù)船舶所需的動力進(jìn)行智能調(diào)配，帶動驅(qū)動和控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。電力推進(jìn)系統(tǒng)在于優(yōu)秀的可操縱性，尤其是在長期低速的情況下的動力定位要求[1]。由于工程船舶具有大功率的電力系統(tǒng)，因此當(dāng)無負(fù)荷的情況下可以用大功率電站作為供電系統(tǒng)作為動力來源，從而實(shí)現(xiàn)低速移位。智能電力推進(jìn)系統(tǒng)是由無線傳感網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和執(zhí)行模塊構(gòu)成的。整個系統(tǒng)由數(shù)個終端和路由構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)，然后在設(shè)置由協(xié)調(diào)器控制的執(zhí)行模塊，構(gòu)建一個樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線傳感網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器可以根據(jù)傳感器接受環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并且可以選擇顯示哪一塊區(qū)域的傳感器的信號，同時可以將數(shù)據(jù)處理之后通過DTU傳輸?shù)絇C控制系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信監(jiān)控可以將信號和數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行比對，計(jì)算出合適的推進(jìn)力和推進(jìn)時間，將計(jì)算出的數(shù)據(jù)通過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到協(xié)調(diào)器指揮執(zhí)行模塊。而執(zhí)行模塊則根據(jù)系統(tǒng)的命令進(jìn)行智能化執(zhí)行。該系統(tǒng)價值體現(xiàn)在能夠自主合理的分配動力系統(tǒng)，能夠有效地節(jié)省工程船舶的能源消耗，節(jié)約工程船舶的運(yùn)營成本，為提高經(jīng)濟(jì)性做出一定的貢獻(xiàn)。

1.2 動力定位系統(tǒng)

工程船舶上的動力定位系統(tǒng)是僅靠推進(jìn)器的推理作用使得工程船舶能夠自動保持位置，該系統(tǒng)的價值在于保障工程船舶的工作穩(wěn)定性，減少由于外界環(huán)境的干擾產(chǎn)生的位移。在現(xiàn)實(shí)中，工程船舶的使用環(huán)境是在水流中，受到海上風(fēng)浪、風(fēng)力、水流等影響，容易產(chǎn)生移動，而工程船舶在工作時需要保持位置的穩(wěn)定性，因此需要先進(jìn)的DP系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。DP系統(tǒng)可以通過設(shè)置在船身周圍的傳感器和收集到的周邊風(fēng)速、風(fēng)向、水流等情況，通過計(jì)算機(jī)的智能化處理調(diào)整船舶上各個不同推進(jìn)器的推理大小和方向，從而保持工程船舶本身的穩(wěn)定性，使得工程船舶的作業(yè)不受其他環(huán)境因素的影響。DP系統(tǒng)有幾個分級，比如0級、1級、2級和3級，按照工程船舶對該系統(tǒng)的不同要求選擇合適的等級，其中3級是最高級別，擁有的功能是最完善的，裝備3個自動定位和航向保持的動力定位系統(tǒng)。

1.3 科學(xué)敷設(shè)電纜

（1）冷藏室電纜需要采用明線敷設(shè)方法，其余的電裝件也要采取明安裝方案。（2）如果電纜要穿過冷藏室隔熱層絕緣體時，此時要將電纜敷設(shè)在金屬管當(dāng)中，并且使用水密填料封堵管道兩端。（3）艙室的電纜如果采用明線敷設(shè)方法，需要采用滯燃塑料槽保護(hù)線纜。（4）船艙、天花板等外露位置的電纜，很容易受到客觀因素遭到破壞或腐蝕，所以要采用外部隔離裝置或溝槽給予保護(hù)。（5）明敷電纜必須要鋪設(shè)整齊，并且不會阻礙通道。（6）電纜要避免安裝在有易燃易爆、腐蝕性強(qiáng)的空間內(nèi)，如氧氣間、油漆間、蓄電池室等。對于查明電纜要采用金屬管防護(hù)，并且要做好金屬管的密封工作。（7）電纜不得穿越油艙，否則會提升安全風(fēng)險(xiǎn)，如果是特殊情況必須要穿越油艙，可以采用無縫隙管進(jìn)行穿越敷設(shè)，但要確保管子和艙壁焊接足夠緊密，還需要進(jìn)行防腐操作。（8）電纜敷設(shè)如果需要進(jìn)行彎折操作，則要預(yù)留一定的曲率，曲率半徑要大于線纜直徑的6倍。如果采用束線纜敷設(shè)方案，則選擇的最大線纜外徑可以作為彎曲參數(shù)。（9）無線室內(nèi)不得出現(xiàn)不存在關(guān)系的線纜，如果一定要穿過無線室或輻射在無線室內(nèi)，則需要采用金屬管道防護(hù)，保證安全接地[2]。

1.4 海上遇險(xiǎn)安全技術(shù)

海工船舶在全球海域進(jìn)行工程作業(yè)，可能會遇到各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)，其中，氣象風(fēng)險(xiǎn)以及暗礁、海底結(jié)構(gòu)物風(fēng)險(xiǎn)尤為突出，氣象風(fēng)險(xiǎn)不可控，可能隨時發(fā)生，而暗礁及海底結(jié)構(gòu)物一般是潛藏在海底的，也不易發(fā)現(xiàn)，這些對于船舶的安全作業(yè)具有較大的威脅。目前針對海工船舶的海上遇險(xiǎn)安全技術(shù)研究正在深入開展，對于提升船舶海上施工的安全性具有一定的作用，在進(jìn)行海上遇險(xiǎn)安全技術(shù)研究前，船舶海上運(yùn)行主要的安全保護(hù)措施是通過值班室報(bào)務(wù)員接收和發(fā)出求救信號，再進(jìn)行相應(yīng)措施實(shí)施，這種安全技術(shù)一般是在危險(xiǎn)發(fā)生后才開始實(shí)施的，安全救護(hù)滯后，效率較低。而海上遇險(xiǎn)安全技術(shù)主要是通過衛(wèi)星通訊向相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)航情的及時傳達(dá)，讓船舶及時了解運(yùn)行中遇到的風(fēng)險(xiǎn)，掌握現(xiàn)在的風(fēng)險(xiǎn)信息等，這樣就能有效對于風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)避，提升海上施工安全性。

