尹文剛

摘 要 本文主要通過(guò)對(duì)EEA-22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)SGA-23，以及柴油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)SDA-22采用可靠性計(jì)數(shù)法進(jìn)行可靠性預(yù)測(cè)，用科學(xué)的數(shù)據(jù)給出系統(tǒng)的可靠度及失效率預(yù)算，最后確定出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞 船舶電站 可靠性 計(jì)數(shù)法 失效率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)長(zhǎng)期在高溫、濕熱和振動(dòng)等不利環(huán)境下工作，故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地電力系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如果不能及時(shí)排除，將直接影響船舶的安全航行。確保船舶電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行是船舶運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)最基本任務(wù)。因此需要快速精準(zhǔn)地對(duì)船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行故障排查?？梢?jiàn)，開展對(duì)船舶電站自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性方面的研究，特別是通過(guò)可靠性預(yù)計(jì)，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的漏洞，從而具體問(wèn)題具體分析并采取相應(yīng)的措施，將有助于提高船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性。

1船舶電站系統(tǒng)

1.1船舶電站的組成

作為船舶電力系統(tǒng)的核心，船舶電站按其結(jié)構(gòu)可分為三大主要功能板塊，分別是：原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組和配電板，為全船的所有電氣設(shè)備輸送高效、連續(xù)地、高品質(zhì)的電能。主發(fā)電機(jī)組是船舶的主電源，應(yīng)急發(fā)電機(jī)和蓄電池只作為應(yīng)急電源，配置其的主要目的是提高船舶整體的安全性，一旦當(dāng)主發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，應(yīng)急電源能及時(shí)地為船舶重要的設(shè)備供電，保證船員生命以及船舶的安全。

1.2西門子EEA-22電站系統(tǒng)

西門子生產(chǎn)的EEA-22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)備精良、功能齊全、可靠性高，是比較理想的電站自動(dòng)化設(shè)備。EEA-22系統(tǒng)的主要功能包括：允許三次自動(dòng)起動(dòng)；手動(dòng)/自動(dòng)起停柴油機(jī)組；自動(dòng)預(yù)調(diào)頻及自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行；自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載等。SGA-23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制裝置廣泛地應(yīng)用于船舶電站的自動(dòng)控制，該系統(tǒng)的組成主要以數(shù)字電路為主，該系統(tǒng)全部采用插入式組件，各套配置相同，對(duì)應(yīng)組件可以互換，這與半導(dǎo)體全繼電器式發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)有很大的不同，系統(tǒng)在給維護(hù)和保養(yǎng)工作帶來(lái)方便的同時(shí)，也極大地提高了系統(tǒng)的可靠性水平。

2系統(tǒng)可靠性建模

2.1可靠性建模概述

可靠性模型包含兩項(xiàng)內(nèi)容：一是繪制可靠性方框圖或網(wǎng)絡(luò)圖；二是建立相應(yīng)的可靠性數(shù)學(xué)模型。

可靠性方框圖是用簡(jiǎn)明扼要的直觀方法表明各功能單元間的可靠性邏輯關(guān)系。其中方框代表功能單元，方框間的連線不代表任何功能單元，產(chǎn)品間的導(dǎo)線、連接器應(yīng)作為功能單元放入方框內(nèi)。

可靠性數(shù)學(xué)模型是計(jì)算產(chǎn)品可靠性的概率表達(dá)式?？煽啃詳?shù)學(xué)模型建立的方法有：普通概率法、布爾真值表法、狀態(tài)圖示法、最小路集法、最小割集法、蒙特卡羅模擬法等。

2.2可靠性預(yù)計(jì)方法

進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)時(shí)，以往的工程經(jīng)驗(yàn)、故障數(shù)據(jù)、當(dāng)前的技術(shù)水平、以及零件、元器件的故障率都是可供參照的依據(jù)。可靠性預(yù)計(jì)的方法有許多種，產(chǎn)品在不同的研制階段，由于掌握的資料、數(shù)據(jù)的詳盡程度不同、預(yù)計(jì)的目的不同，所采用的方法也不同。對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)時(shí)，需要考慮電氣設(shè)備可靠性的特點(diǎn)。

3西門子EEA-22電站系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)

3.1發(fā)電機(jī)SGA-23可靠性預(yù)計(jì)及薄弱環(huán)節(jié)確定

基于前面所述元件計(jì)數(shù)法的特點(diǎn)，本文運(yùn)用元件計(jì)數(shù)法來(lái)對(duì)EEA-22船舶電站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的SGA-23發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。該方法預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)是系統(tǒng)中所以元器件的失效率，對(duì)給定的設(shè)備而言，式中： 為總設(shè)備的失效率；Ni為第i種通用元器件的數(shù)量； q為第i種通用元器件的質(zhì)量系數(shù)； G為第i種通用元器件的通用失效率；n為不同的元器件種類數(shù)。

3.2柴油機(jī)SDA-22可靠性預(yù)計(jì)及薄弱環(huán)節(jié)確定

由于柴油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)SDA-22有10個(gè)組件，系統(tǒng)復(fù)雜而且涉及到的元器件數(shù)量巨大，因此仍采用元件計(jì)數(shù)法對(duì)柴油機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)SDA-22的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)。我們對(duì)一個(gè)系統(tǒng)所能做出的最簡(jiǎn)單和最保守的假定就是，單個(gè)部件的失效將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效，列出所有元件及其失效概率的估值，再將這些估值相加，其和便是系統(tǒng)失效概率的上限。

4西門子EEA-22電站系統(tǒng)可靠性結(jié)論與分析

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析與計(jì)算，得到了失效率較高的單元，那么對(duì)于這些薄弱單元，元件在備件的數(shù)量上以及事先維修和維護(hù)方面，應(yīng)給予特別充分的準(zhǔn)備和重視。從系統(tǒng)總體角度看，在所有單元電路中，可變電阻、繼電器等元件由于自身失效率較高，因此對(duì)組件的失效率影響較大，要想提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，首要的就是提高這些元件的可靠性，而它們的固有可靠性在相同的環(huán)境等的因素下基本是保持不變的。所以，要提高可靠性，除了要改善使用環(huán)境外，還要適當(dāng)增加備件。

5結(jié)論

船舶電站是船舶的重要組成設(shè)備之一，它是控制電能分配的核心，其安全可靠運(yùn)行對(duì)于保障船員人身安全以及船舶安全運(yùn)行起著越來(lái)越重要的作用，隨著船舶自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)于機(jī)艙操作人員的技術(shù)水平要求越發(fā)嚴(yán)格，為了將危險(xiǎn)系數(shù)降低，減少事故的發(fā)生率，并保證經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于研究船舶電站的可靠性水平是十分必要的。

參考文獻(xiàn)

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