小型船舶電氣系統(tǒng)常見故障及解決措施探討

摘 要：在對船舶電氣系統(tǒng)的基本組成進行簡單闡述后，對船舶電氣系統(tǒng)常見故障排除方法進行了分析。最后，從發(fā)電機、主配電板、電力網(wǎng)、電氣設(shè)備等方面，對小型船舶電氣系統(tǒng)常見故障及解決措施進行了詳細探討研究。

關(guān)鍵詞：船舶電氣；發(fā)電機；主配電板；電力網(wǎng)

中圖分類號：U6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0105-02

由柴油機、發(fā)電機、電力網(wǎng)、以及由開關(guān)設(shè)備、保護系統(tǒng)、測量儀器儀表、控制設(shè)備等組成的船舶電氣，是小型船舶安全可靠航行的核心動力設(shè)備。小型船舶電氣系統(tǒng)在長期使用過程中，由于受到系統(tǒng)自身因素（如設(shè)計制造、材料選擇、安裝工藝、調(diào)試水平等）和外部條件（如負載容量急劇增加、檢修維護措施不完善不到位、機艙運行環(huán)境較為惡劣、海上氣象條件較差等）的影響，就可能導(dǎo)致電氣設(shè)備的性能水平和技術(shù)狀態(tài)不斷下降，引起電氣設(shè)備的部分功能甚至全部喪失，最終由安全隱患演變成事故。如果小型船舶在航行過程中，電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，將直接影響到船舶電氣系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，給航行帶來較為安全隱患。因此，對小型船舶電氣的基本組成和常見故障進行分析探討，并有針對性的采取對應(yīng)故障排除方法措施，確保船舶電氣系統(tǒng)具有較高的性能水平，就顯得非常有工程實踐應(yīng)用研究意義。

1 船舶電氣系統(tǒng)的基本組成

1.1 船舶電站

通過化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，船舶電站為船舶電氣系統(tǒng)正常運行提供可靠電能資源，通常由原動機、發(fā)電機或成套發(fā)電機組與配電板共同組成[1]。原動機的主要任務(wù)是通過燃燒柴油等化學(xué)材料，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的機械動力能，驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機組的主要任務(wù)是在原動機的機械驅(qū)動作用下，切割定子磁場而形成電能，然后經(jīng)配電板將實現(xiàn)對電能資源的輸送、分配及調(diào)控。原動機按照動力裝置不同，主要包括柴油機、燃氣輪機及汽輪機等諸多類型，相應(yīng)發(fā)電機組包括柴油發(fā)電機組、燃氣發(fā)電機組及汽輪發(fā)電機組。

1.2 船舶電力網(wǎng)

電能經(jīng)船舶電站配電板后，根據(jù)終端負荷位置經(jīng)電纜傳輸?shù)倪^程，就組成了船舶電力網(wǎng)，也即從船舶電站主配電板開始，經(jīng)各種種類、截面電纜的傳輸，最后經(jīng)分配電裝置達到船舶終端電氣設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)就成為船舶電力網(wǎng)。按照功能作用的不同，船舶電力網(wǎng)通常包括：船舶動力電力網(wǎng)、船舶照明電力網(wǎng)、應(yīng)急供電電力網(wǎng)、弱電裝置供電電力網(wǎng)、以及類似手提燈和充電裝置的其他備用裝置供電電力網(wǎng)等部分組成。

1.3 電氣負載

2 船舶電氣系統(tǒng)常見故障排除方法

2.1 替代法

替代法實際就是采用同型號、同性能的相同產(chǎn)品替代可能存在問題的功能單元。采用替代法的前提是要有相同的備品備件，如：當發(fā)現(xiàn)船舶電氣系統(tǒng)中某塊電路板或元器件存在故障時，可以將懷疑存在故障的電路板或元器件拆下，并采用同型號、同性能備用的電路板或元件器更換上，并觀察更換后故障是否得到有效排除，如故障排除，則可以認為判定準確；若故障沒有排除，需要重新查找故障單元。替代法是一種快捷的故障排查處理方法，但該方法的使用需要船舶上配備故障率較高或采購周期較長的電路板或元器件備用件，以便日常運行或檢修維護過程中發(fā)現(xiàn)故障及時更換處理，提高故障排查及處理效率。

2.2 經(jīng)驗排除法

經(jīng)驗排除法是船舶電氣系統(tǒng)檢修維護的重點，在日常電氣系統(tǒng)養(yǎng)護過程中，工作人員應(yīng)對相關(guān)故障現(xiàn)象及排除處理做好詳細記錄，并不斷總結(jié)歸納以形成船舶電氣系統(tǒng)使用及檢修維護豐富的實踐工作經(jīng)驗，以便對船舶運行過程中常見的、簡單的通病故障，提高故障排查效率和處理質(zhì)量。另外，要充分掌握各種測試和檢驗儀器儀表工作原理，并能從各種檢測數(shù)據(jù)信息中可靠提取故障信息，以對故障進行進一步的準確排除和檢修，提高故障排查效率。

2.3 短路試驗法

有斷路器開關(guān)、繼電器、接觸器等相關(guān)觸點組成控制電路而言，當發(fā)現(xiàn)某個觸點疑似出現(xiàn)故障時，則可以采用測試導(dǎo)線將該觸點進行短接，如果故障得到排查，則可以準確進行故障定位，即可表示該觸點存在接觸不良、燒損等問題。但采用短路試驗法，只是進行故障點查找，切記在故障排除后拆除掉，避免由于短接線存在導(dǎo)致電氣系統(tǒng)相關(guān)操控不能正常動作，引起較大的事故發(fā)生。

