船舶電氣設(shè)備常見故障實例分析

苑仁民，劉 洋

（山東交通學(xué)院海運學(xué)院，山東威海 264200）

0 引言

隨著船舶電氣化、自動化程度的不斷發(fā)展，船舶技術(shù)裝備不斷更新，電氣設(shè)備變的越來越復(fù)雜。電氣故障的種類繁多，且往往不可預(yù)料。常用的分析和排除電氣故障的方法有傳統(tǒng)的故障診斷法（經(jīng)驗診斷法）、故障樹分析法、專家系統(tǒng)診斷法、電子設(shè)備故障分析法等。作為一般管理人員來講接觸比較多還是經(jīng)驗診斷法。

在利用經(jīng)驗診斷法查找故障時，應(yīng)先弄清故障現(xiàn)象，再查看說明書，通過分析電氣線路圖來分析故障原因，確定故障可能存在的范圍后，測量或拆檢元器件，確定故障點，最后修理排除故障并重新安裝調(diào)試設(shè)備使之恢復(fù)正常。下面介紹幾例船舶電氣設(shè)備故障及其處理過程，希望能體現(xiàn)分析故障的一些原則。

1 船舶電氣絕緣故障

1.1 某輪中央空調(diào)風(fēng)機馬達線路絕緣低故障

在2013年6月一次進港機動航行中，主配電板顯示動力電網(wǎng)絕緣低報警。靠好碼頭后對可能出現(xiàn)絕緣低的設(shè)備進行斷電檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是空調(diào)風(fēng)機馬達絕緣低。

該輪空調(diào)風(fēng)機支架老化，風(fēng)機在運行過程中，特別是No.1風(fēng)機有振動且振動比較厲害。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)停止 No.1風(fēng)機電網(wǎng)絕緣馬上就恢復(fù)正常，啟動No.1風(fēng)機就會出現(xiàn)電網(wǎng)絕緣低報警。暫時斷定為No.1風(fēng)機馬達線路故障，斷電后用搖表進行測量，結(jié)果No.1風(fēng)機線路一切正常。再對兩臺風(fēng)機進行如下實驗，先啟動No.1風(fēng)機觀察一段時間沒有問題，再啟動No.2風(fēng)機，隨后發(fā)生絕緣低報警，停止No.2風(fēng)機，絕緣警報消失。兩臺風(fēng)機全部停止，先啟動No.2風(fēng)機觀察一段時間沒有問題，再啟動No.1風(fēng)機，隨后發(fā)生絕緣低報警，停止No.1風(fēng)機，絕緣低警報消失。結(jié)果表明單獨一臺風(fēng)機運轉(zhuǎn)都沒有問題，只要兩臺一起運轉(zhuǎn)就會出現(xiàn)絕緣低警報。斷電后，用搖表測量 No.2風(fēng)機線路也沒有問題。

作為電機員這時只有用眼觀、手摸的方法去排查兩臺電機的每一段線路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)No.2風(fēng)機馬達的供電電纜在風(fēng)機支架某拐角處被磨損，但又沒有直接接觸在支架上。這時故障原因就很明了了，一定是No.1風(fēng)機運行時引起的振動導(dǎo)致電纜絕緣磨損和接地。在停止No.1風(fēng)機后電纜又與支架分離開電網(wǎng)絕緣又恢復(fù)正常。也就是 No.2風(fēng)機馬達電纜絕緣低是由 No.1風(fēng)機振動所引起的。經(jīng)確認后排除故障。在查找這類電氣故障時對電工測量儀表的依賴很強，往往忽略了利用五官進行看、摸、聽、聞、查的方法。

1.2 絕緣破損引起的電子調(diào)速器故障

某輪航行中偶爾出現(xiàn)鎖定執(zhí)行器當(dāng)前位置的情況，該輪所用電子調(diào)速器為DGS8800e型其系統(tǒng)原理組成框圖如圖1所示。該電子調(diào)速器在工作過程中如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號丟失或者錯誤就會發(fā)生執(zhí)行器鎖死在當(dāng)前位置，DGS8800e型電子調(diào)速器轉(zhuǎn)速檢測部分是由安裝在主機飛輪前端的兩組脈沖式轉(zhuǎn)速檢測單元組成，一組工作另一組備用。在工作過程中如果一組故障系統(tǒng)會自動切換到另一組工作，以保障主機正常運轉(zhuǎn)。值班人員發(fā)現(xiàn)在發(fā)生執(zhí)行器鎖死故障時并沒有出現(xiàn)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)切換的動作和警報。因此可以排除轉(zhuǎn)速傳感器的故障，其后對轉(zhuǎn)速傳感器機旁中間接線盒以及集控室 DGS8800面板的串行口接線進行檢查均未發(fā)現(xiàn)異常。因是偶發(fā)性故障一時無法進行排查，只能在航行值班過程中進一步觀察。

