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在过去的数百年里，这些游弋在广阔海洋的装备，都一直在不断走向更为自动化与智能。
在2024年，中国在全球船舶市场的份额超过50%，连续15年稳居世界第一。船舶是我们海洋贸易的关键领域，也是国家全球竞争走出去的关键一环。贝加莱一直为海事装备领域提供解决方案，作为一个幕后的力量，支撑着船舶自动化技术的进步。
严苛的挑战-船舶自动化的需求演进
海洋船舶总给人动力强劲，但粗犷轮廓，其实，船舶的自动化水平是不断在进步的。大型的船舶不仅需要强劲的动力，也需要在巨浪迭起的海洋中保持稳定，船上的设备精准运营，且需要为船员们提供舒适、安全的工作环境。另外，对于绿色环保的需求，也产生了对混合动力、纯电、氢能的推进系统的需求。包括船舶更为智能的管理，降低人们的消耗等迫切的需求。
图1-船舶行业的发展大趋势
1 环境与法规
大型的船舶能够装载上万个集装箱，数以百万吨的矿石、亿计的天然气，他们的装载能力，以及远洋运输能力，使得他们成为了全球贸易中物流的主角。但是，这同时意味着巨大的燃料消耗，并且，随着全球环保的需求，也更多的要求降低排放。
今天www.cechina.cn，更多的清洁能源驱动正在进入船舶领域，包括甲醇、绿氨、电力推进器，这些都改变了原来的机械结构，以及控制方式。
2 更为自动化与智能的装备
海洋的恶劣作业条件，以及长期远离大陆造成的心里挑战，使得在船舶等海洋工作的人工成本一直是远高于其他领域。在远洋船舶上普通的海员也是数万美元的人工成本。
因此，能够提高自动化水平，降低人员消耗，对于船舶同样是一种迫切的需求。
3 高可用性设计
远离大陆的海洋，充满着盐雾腐蚀，工作环境充满着摇摆和振动，这些对于船用电气控制系统也是有着更高的可用性要求。由于维修的不便，因此，这些设备通常需要具有高可靠性设计，以及冗余方面的支持。
贝加莱在船舶行业的解决方案
船舶对于自动化的一些特殊需求，贝加莱一直为此而特殊开发了控制系统。船用自动化涉及到船用设备如发电系统、推进系统、动态定位系统、机舱监控系统、各种泵类、船用起重设备、岸电系统、压舱水管理系统、废气/废水处理系统、等。贝加莱在船舶的业务涵盖了船用设备本身的控制控制工程网版权所有，以及整个船的综合监控系统。
图2-典型的船用系统
图2以较为典型的邮轮作为参考描述了基本的船用系统的内部构造。
贝加莱在船舶自动化方面控制工程网版权所有，包括了以下一些产品、技术与系统，仅做简单介绍：
1.涂层设计的控制器速：
船用设备通常会工作在盐雾腐蚀、湿度较大、冷凝等恶劣环境中，因此，它需要对其进行特殊的涂层处理，以保护其稳定运行。贝加莱的X20 PLC、工业PC系列产品电路板均采用了特殊涂层处理，它使得这些控制器、I/O均可在防潮、抗腐蚀气体保护需求的环境下工作。
图3-采用涂层处理的控制器可以在海洋环境工作
带有涂层版本的X20组件，它可以在-40℃下启动。并且考虑长距离输电的压降，它也可以容忍24VDC电源在-25%-+30%范围的偏差。
2.完善的船级社认证：
船级社的需求是船舶行业的特殊要求，它需要在海洋、海岸线工作的船舶、设备需要经过特船级社认证，以确保其能承受海洋的特殊工作环境需求。在目前的贝加莱控制系统中，已经在挪威船级社DNV、德国船级社 GL、劳氏船级社LR、中国船级社CCS、美国船级社ABS、法国船级社BV、韩国船级社KR、意大利船级社RINA认证。
3.能源监测技术
图4-X20系列的能源监测模块
在多个方面，贝加莱的X20CM能源监测模块都发挥着关键作用：
1) 船用关键设备的能源监测与集中管理；
2) 船用内燃机组控制系统，如燃气轮机、甲醇/绿氨机组等；
3) 船用氢燃料电堆的管理。
X20的能源模块可以高频、高精度检测电力系统的电压、电流、频率、相位、谐波等，并可作为电力控制和能源效率监测的数据采集源。
除此之外，遵循ISO50001能源管理系统需求，贝加莱X20丰富的I/O模块还能支持船舶上各类能源的监测，包括温度、压缩气体、蒸汽、热力供应等的计量、传输、计算、报表、分析等能力，并可进行甩负荷管理。
4.振动监测技术
