陳儒

摘 要：船舶結(jié)構(gòu)中的電氣系統(tǒng)，采用了數(shù)字控制技術(shù)的方法，提高電氣系統(tǒng)的工作水平。數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中，充分發(fā)揮了控制作用，確保電氣系統(tǒng)達(dá)到可靠性的標(biāo)準(zhǔn)。船舶電氣系統(tǒng)具有復(fù)雜性的特征，采用數(shù)字控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了船舶電氣系統(tǒng)的自動化，完善電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，確保電氣系統(tǒng)能夠滿足船舶運(yùn)行的需求。文章主要探討船舶電氣系統(tǒng)中數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣系統(tǒng)；數(shù)字控制技術(shù)

中圖分類號：U663 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0140-02

我國船舶事業(yè)的發(fā)展過程中，電氣系統(tǒng)逐漸成為船舶體系中的核心。船舶電氣系統(tǒng)中積極引入數(shù)字控制技術(shù)，改善電氣系統(tǒng)的運(yùn)行方式，優(yōu)化船舶體系的運(yùn)行。數(shù)字控制技術(shù)有利于把控船舶運(yùn)行時的電氣系統(tǒng)，根據(jù)船舶運(yùn)行的需求，及時調(diào)整電氣系統(tǒng)，體現(xiàn)數(shù)字控制技術(shù)的優(yōu)勢。船舶電氣系統(tǒng)的自動化、智能化發(fā)展過程中，數(shù)字控制技術(shù)起到關(guān)鍵的作用，數(shù)字控制技術(shù)維護(hù)了船舶電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，杜絕發(fā)生控制方面的問題。

1 船舶電氣系統(tǒng)與數(shù)字控制技術(shù)分析

1.1 船舶電氣系統(tǒng)

船舶電氣系統(tǒng)具有復(fù)雜性的特征，船舶結(jié)構(gòu)中的電氣系統(tǒng)，是由電源結(jié)構(gòu)、配電結(jié)構(gòu)、電力網(wǎng)、負(fù)載構(gòu)成的，其中電源裝置是指船舶上的蓄電池、發(fā)電機(jī)。船舶電氣系統(tǒng)對對數(shù)字控制技術(shù)有一定的需求，因?yàn)榇半姎庀到y(tǒng)中的內(nèi)容，都面臨著控制需求，所以采用數(shù)字控制技術(shù)準(zhǔn)確的控制船舶電氣系統(tǒng)，規(guī)范電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程[1]。數(shù)字化控制技術(shù)運(yùn)用自動化的控制方法，取代傳統(tǒng)的人工控制，降低電氣控制的困難度。船舶電氣系統(tǒng)的控制對象比較多，如果采用人工控制的方法，就會出現(xiàn)風(fēng)險，引入數(shù)字控制技術(shù)，促使電氣系統(tǒng)根據(jù)被控對象的需求，能夠及時作出控制反應(yīng)，關(guān)聯(lián)電氣系統(tǒng)中的各項控制對象。例如：船舶電氣系統(tǒng)的電源和負(fù)載相互連接，構(gòu)建了內(nèi)在的連續(xù)，數(shù)字控制技術(shù)根據(jù)電氣系統(tǒng)的負(fù)載特性，把電源分配到照明、應(yīng)急、動力、低壓等模塊中，以免出現(xiàn)電源失控的情況。

1.2 數(shù)字控制技術(shù)

數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中，主要是利用數(shù)字化的信息系統(tǒng)控制船舶的電氣設(shè)備，實(shí)時監(jiān)控船舶電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)避潛在的運(yùn)行風(fēng)險[2]。船舶電氣系統(tǒng)中的數(shù)字控制技術(shù)分為四個部分，首先是中央處理系統(tǒng)，其為電氣系統(tǒng)數(shù)字控制的核心，全面處理信息系統(tǒng)輸入端、檢測端的電氣信息，分析各項電氣信息的目的，發(fā)送到執(zhí)行部分并控制執(zhí)行方式，其次就是上述的執(zhí)行部分，執(zhí)行部分接收來自中央處理系統(tǒng)的信息，根據(jù)信息的要求，控制船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的自動化，然后是監(jiān)控部分，信息系統(tǒng)監(jiān)控船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，提高電氣系統(tǒng)的安全水平，最后是控制部分，數(shù)字控制技術(shù)中融入了大量的新技術(shù)，以計算機(jī)控制為主，自動化控制代替了船舶電氣系統(tǒng)中的傳統(tǒng)控制方法，實(shí)現(xiàn)精密、準(zhǔn)確的控制操作，數(shù)字控制技術(shù)在很大程度上規(guī)避了操作誤。