3 船舶電氣常見故障及處理

3.1 發(fā)電機故障及處理

3.1.1 發(fā)電機常見故障及處理

3.1.2 發(fā)電機故障處理實例分析

（1）故障現(xiàn)象：某船舶柴油發(fā)電機組發(fā)電機為無刷同步發(fā)電機，當發(fā)電機處于空載或輕載運行工況時，發(fā)電機系統(tǒng)的所有參數(shù)均表表現(xiàn)正常；一旦發(fā)電機帶上較重負載時，則發(fā)電機電壓就會持續(xù)下降，且下降幅度較快，工作電流也急速上升，進而導(dǎo)致發(fā)電機主保護開關(guān)跳閘保護，不能正常穩(wěn)定工作[2]。該發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的邏輯組成如圖1所示：

（2）故障原因分析：從故障現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，柴油原動機在發(fā)電機各種工況下均沒有出現(xiàn)異常運轉(zhuǎn)聲音，于是可以判斷故障發(fā)生在發(fā)電機，同時發(fā)電機頻率表沒有較大波動，而電壓卻發(fā)生較大波動，于是初步判斷故障發(fā)生在勵磁系統(tǒng)，具體表現(xiàn)勵磁電流太小不能帶動重負載。

（3）故障處理：首先檢查AVR電壓調(diào)整器性能，一切正常。經(jīng)發(fā)電機解體，認真檢查勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流器時，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流器中起著哄一只二極管存在燒損斷路問題，于是找來相同型號備用二極管進行更換處理，經(jīng)調(diào)試恢復(fù)后，發(fā)電機帶負荷運行性能正常，故障得到有效排除。

3.2 主配電板故障及處理

3.2.1 主配電板常見故障及處理

負荷電流突然增加、短路、逆功率、整定值錯誤等均可能引起主配電板發(fā)生故障。因此，制定合理的操控管理制度，實行分級卸載、確保勵磁穩(wěn)壓系統(tǒng)安全可靠動作、準確核定保護裝置整定值等，是確保主配電板可靠運行的重要措施。

3.2.2 主配電故障處理實例分析

（1）故障現(xiàn)象：某船舶備用主發(fā)電機，其在手動起動時一切正常，但配電板發(fā)出重載報警時備用主發(fā)電機不會自動起動并車（并網(wǎng)）提供電能資源。

（2）故障原因分析：從故障現(xiàn)象來看，初步判斷備用主發(fā)電機自動起動控制系統(tǒng)存在故障。開箱檢查并未發(fā)現(xiàn)燒損和接線處明顯脫落問題，但發(fā)現(xiàn)控制箱電源指示LED燈其亮度偏差。采用多功能萬用表測量控制箱電源電壓時，發(fā)現(xiàn)僅有12.8 V，而正常值應(yīng)為24 V，于是判斷備用主發(fā)電機不能自啟動的主要原因是供電電源不足，PLC不能正常工作引起。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)充放電板與蓄電池間的電源電纜存在虛接問題，不能有效充電，蓄電池電壓只有12.8，不能滿足自動起動控制箱PLC工作電壓24 V需求。

（3）故障處理：緊固充電電纜，并檢測其它功能單元滿足要求后，重新起動，備用主發(fā)電機自動起動控制性恢復(fù)正常運行工況，故障得到有效排除。

3.3 電力網(wǎng)故障及處理

3.3.1 電力網(wǎng)常見故障及處理

電力網(wǎng)涉及范圍較廣，常見故障有單相接地故障、絕緣破壞漏電短路故障、繼電器故障等。對于電力網(wǎng)常見的故障，應(yīng)加強船舶電力網(wǎng)日常檢修維護力度，一旦發(fā)生存在安全隱患，應(yīng)采取更換處理措施，避免安全隱患演變成事故。

3.3.2 電力網(wǎng)故障處理實例分析

（1）故障現(xiàn)象：保護裝置動作提示分支（I）線路發(fā)生單相接地故障。電壓表A、C相電壓指示比相電壓高比線電壓低，B相指示比相電壓低。

（2）故障原因分析：從故障現(xiàn)象和故障提示來看，分支（I）線路發(fā)生B相不完全接地故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)距離主配電板60 m處，B相絕緣發(fā)生擊穿。

（3）故障處理：在確定B相不存在其他故障點后，對故障點絕緣進行處理后，故障得到有效排除。

3.4 用電設(shè)備故障及處理

4 結(jié)語

船舶電氣系統(tǒng)除了上述常見的發(fā)電機、主配電板、電力網(wǎng)、用電設(shè)備故障外，還有許多，在日常檢修維護工作中，應(yīng)結(jié)合檢測和試驗儀器儀表，不斷總結(jié)歸納故障特性，以提高故障排除效率和處理質(zhì)量水平，確保船舶安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟的高效穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]叢培亭.船舶電站[M].北京：中國書籍出版社，2002.

[2]秦琪.船舶同步發(fā)電機與調(diào)壓系統(tǒng)故障分析方法田[J].江蘇船舶，2011，28（1）：40-41.