在船舶这种处于风浪之中的环境下，船用设备的运行会受到影响而产生故障，尤其是关键的发电机组、推进系统等，因此，基于振动分析的预测性维护技术www.cechina.cn，将为机组的运行故障预测、计划停机等工作带来便利。
图5-振动监测模块X20CM4810
X20的振动监测可以对设备的频率进行高速采样，并进行快速傅里叶变换等处理，并提供给监测系统，包括基于机理模型和数据驱动模型的预测性维护分析系统。并能够对设备进行早期故障预测。
5.冗余技术支持
考虑船用设备的可用性要求，需要控制系统能够支持冗余技术控制工程网版权所有，而贝加莱的控制系统，包括APROL的整个管理系统，支持以下冗余：
-服务器冗余 – 运行时、实时和历史数据库
-控制器冗余 – 速度快，无需额外工程设计
-网络冗余 – 环网和介质 – 铜缆和光纤
-电源冗余 – 两个或多个 24 V 电源
-可以组合所有冗余选项
图6-贝加莱的冗余方案
从以上几点可以看到，在产品技术层面，贝加莱已经有完整支撑船舶自动化应用的基础硬件架构。其它包括满足IEC61508的安全控制技术、高速采样的reACTION技术、OPC UA通信规范，以及满足氢能领域的UL6200安全认证，都使得贝加莱在船舶行业拥有较大的技术匹配性。
图7-整体的船舶控制系统
图7显示了贝加莱船舶整体控制的架构，能够满足从船用单机设备，到船舶的整体运行、监控及管理。
贝加莱船舶行业案例
贝加莱在全球包括欧洲、日本、韩国、大中华地区都有广泛的与船舶及海事装备领域的客户合作，范围包括几个大的领域：
1) 商用船舶：
这包括了豪华游轮、客滚船、散货船、集装箱、LNG运输船和油轮等。
2) 海工类：
深海/近海钻井平台、支持船、钻井船等。
3) 特殊类船：
重吊船、起重船、挖泥船、破冰船、风电安装、救助船等。
本次仅简单分享四个典型案例，后续将会进行更多的船舶海事领域的案例分享。
● 案例一：轴带发电机组控制
IMO（国际海事组织）引入了EEDI （能源效率设计指数）的概念，以推动新建船舶使用节能设备。为此，贝加莱与ABB船舶事业部共同为轴带发电机组控制提供了解决方案。
该系统采用了X20控制器，并采用X20CM0985的电力监测模块，对整个轴带发电机进行整机控制，并确保其高能效满足IMO的节能需求。
图8-轴带发电机组的控制
● 案例二：内陆河道纯电动游轮
内陆河运同样是未来考虑绿色清洁的领域—长江三峡1号游轮是国内最大的纯电动船，它电池容量达到7MW+，3组250kW推进系统。由贝加莱合作伙伴基于贝加莱系统提供了解决方案，它包括了以下几个单元的整体控制：
▪ 电力推进控制系统
▪ 变频器控制系统
▪ 功率管理系统
▪ 机舱控制系统
▪ 电池管理系统
在这个系统中，采用了贝加莱APC，以及X20控制系统作为硬件架构，以Automation Studio开发了控制与管理系统。
● 案例三：商船控制系统
Alfa Laval是全球知名的船用设备及商用船舶控制系统的提供商，在其所提供的船用设备及控制中，均采用了来自贝加莱的控制系统。
图9-Alfa Laval船用系统设备
应用领域包括以下几个方面：
▪ 压载水和舱底水处理
▪ 海水泵系统
▪ 污泥及废物处理
▪ 油水预处理
▪ 分离器燃料调节
▪ 自动过滤
▪ 油舱清洗
▪ 淡水发电机
▪ 废气净化系统
▪ 惰性气体系统
● 案例四：混合动力推进系统
混合动力推进控制系统（HPCS）是将两个或多个推进装置集成和控制到一个系统。它通常与柴油发动机和电动机结合使用。通过优化组合每个源的输出来提高效率和性能。如图11，由贝加莱控制和ABB的电力推进系统共同构成。提供了PCS推进系统、EMS能源管理、PCS电源管理系统、ECS引擎控制、BMS舰桥管理系统的整体协作控制与运营。
图11-混合动力船推进控制系统
应用领域包括以下几个方面：
▪ 压载水和舱底水处理
▪ 海水泵系统
▪ 污泥及废物处理
▪ 油水预处理
▪ 分离器燃料调节
▪ 自动过滤
▪ 油舱清洗
▪ 淡水发电机
▪ 废气净化系统
▪ 惰性气体系统
贝加莱的高性能APC，配合高速的I/O采样，确保了系统的高性能、可靠运行。
不止于此，贝加莱在船舶的各种机器、整船、海洋装备领域，都有广泛应用，敬请关注后续技术与案例分享。
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