圖1.DGS8800e數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)組成原理框圖

在一次港內(nèi)做主機日常清潔保養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)在機艙下平臺主機旁電纜支架上有一電纜絕緣層磨損嚴重。經(jīng)電機員檢查確認該電纜是主機轉(zhuǎn)速信號電纜，基本可以認定調(diào)速器執(zhí)行器鎖死故障是由此處絕緣損壞造成轉(zhuǎn)速信號受到干擾超限，使系統(tǒng)認為轉(zhuǎn)速信號錯誤從而發(fā)出鎖死執(zhí)行器的指令。對該電纜進行絕緣修復(fù)，在以后的航行過程中沒有再發(fā)生執(zhí)行器鎖死的現(xiàn)象，說明故障原因判斷是正確的。

2 發(fā)電機主開關(guān)故障

2.1 某輪發(fā)電機主開關(guān)故障實例

某輪 No.2發(fā)電機在沒有任何征兆的情況下屢次跳閘，造成全船失電，配電板顯示異常脫扣報警，復(fù)位后重新合閘也能正常運行。但這樣嚴重影響了船舶安全運營。導(dǎo)致發(fā)電機主開關(guān)跳閘的因素有過載、逆功率、外部短路、失欠壓以及誤跳閘等。在主配電板上安裝故障檢測儀，將上述保護的電壓、開關(guān)信號接入，進行實時監(jiān)測故障鎖定。運行一個航次后，檢測儀故障顯示第二路報警，即主開關(guān)過流保護動作。根據(jù)電站運行狀態(tài)參數(shù)沒有發(fā)生過流現(xiàn)象，確定過流保護跳閘應(yīng)該是誤動作。下面重點檢查主開關(guān)電子脫扣器電流檢測、過流觸發(fā)部分，電子脫扣器部分電路如圖2。發(fā)電機的三相電流經(jīng)電流互感器檢測，經(jīng)D1-D12二極管整流，由C1、C2、R1濾波之后，通過三組并聯(lián)的分壓器將發(fā)電機的電流信號轉(zhuǎn)變成與之成正比的直流電壓信號。第一路經(jīng) R2、R26/1、R26/2、R3分壓為瞬間特大短路保護信號檢測；第二路經(jīng)R4、R27/1、R27/2、R5分壓為短路短延時保護信號檢測；第三路經(jīng)R28/1、R28/2、R6分壓為過載長延時保護信號檢測。各路檢測信號通過二極管接至由單結(jié)晶體管和可控硅組成的輸出控制電路，當(dāng)達到觸發(fā)動作值輸出電路控制失壓線圈失電從而實現(xiàn)保護動作。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)過流觸發(fā)部分分壓電阻 R28/1被擊穿導(dǎo)致過流觸發(fā)電壓較正常值高，從而引起開關(guān)帶上部分負載后即過載跳閘。更換該電阻，運行幾個航次后未出現(xiàn)誤動作跳閘現(xiàn)象，故障排除。

圖2 電子脫扣器部分線路

2.2 發(fā)電機主開關(guān)常見故障

2.2.1 發(fā)電機主開關(guān)合不上閘故障

主開關(guān)操作分為手動操作和電磁（電動）操作，工作過程中一般采用電磁操作，如果發(fā)現(xiàn)電磁合閘失效，應(yīng)試用手動合閘是否正常。如果手動、電磁合閘均失效，一般可考慮失壓脫扣器、分勵脫扣器、機械結(jié)構(gòu)部分是否故障，檢查鎖扣裝置位置，如有應(yīng)急停按鈕，檢查應(yīng)急停按鈕是否被按下。如果手動合閘好用，說明電磁合閘線路有問題。一般可考慮：合閘按鈕觸點、電磁合閘線圈、中間繼電器的觸頭、線圈、電容以及整流器等是否損壞。

