探析数字控制技术在船舶电气系统的应用

严成麟（金海重工股份有限公司,浙江 舟山 316200）

探析数字控制技术在船舶电气系统的应用

严成麟
（金海重工股份有限公司,浙江 舟山 316200）

摘 要：随着科学技术的进步，在船舶电气系统中，自动化程度越来越高，数字控制技术的引入满足了这种要求。数字技术取代了传统的经典控制技术，并因为电子技术的迅猛发展，实现了数字电子技术的跨越式的发展，提高了电气系统的整体性能，从而提升船舶整体的自动化水平。本文主要介绍了数字控制技术在船舶电气系统中具体应用和优点，希望能够推动数字控制技术的发展。

关键词：数字控制技术;船舶电气;电子技术

1 数字控制技术简介

数字控制技术简单来说就是利用数字信息化系统对外界机械等设备实行控制，主要有4部分组成，分别是监控部分、控制部分、中央处理部分以及执行部位。中央处理部分是整个设备的核心，是系统的大脑，对输入端以及检测端传来的信息进行处理，从而实现对执行部位的控制。整个系统可以自动化运行，也可以手动进行，方便操控的同时，提高安全指数。数字控制技术是控制理论及电子技术紧密结合而出现的新型控制技术，这种技术代替了人工控制，实现了电脑控制机械工作。一方面电脑控制能够进行精密加工，误差较小，另一方面，电脑控制可以节约大量的人力资源，从而降低成本。

2 船舶电气系统的组成

船舶电气系统主要由如下部分构成，船舶电源装置，船舶配电装置，船舶电力网，负载等。船舶电源装置是将机械能电能转化为电能的装置，船舶的电源装置主要指发电机、蓄电池。

船舶配电装置，对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护，分配，转换，控制和检测的装置。根据供电范围和对象的不同可分为主配电板、应急配电板、动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。船舶电力网，是全船电缆电线的总称 ，作用是将各种电源与负载按一定关系连接起来。根据其所接负载的性质，可分为动力电网、低压电网、照明电网、应急电网和小应急电网等。 负载 :用电设备， 按系统可分为以下几类：（1）动力装置用辅机如滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等；（2）甲板机械锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等；（3）舱室辅机生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等；（4）机修机械 车床、钻床、电焊机和盘车机等。

3 数字控制技术在船舶电气系统的具体应用分析

3.1 一次电源应用分析

一次电源，顾名思义就是能量转换装置，将其他形式的能量转换成电能，指原动机和发电机等。一次电源通常比较不稳定，可通过一个闭环自动控制系统进行调节，能够降低电压和电流的波动造成的影响。在经典的模拟控制技术中，主要是利用反馈技术，通过反馈的信息来调节电流以及电压，这种技术中需要电压、频率等参数进行采样，由于采样信息变化速度快，而且因周围环境的干扰能力等因素，受到很大的制约。数字控制技术的引入解决了这一难题，数字控制技术对电气参数及时通过传感器输送到中央处理器，经过处理并实现自动调节，这样避免了干扰和时间延迟。传统的技术是基于线性控制理论基础上的，但一次电源工作不稳定常常会出现其他的非线性的情况而基于数字控制技术的处理器能够对不同的情况做出精确的判断，从而提高了一次电源的稳定性，保证了船舶电网和设备的安全性。

3.2 二次电源应用分析

二次电源主要是针对于不同的电子设备，实现电压的转换，不同的设备工作电压不同，相对于一次电源而言要复杂得多。电网的质量直接决定了船舶的性能，在军用舰船中，甚至直接决定了战舰的生存能力，在民用船舶中先进的电子设备能够提高船舶的抗灾能力，导航系统、气象检测系统，都很大程度上减少了事故的发生。数字控制技术的应用，为电子设备提供了稳定可靠的电力支持。数控技术的高效性能够短时间内实现电能变换，提高了能源了利用率，对于船舶这种独立电源系统来说很重要。同时数字控制技术的引入提高了二次电源的稳定性，将传统的多单元控制转换成单一单元控制，提高了集成度，提高了设备的稳定性。数字控制技术能够提高电气系统的自动化程度，减少了人工环节，提高了工作效率和人员利用率，数字控制技术能够提高船舶的智能化水平，还能够降低电磁干扰，提高电磁兼容性。电磁兼容能力在电气系统中占有重要地位，是衡量电气系统先进程度的指标。电子设备如果受到很大的电磁干扰不仅会出现错误的判断，对于设备的寿命也会产生严重的影响，严重的还会导致设备损坏。电源开关是产生电磁干扰的主要原因，数字控制技术通过计算器控制，是在全程通电的过程中实现的控制，电路的开关并不是传统的手动开关，而是模拟电路控制，不会产生电磁干扰，这就有效的缓解了电磁干扰带来的弊端。

3.3 船舶辅助设备应用分析

船舶的辅助设备主要是外部的设备，包括泵类，这种负载是通过电动机，将电能转换成机械能。数字控制技术在这方面的应用主要是控制变频调节技术，既能节约能源，提高利用率，又能对设备进行保护，是这方面的主要研究点。随着科学技术的不断提高，变频技术发展很快，变频技术还能减轻电网的负担，对于电站的稳定性有一定的积极作用。船舶辅助设备消耗的功率大，相应的无用功率也比较多，这些功率的损耗主要是发热，这大大降低了电能的传输效率，增加了电站的负荷，同时也使电网受损。变频技术能够通过控制器及时调节发动机的转速，降低无用功率，从而实现整体的提升。同时变频技术应用于船舶电力推进以及侧推等推进设备，实现对船舶速度的精准控制。

4 结语

科技的进步带来的是各个行业新的发展，数字控制技术应用于船舶电气系统后，解决了困扰电气控制的诸多难题。在电气系统的一次电源、二次电源和辅助设备中，数字控制系统起着十分重要的作用。数字控制技术作为信息时代的产物，是高科技的标志，在船舶电气系统中的发展前景十分广阔，对这方面的研究符合时代的需求，对于船舶新技术的发展有重要意义。

参考文献：

[1]倪伟,孙自力,闫伟.数字控制技术在船舶电气系统的应用概述[J].科技信息,2011(19):123-124.

[2]李铭志,蒋如宏,赵永生,马宁.船舶电气智能设计系统中的数字化及参数化方法研究[J].造船技术,2009(05):39-42.

[3]赵跃平,王良秀.船舶电气的发展与应用[J].上海造船,2008(04):56-58+63.

作者简介：严成麟，男，上海人，研究方向：船舶电气专业。