2 船舶電氣系統(tǒng)數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在三個方面，結(jié)合船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，分析數(shù)字控制技術(shù)的具體應(yīng)用，如下：

2.1 一次電源

船舶電氣系統(tǒng)中的一次電源負(fù)責(zé)能量轉(zhuǎn)換，專門把船舶電氣系統(tǒng)中的其他能量轉(zhuǎn)換為電能，船舶電氣系統(tǒng)中最為典型的一次電源是發(fā)電機(jī)，還包括一些腐蝕設(shè)備[3]。一次電源是閉環(huán)控制系統(tǒng)，目的是一致原動機(jī)、負(fù)載引起的電能波動。數(shù)字控制技術(shù)在一次電源中的應(yīng)用，先要采用技術(shù)模擬的方法，模擬的過程中反饋出一次電源的運(yùn)行特征，而且模擬控制中的反饋系統(tǒng)，可以根據(jù)船舶電氣系統(tǒng)一次電源的電壓、頻率因素，調(diào)整原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)的勵磁電流，采樣一次電源中的電氣參數(shù)，積極落實(shí)數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用。

數(shù)字控制技術(shù)采集了一次電源的相位、頻率、電壓等參數(shù)后，就要設(shè)計傳感器的安裝，傳感器向數(shù)字控制技術(shù)中傳輸船舶電氣系統(tǒng)的信息參數(shù)。船舶電氣系統(tǒng)中，一次電源所處的環(huán)境較為特殊，經(jīng)常會面臨溫差、振動、電磁干擾，直接影響到傳感器中的參數(shù)，無法保障一次電源的控制與調(diào)節(jié)，數(shù)字控制技術(shù)針對一次電源中的此類問題，采用數(shù)字化的方法，采集一次電源的參數(shù)信息，采樣的信息直接輸入到數(shù)字控制技術(shù)的微處理器中，微處理器通過反饋系統(tǒng)抑制一次電源中的干擾信息。微處理器在數(shù)字控制技術(shù)中，以原有的模擬技術(shù)為基礎(chǔ)，改進(jìn)一次電源的線性控制方式，保障一次電源在船舶電氣系統(tǒng)中的穩(wěn)定性，即使時瞬時條件變化，一次電源也能處于可靠性的供電狀態(tài)，滿足船舶電氣系統(tǒng)的基本需求。

2.2 二次電源

船舶電氣系統(tǒng)中的二次電源非常復(fù)雜，與一次電源相比，二次電源的設(shè)備多、運(yùn)行多樣，二次電源中需要安裝功率電子變換裝置，以此來滿足負(fù)載需求。數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中，提高了設(shè)備的先進(jìn)性，有利于優(yōu)化船載電子設(shè)備的運(yùn)行，數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到二次電源中，強(qiáng)化了船舶電氣系統(tǒng)中二次電源的安全性，確保二次電源能夠適應(yīng)船舶運(yùn)行的需求。

船舶電氣系統(tǒng)的二次電源中安裝了多樣化的設(shè)備，二次電源決定了船舶電氣系統(tǒng)的安全性、可靠性。船舶電氣系統(tǒng)處于全天候的工作狀態(tài)，增加了二次電源的運(yùn)行壓力，二次電源中采用數(shù)字控制技術(shù)，保障二次電源具有容錯運(yùn)行的能力。船舶電氣系統(tǒng)比較關(guān)注二次電源的可靠性及使用壽命，實(shí)際二次電源的性能、質(zhì)量是由電子設(shè)備決定的，為了提高二次電源的壽命，采用數(shù)字控制技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子設(shè)備。

