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船舶自动化技术的过去、现在和将来 何谓自动化 所谓自动化就是通过采用自动控制装置（或设备），来解决人工或者手动不能达到的高精度的控制，解决人工或者手动难以达到的频繁检测，并且早期发现故障。 对船厂而言在广义上有两个自动化 1：造船自动化：船厂为了自己的需要，缩短造船周期、减少能源消耗、减轻劳动强度、以赢得较多的利润。企业必定会在造船的各工艺流程上进行自动化、机械化的改造，例如：钢板预处理流水线；平面分段流水线等。我们称之为造船自动化。 2：船舶自动化：船东为了自己的需要，保证航行的安全，减少能源的消耗，延长设备的寿命，赢得较多的利润，船东要求把船舶建成较高程度的集中控制的自动化船舶。例如：无人机舱的船舶或者一人驾驶的未来型船舶。这就是船舶自动化。 船舶自动化应用实例1 自动舵：自动舵是船舶进入海上航行后，由驾驶员设定航向，然后根据电罗径实际指示的航向，比较后，得出的差值大小和方向，来控制和调节舵杆的舵角，使得船舶实际航行的航向始终保持在设定航向的一定范围之内。它是一个典型的自动调节系统，框图如下。 上海到大连航程的分析 两种操舵方式的经济比较 人工操舵时，由于“S”型曲线较大，直线距离变成了588海里，航行所需的时间为42小时。 自动舵操舵时，由于“S”型曲线较小，直线距离变成了560海里，航行所需的时间为40小时。两者差值为2个小时。 如果主机马力是3000HP，每匹每小时耗油180克，每小时耗油540公斤，多航行两个小时，就是多消耗900公斤油。 每个月走4个航次，一年是48个航次，如果船的寿命是15年，共计航行720个航次。 人工操舵比自动舵操舵多消耗的燃油是： 4×2×48×15×540＝3110.4吨 还有一个是不能直接以经济价值计算的，就是解放了操舵人员。增加了安全了望人员。 节省了旅客的时间。 应用实例之二：锅炉蒸汽压力的三位控制 锅炉蒸汽压力自动控制的分析 锅炉作为船舶的一个主要设备。例如8530TEU船，蒸汽主要作为燃油的加热。5.4公斤大火燃烧，6.9公斤转为小火燃烧，7.5公斤熄火。LNG船蒸汽用于主机的动力，蒸汽压力保持在60公斤，当压力降到54公斤主机就要SLOW DOWN, 47公斤则SHUT DOWN。因此，保证锅炉蒸汽压力的恒定是自动控制系统的主要任务。 一般以柴油机作为主推进动力的船舶都配置废气锅炉，在航行时利用主柴油机的高温排气作为废气锅炉的能源，燃油锅炉处于“备用”状态。一旦主机工况改变后，废气锅炉不能产生足够的蒸汽压力时，燃油锅炉立即自动投入工作。大大的节约能源。 用小火燃烧（只使用一个燃烧器，或者降低燃烧器的燃油压力）维持锅炉蒸汽压力在一定的范围内，总是比锅炉蒸汽压力上升到上限值，然后停炉，待蒸汽压力下降后锅炉再重新燃烧更省油。 频繁的启动和停止不利于锅炉的工作。 自动控制系统的保护极为重要。 应用实例之3 交流发电机的调压器 交流电和直流电相比较有着无以伦比的优越性，包括在输配电 、升降压、电动机等诸多方面。但是交流发电机和直流发电机相比较却有着一个难度较大的问题—保持发电机端电压的恒定。直流发电机依靠它本身的并激绕组和串激绕组解决了这个问题。而交流发电机由于他的结构和负载的性质不同，必须配以电压调节器才能解决保持端电压恒定的问题。随着自动化技术的不断发展，从早期的炭阻调压器、磁放大器调压器、相复励调压器、可控硅调压器、一直发展到现代的交流无刷发电机配以AVR。（自动电压调节器）使得电压调节精度能够达到1％。充分满足电网对发电机电压恒定的要求。 而且美国BASLER公司已经设计和制造出数字式自动电压调节器，对用户大大提供调整和使用的方便。 发电机机端电压自动调节的框图 图1、2、3是交流发电机电压自动调节的框图，图1是按发电机机端电压偏差进行调节的。被测量是机端电压，调节对象也是机端电压。给定单元的给定值u1和测量单元的反馈值u2相比较，得出偏差值u3，经放大后输入给调节单元处理，然后输出合适的控制信号， 使发电机的电压一直维持在一定的范围内。这一种输入值和输出值通过反馈构成“闭环”系统，是典型的自动调节系统。以前使用的可控硅调压器就是属于这一种。现在的”AVR”电压调节器也是这一种。按偏差电压调节的系统，调节作用只与电压偏差有关，而以产生偏差的原因无关。所以静态的特性也就是调节精度较高。而动态的调节过程是一个振荡过程，所以动态特性不太好。 图2是按负载电流及相位对发电机电压进行调节。它的原理在于引起发电机电压变化的主要原因是负载电流及相