2.2.2 自動空氣斷路器誤跳閘故障

在船舶電站工作過程中，如果發(fā)生自動空氣斷路器跳閘，首先機艙監(jiān)控報警系統(tǒng)會有聲光報警。值班人員需要通過報警指示以及跳閘前后電網(wǎng)狀態(tài)的變化判斷是因具體某項保護或者故障而跳閘。若沒有明確的原因，且跳閘后發(fā)電機繼續(xù)正常空載運行，我們可以判定為誤跳閘。在確定匯流排沒有短路的情況下重新合閘供電即可。若是經(jīng)常性的誤跳閘一般可以考慮檢查：開關(guān)各緊固件是否有松動、自由脫扣機構(gòu)磨損嚴重造成握持不牢、更換電子脫扣器（電路板），看誤跳閘現(xiàn)象是否消失、過流、欠壓等保護的整定值是否太小等。

2.2.3 自動空氣斷路器脫不開閘的故障判斷及排除

主開關(guān)操作時，如果發(fā)現(xiàn)電磁分閘、手動分閘均失效，應(yīng)檢查自由脫扣機構(gòu)是否頂死，以及鎖扣機構(gòu)是否處于鎖扣狀態(tài)。如果手動分閘操作正常，電磁操作分不開閘，一般可考慮：分勵線路電源、分勵按鈕觸點以及分勵脫扣器電磁鐵動作是否正常。

3 船舶發(fā)電機故障

3.1 發(fā)電機建壓故障

某輪 No.3發(fā)電機組啟動運轉(zhuǎn)后，無電壓輸出。發(fā)電機轉(zhuǎn)動后不能正常建立電壓一般均是由于勵磁系統(tǒng)故障。首先測量勵磁線圈F1、F2處的勵磁電壓為零，停掉No.3發(fā)電機，檢查其勵磁系統(tǒng)，自動調(diào)壓裝置和相復(fù)勵系統(tǒng)均正常。然后，測量勵磁線圈電阻為0.8 Ω，拆下勵磁線圈接線，再測量勵磁線圈電阻為12 Ω左右是正常的。勵磁線圈接線柱一端是勵磁線圈另一端是整流單元，檢查整流輸出部分，發(fā)現(xiàn)在s相中的兩個整流二極管被擊穿，造成短路，整流部分無輸出，所以三號發(fā)電機不能建立電壓。換新二極管，啟動No.3發(fā)電機后，電壓正常，并電、負載運行均正常，故障排除。

3.2 發(fā)電機顯示儀表故障

某輪 No.2發(fā)電機的電流表每隔十幾分鐘突然由正常值達到滿量程，并且功率表由正常值到達逆功率最大，大約幾分鐘后，電流表和功率表的顯示數(shù)據(jù)又慢慢恢復(fù)正常，這種現(xiàn)象一直重復(fù)出現(xiàn)，這一過程中沒有出現(xiàn)報警和跳閘現(xiàn)象。

觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)電機電壓和頻率顯示都正常，因此判斷不是發(fā)電機故障，應(yīng)該為電流表和功率表顯示不正常。測量No.2號發(fā)電機電流互感器，未發(fā)現(xiàn)異常，說明判斷互感器沒問題，懷疑功率表、電流表或開關(guān)損壞。由于功率表和電流表同時出現(xiàn)故障，查找開關(guān)及表的所有接線，發(fā)現(xiàn)互感器電流輸入到功率表，再經(jīng)功率表后進入電流表，懷疑功率表損壞。將功率表拆下，解體后發(fā)現(xiàn)，線號為3的導(dǎo)線裸露，并且和其他導(dǎo)線有接觸，用膠帶將其包好，裝復(fù)后，安裝試驗。經(jīng)過一段時間運行，運行狀態(tài)一直正常，故障消除。

4 結(jié)論

目前，船舶技術(shù)裝備不斷更新，船舶電氣設(shè)備的故障也是多種多樣，電氣管理人員要不斷地掌握新設(shè)備的運行原理，并且在工作中不斷總結(jié)、不斷完善維護管理細則，從而提高科學(xué)性，減少盲目性。在實施過程中，通電法、斷電法、替代法、比較法等可以結(jié)合具體故障靈活應(yīng)用。

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