船舶停靠的电力系统自动化节能控制技术改进研究

船舶停靠的电力系统自动化节能控制技术改进研究

孙伟强 ,宋丕伟 ,程子洋 ,闻成皓 ,高凯铎

大连科技学院  辽宁省大连市

摘要：在整个世界经济的运行中，海洋船舶运输起着非常重要的作用，船舶运输在运输成本以及运输能力上都具有非常明显的优势，世界上大约有80%左右的货运都是通过船舶运输来完成的。船舶电力系统是船舶的重要组成部分，很多船舶上的关键设备都是通过电能来控制的，因而对于船舶电力性能及稳定性的要求也越来越高。本文主要就船舶停靠的电力系统自动化节能控制技术改进进行研究分析，以供参考。

关键字：船舶；电力系统；自动化；节能控制技术

引言

电力系统是为船舶提供动力支持的重要组成部分，随着现代航行技术不断改进，对船舶停靠的自动化要求也越来越高。为顺应时代的要求，船舶停靠的电力系统不断改革，容量和性能有了一定程度的提升，船舶停靠电力系统逐渐由辅助型走向主导型。由于经过技术革新，船舶的应用范围逐渐增大，实用性得到增强，同时船舶的航行能力和自动化的程度已经有所提升，性能更加优化。但是由于船舶的主要运行环境是海上环境，直接利用电力的能源有限，续航能力不足仍然是船舶工业发展的一个重要瓶颈，因此需要对船舶停靠电力系统进行自动节能控制。

1相关概述研究

1.1基本内涵

船舶电力系统是船舶的重要组成部分，能够实现将其他能量转化为电能，并将这些电能提供给船舶以保障船舶的正常行驶和运行。传统的船舶停靠电力系统主要通过人工操作以及监控，不仅费时费力，而且容易出现问题。自动化技术是一个涵盖面非常广的技术，将自动化技术应用于船舶停靠电力系统可以很好地提高船舶电力系统工作的稳定性，降低船员的工作强度。船舶停靠电力系统一般包括柴油发电机、绞盘以及配电盘，柴油发电机是为船舶电力系统提供电能的设备，配电盘是配电装置，将柴油发电机产生的电能分配到船舶各个用电设备，两者缺一不可。

1.2系统组成

在船舶停靠电力系统的组成中，船舶电力系统是船舶的核心部件，有效地将化石燃料转化成电能，并将转化的电能输送给船舶的执行机构，以此来保障船舶停靠的电力需求。船舶停靠电力系统采用自动化技术、计算机技术原理，提高船舶停靠电力系统输出的稳定性和安全性，有效地降低了船员的工作量。整个船舶电力系统主要由电源、配电装置、电网和电力负荷等主体部分构成，现对各个主体部分进行介绍如下：第一，电源。船舶上的电源一般是由蓄电池与柴油发电机组构成，保证整个船舶所需电能的正常供应；第二，配电装置。配电装置主要由配电板、分电箱等部分构成，具有协调和控制的功能，主要是对电力网、用电负荷、电能进行监控，起到保护、分配、转换、控制等作用；第三，电力网。船舶电网是电力传输的介质，其是整艘船舶的电缆和电线的总称，主要是将电能安全、稳定输送到需要地方；第四，电力负荷。电力负荷是指船舶上所有的用电设备，包括各种电力拖动设备，如锚机、油泵、水泵，电气照明设备，通讯设备等。如果电力系统的任何一个环节出现异常，都会直接影响电力系统的正常运行，导致整个船舶在海岸上无法按轨迹运行停靠，出现诸多的安全隐患，因此研究船舶停靠电力系统具有重要的意义。

1.3船舶系统特点

在全球经济快速发展的背景下，船舶的快速运输给各国经济贸易带来了极大的便利。过去船舶电力的操作主要依靠一线操作人员的实际操作，利用经验来判断船舶的运行状态。如果船舶在运行过程中发生安全故障，操作人员很难在短时间内排除，尤其是出现负载较大、欠压、欠流等异常故障，需要操作人员及时地发现故障源，并较好地排除故障，尽快恢复船舶的正常行驶。现在随着船舶制造技术、智能制造、计算机技术和智能化技术的不断发展，在船舶电力系统也得到一定的应用，因而船舶电力自动化系统在船舶应用上有较多的特点，具体特点如下：第一，有效地提高了系统的稳定性和安全性，降低了工作人员的劳动强度和工作量；第二，如果出现异常情况，电力系统负载会突然增加，有效保证船舶行驶的安全；第三，通过应用自动化，使得船舶电力系统能够实时监控与管理，提高发电机使用寿命，降低运营成本。