數(shù)字控制技術(shù)在二次電源中的應(yīng)用，體現(xiàn)在四個方面，分析如：（1）船舶電氣系統(tǒng)配置了獨(dú)立的電源結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)航時無法高效率地補(bǔ)給電源能量，數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用到二次電源中，促使二次電源具有電能變換的條件，可以在負(fù)載范圍中不斷的提供電能資源；（2）數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，減少了二次電源中的電子設(shè)備，維護(hù)二次電源的可靠度，而且數(shù)字控制技術(shù)在二次電源中安裝了反饋調(diào)節(jié)器，促使二次電源更加符合船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行需求；（3）數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了二次電源的自動化，降低人工操作的工作量，深化微處理器的影響，改善二次電源中的功率變換，確保船舶電氣實(shí)現(xiàn)智能化控制；（4）二次電源在數(shù)字控制技術(shù)的作用下實(shí)現(xiàn)了電磁兼容，具有穩(wěn)定的抗干擾能力，既可以維護(hù)自身的穩(wěn)定性，也能降低對其他設(shè)備的電磁干擾。

2.3 輔機(jī)結(jié)構(gòu)

船舶電氣系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、泵機(jī)等都屬于輔機(jī)結(jié)構(gòu)，輔機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電能向機(jī)械能的有效轉(zhuǎn)化，提供了船舶電氣系統(tǒng)的效率[4]。輔機(jī)結(jié)構(gòu)對數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)在變頻調(diào)速上，變頻調(diào)速降低了輔機(jī)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行能效，減輕電氣系統(tǒng)的負(fù)荷壓力。變頻技術(shù)的發(fā)展速度很快，積極利用數(shù)字控制技術(shù)，降低輔機(jī)結(jié)構(gòu)中的無用功，同時保護(hù)船舶電氣系統(tǒng)中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。輔機(jī)結(jié)構(gòu)在船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，經(jīng)常會以散熱的方式散失掉大量的能量，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到輔機(jī)結(jié)構(gòu)中，控制輔機(jī)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速隨著船舶電氣系統(tǒng)的需求發(fā)生改變，有效降低熱量損失。變頻技術(shù)自動化控制輔機(jī)的轉(zhuǎn)速，從整體上提升輔機(jī)結(jié)構(gòu)的節(jié)能水平，變頻技術(shù)在輔機(jī)轉(zhuǎn)速方面的精準(zhǔn)控制，有利于實(shí)現(xiàn)船舶電氣系統(tǒng)的高效性。

3 船舶電氣系統(tǒng)數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中表現(xiàn)出了自動化、智能化的運(yùn)行特點(diǎn)，其在未來的發(fā)展中，致力于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與整體控制。數(shù)字控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，可以利用網(wǎng)絡(luò)化的條件，集成收集船舶電氣系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)，數(shù)字控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展中引入了自動化技術(shù)，全面把控電氣系統(tǒng)的運(yùn)行。整體控制是指在船舶電氣系統(tǒng)數(shù)字化控制的過程中，采用綜合監(jiān)控的方法，監(jiān)督數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)船舶電氣系統(tǒng)中的不良操作，杜絕發(fā)生電氣風(fēng)險，維護(hù)船舶電氣系統(tǒng)的安全性。數(shù)字化控制技術(shù)的未來發(fā)展，改進(jìn)了船舶電氣系統(tǒng)，提供了諸多優(yōu)質(zhì)的控制方法。

4 結(jié)束語

船舶電氣系統(tǒng)中的數(shù)字控制技術(shù)得到了成熟的應(yīng)用，數(shù)字控制技術(shù)提高了電氣系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，促使電氣系統(tǒng)能夠嚴(yán)格按照船舶運(yùn)行的需求執(zhí)行各項控制命令，降低電氣事故的發(fā)生機(jī)率。數(shù)字控制技術(shù)具有一定的發(fā)展?jié)摿?，結(jié)合船舶電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，提出發(fā)展的方向，規(guī)劃好數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展后，才能確保數(shù)字控制技術(shù)在船舶電氣系統(tǒng)中的高效性，以此來提升船舶電氣系統(tǒng)的工作效率和質(zhì)量。

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