1.5 全球定位系統(tǒng)

海工船舶的作業(yè)中，全球定位系統(tǒng)對于船舶的定位能夠發(fā)揮有效作用。全球定位系統(tǒng)能夠?qū)τ诘孛嬖O(shè)備信號進(jìn)行接收和傳達(dá)，能夠使用空間衛(wèi)星，進(jìn)行地面監(jiān)控，為船舶提供全天的定位導(dǎo)航信息，這種定位系統(tǒng)的保密性較好，成本也不高，是目前主要的海上定位設(shè)備。全球定位技術(shù)的應(yīng)用，還能為海上救援提供準(zhǔn)確的船舶定位，在船舶遭遇安全威脅和行駛故障的情況下，船舶向相關(guān)的站點(diǎn)或指揮中心傳遞求救信息號，其中就包含了對于自身的準(zhǔn)確定位信息，讓救援能夠精準(zhǔn)達(dá)到，對于提升救援的準(zhǔn)確性，節(jié)省救援時間都具有積極作用。

2 船舶電氣數(shù)字化、智能化發(fā)展趨勢

2.1 系統(tǒng)監(jiān)控綜合化

因?yàn)槟壳半姎庠O(shè)備已經(jīng)具備了較強(qiáng)的功能，同時在船舶中獲得了大量的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的資源配置。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸達(dá)到了人機(jī)接觸外表的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，操作相對靈活，主菜單創(chuàng)建、操作便利，分類圖片的轉(zhuǎn)型與運(yùn)行是非常靈活的，能夠通過相應(yīng)的軟件針對各種功能進(jìn)行選擇，經(jīng)過屏幕按鈕可以直接選擇。然而，按照性能需求不同的船舶在新時期的先進(jìn)程度要求，然而單一的運(yùn)用程序必然會逐漸轉(zhuǎn)向于綜合監(jiān)測系統(tǒng)，由于運(yùn)用了整體監(jiān)督的方式，能夠形成雙重又或是多重冗余，其對于加強(qiáng)整個系統(tǒng)又或是船舶自身的可靠性有著非常重要的促進(jìn)作用[3]。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

工業(yè)生產(chǎn)可以達(dá)到自動化生產(chǎn)目標(biāo)最為重要的緣由之一便是總線技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，然而總線技術(shù)的運(yùn)用，達(dá)到了各種信號線間的集成，為模塊與模塊之間、設(shè)備與模塊之間的通信創(chuàng)造了標(biāo)準(zhǔn)化的信號通道?，F(xiàn)場總線技術(shù)是一類雙向的數(shù)字通信技術(shù)，能夠運(yùn)用于現(xiàn)場設(shè)備連接、模塊與控制裝置連接?，F(xiàn)階段的現(xiàn)場總線技術(shù)大都運(yùn)用雙層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，第一層大多運(yùn)用于收集數(shù)據(jù)和傳送網(wǎng)，而第二層則是控制網(wǎng)，控制網(wǎng)往往運(yùn)用冗余結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)整個系統(tǒng)的可靠性。為了提升其安全性，分散風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)能夠劃分成大量的子網(wǎng)，例如推進(jìn)系統(tǒng)網(wǎng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)以及消防系統(tǒng)網(wǎng)等等，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)定，不但能夠達(dá)到各個子系統(tǒng)間的功能集合，同時還能夠使得分布式系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集與控制平臺相互融合，并且還具備極強(qiáng)的主動性。如果系統(tǒng)控制平臺當(dāng)中的部分設(shè)備破損，必然會對其它設(shè)備的運(yùn)行造成影響，設(shè)備冗余又或是網(wǎng)絡(luò)冗余、不間斷后備電源，在一定程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)的生存能力。各個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體優(yōu)勢便是運(yùn)用高層次與數(shù)字化的自動化技術(shù)以代替最初的人工操作，推動船舶制造業(yè)又好又快的發(fā)展。

2.3 海洋工程數(shù)字化技術(shù)

海洋工程作業(yè)尤其是深水海洋工程作業(yè)，具有高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)和高成本的特點(diǎn)，將數(shù)字仿真技術(shù)應(yīng)用于海洋工程船舶施工的方案論證、設(shè)計(jì)分析、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)維護(hù)、人員訓(xùn)練等領(lǐng)域，可以極大地降低海上施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高海上作業(yè)效率。基于海洋環(huán)境水力動力學(xué)建模與實(shí)時解算技術(shù)、海洋工程裝備運(yùn)動建模、分布式實(shí)時仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真等關(guān)鍵技術(shù)，海洋工程領(lǐng)域數(shù)字化技術(shù)可以得到更高效、更安全的應(yīng)用。

3 結(jié)語

在船舶的電氣技術(shù)中，包含了很多自動化、智能化的技術(shù)應(yīng)用，對于提升船舶整體性能具有一定的作用。目前的船舶電氣自動化、數(shù)字化和智能化技術(shù)，有很多還在進(jìn)一步研究和發(fā)展中。若結(jié)合海洋工程施工中遇到的問題和短板，積極研究、探索開展數(shù)字化解決方案，將更好地推動海洋工程領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的研究和實(shí)踐工作。