2船舶停靠的电力系统自动化节能控制技术改进

2.1电力系统自动化分析

船舶停靠电力自动化系统主要分为工控机模块、界面显示模块以及PLC监控执行模块，PLC模块在船舶电力系统自动化起着重要的作用，不仅起负责监控与管理的作用，还对整个船舶停靠电力系统自动化起执行作用，有效地对电力自动化系统中的电压、电流以及机组的运行情况进行实时监控，与此同时通过设置最大值与最小值，一旦超过阈值，及时报警，提示管理人员，起到安全运行的作用。

2.2船舶停靠电力系统的改进与优化

为了增加船舶停靠电力系统的安全性与稳定性，需要不断地对船舶停靠电力系统予以提升，现可以从以下几个方面对其进行提升：第一，船用材料的研发，不断采用新型材料，如碳钢与合金钢、纤维增强塑料、复合材料以及纳米材料的研发，主要用于船舶的整体结构，起到轻量化和稳定性的作用；第二，在船体的建造方面，采用船舶通用的船体结构，利用模块化进行设计，设计全新结构的船体，如曲面钢板；第三，在船舶的涂装领域，采用前沿技术，如抵御太阳光辐射的冷涂料技术，甲板上采用了该涂料技术，能反射近80%的太阳光辐射热，与常规涂料涂覆的甲板相比，温差能达到28℃，来代替恶劣的工作环境，包括除锈和涂漆，以此保护工人的身体健康，提高涂装作业的效率。对于船舶结构和材料的改善，在一定程度上有效地优化了船舶停靠的电力负荷，使得船舶的安全运行更为稳定和安全。对于复杂船舶停靠电力系统，可以采用SQL查询语句来处理电力系统的数据库，实现了电力数据表创建、查询等功能。与此同时，将电力系统的运行数据进行划分，将其分割成多个的基本单元，大大地提升了每个数据单元的信息传递速度。对于船舶停靠系统的不断发展，船用电缆在结构上与陆用普通电力、控制、通信电缆有着很大的区别，采用金属丝编织方式来进行传输电力，并采用铠装结构来节省敷设所占的空间；为了确保船舶发动机的正常健康运行，有必要对发动机的运行状态进行远程实时监控和管理，主要有发动机的转速、滑油压力、排气温度、蓄电池电压等参数的实时监视，不仅可以保障船舶的安全停靠，还可以对安全隐患进行实时调整，保证发动机稳定运行。随着科学技术与船舶制造技术的发展与进步，船舶停靠电力系统的结构变得越来越复杂，单一依靠船舶上的人员难以解决复杂的电力系统故障，因此实现船舶停靠电力系统故障快速诊断是船舶电力系统自动化的新课题。

2.3船舶停靠电力系统未来的发展方向

随着计算机技术、自动化技术、智能制造技术和互联网技术的蓬勃发展，使得船舶停靠系统在自动化化方面也得到一定的提升，使得电力系统朝着智能化、多功能化和自动化方向迈进；再加上信息技术和总线技术的快速发展，不断的拓宽了船舶停靠电力系统的网络化，使其自动化水平不断增加，甚至可以利用计算机对船舶的运行稳定性与安全性进行建模，模拟其行驶状态，判断了船舶发展的可行性与正确性。通过新科技的不断投入到船舶停靠电力系统的发展中，有效的节省运行和维护成本，提高了船舶停靠电力系统的稳定性和安全性，为船舶的行驶提供了重要的安全保证。

结束语

综上所述，船舶运输的安全性、高效性一直是当前运输行业的重要指标，而船舶停靠电力自动化系统是未来船舶电力系统的重要发展方向。

参考文献：

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