論基于PSV系列船舶電站系統(tǒng)的調(diào)試流程

郭 佳

（廣州黃船海洋工程有限公司,廣州511462）

1 前言

PSV全稱是Platform Supply Vessel，即平臺(tái)供應(yīng)船。主要用于在海上平臺(tái)之間運(yùn)送人員和物資，配備有自動(dòng)電站、電力推進(jìn)、DP2、液貨和散料輸送等功能。而一個(gè)穩(wěn)定可靠的自動(dòng)電站系統(tǒng)，作為船舶的心臟供血部分顯得尤其重要，是船上各種設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障。

2 電站的主要構(gòu)成

2.1 Havyard PSV 832柴油發(fā)電機(jī)組

由4臺(tái)主發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組組成：

（1）4臺(tái)主發(fā)電機(jī)組：由MTU柴油機(jī)配NES發(fā)電機(jī)，每臺(tái)機(jī)組額定電壓為690 VAC，頻率60 Hz，額定功率1 500 kW，功率因素0.9。

（2）1臺(tái)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組：由康明斯柴油機(jī)配韓國(guó)現(xiàn)代發(fā)電機(jī)，額定電壓為690 VAC，頻率為60 Hz，額定功率為99 kW。

4臺(tái)主發(fā)電機(jī)組并排布置在機(jī)艙區(qū)域。安裝在同一側(cè)的機(jī)組為一組，分別配有完全獨(dú)立的兩套冷卻水系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)。正常使用狀態(tài)下，當(dāng)單邊發(fā)生故障時(shí)，另外一邊不受影響，可以照常使用，滿足了DP2的冗余要求。

2.2 Havyard PSV 832配電板

配電板由Norway electrical system company提供，主配電板分690 VAC、440 VAC、230 VAC三部分，安裝在同一配電間；應(yīng)急配電板分690 VAC、230 VAC兩部分，安裝在應(yīng)急發(fā)電機(jī)間。

（1）690 VAC主配電板主要給主側(cè)推進(jìn)器、甲板機(jī)械、液貨系統(tǒng)、散料系統(tǒng)等供電，440 VAC主配電板主要給機(jī)艙輔助系統(tǒng)供電；220 VAC主配電板主要給全船照明、生活設(shè)施、UPS等供電。

為滿足DP2的規(guī)范要求，主配電板各分A、B兩排，使用母聯(lián)屏隔離，用電設(shè)備分兩套分別由A、B排單獨(dú)供電；進(jìn)入DP模式時(shí)，所有母聯(lián)開關(guān)處于分閘狀態(tài)，A、B排單獨(dú)供電。航行狀態(tài)時(shí)，也可在母聯(lián)開關(guān)閉合狀態(tài)上供電，但此時(shí)兩路變壓器只有一路合閘工作，變壓器與母聯(lián)開關(guān)之間有互鎖功能，防止造成電力一次系統(tǒng)短路。

（2）690 VAC應(yīng)急配電板主要給應(yīng)急空壓機(jī)、應(yīng)急機(jī)艙風(fēng)機(jī)等機(jī)艙輔助系統(tǒng)供電；230 VAC配電板主要給應(yīng)急照明、UPS等供電。

在航行狀態(tài)下，應(yīng)急發(fā)電機(jī)與應(yīng)急配電板應(yīng)該處于應(yīng)急模式，應(yīng)急配電板通過(guò)應(yīng)配/主配聯(lián)絡(luò)開關(guān)由主配電板供電。當(dāng)主配電板發(fā)生故障失電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)會(huì)在45 s內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)，并開關(guān)自動(dòng)合閘進(jìn)入應(yīng)急供電；當(dāng)主配電板恢復(fù)正常供電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)開關(guān)會(huì)先自動(dòng)分閘，然后應(yīng)配/主配聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)合閘，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電與主電的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

3 調(diào)試的準(zhǔn)備工作

雖然發(fā)電機(jī)組與配電板在出廠前都已進(jìn)行了試驗(yàn)，并得到了相關(guān)機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證，但是在設(shè)備出廠后到安裝完成經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的運(yùn)輸、裝卸、儲(chǔ)存、吊裝等過(guò)程，存在著各種破壞隱患。故在設(shè)備安裝完整后，必須根據(jù)相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范要求進(jìn)行完整測(cè)試，并經(jīng)受船檢、船東的校驗(yàn)認(rèn)可。

3.1 空氣系統(tǒng)

空氣管路安裝完成、密試報(bào)驗(yàn)結(jié)束，需用壓縮空氣進(jìn)行管路沖洗，確保管路潔凈干燥，如果管路存留有焊渣、灰塵等微小顆粒物，會(huì)對(duì)柴油機(jī)造成損壞。

3.2 冷卻水系統(tǒng)

冷卻水管路安裝完成、密試報(bào)驗(yàn)結(jié)束，加注冷卻水前需用淡水對(duì)管路內(nèi)部進(jìn)行沖洗，確保管路內(nèi)部無(wú)異物。加注冷卻水時(shí)需根據(jù)廠家提供的添加劑型號(hào)按一定比例加添加劑混合后再加注到管路里，加注時(shí)注意要保持透氣管暢通，充分將管路里面的空氣排出，如果管路存在空氣，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況下會(huì)產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，損壞缸套。

3.3 燃油供給系統(tǒng)

燃油管路安裝完成、密試報(bào)驗(yàn)結(jié)束，需進(jìn)行串油工作，油樣化驗(yàn)潔凈等級(jí)符合規(guī)范與廠家要求，否則容易造成燃油濾器、噴油嘴阻塞，在燃燒室內(nèi)形成殘?jiān)瑫?huì)損壞缸套或造成氣門堵塞。燃油艙加油時(shí)，先加到沉淀艙，經(jīng)分油機(jī)處理后再加注到燃油日用艙供發(fā)電機(jī)使用。

3.4 電纜的敷設(shè)安裝與接線

電纜敷設(shè)與接線需符合相關(guān)規(guī)范的要求，電源線應(yīng)與信號(hào)線分開敷設(shè)包扎,信號(hào)線做好屏蔽接地。

4 調(diào)試的流程

4.1 配電板通電前檢查及通電

（1）檢查配電板基座是否安裝固定好，內(nèi)部部件是否完好無(wú)損；

（2）檢查屏與屏之間匯流排是否連接固定可靠，匯流排與柜體內(nèi)殼是否做好絕緣保護(hù)；

（3）檢查設(shè)備電纜連接是否正確，做好接地保護(hù)，尤其是主干電纜、主動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)電源線、控制線是否依照設(shè)計(jì)單線圖順序進(jìn)行連接，如有出現(xiàn)交錯(cuò)接線錯(cuò)誤勢(shì)必影響后續(xù)DP試驗(yàn)、FMEA試驗(yàn)的進(jìn)行；

（4）檢查匯流排和大容量電纜的接線是否依據(jù)安裝要求打扭力緊固；

（5）檢查配電板上所有供電開關(guān)是否處于斷開狀態(tài)；

（6）檢查配電板內(nèi)部是否有雜物，特別需認(rèn)真檢查斷路器內(nèi)部是否有鐵絲、鐵銹、灰塵等易導(dǎo)致短路的雜物；

（7）用1 000 V直流絕緣表測(cè)量匯流排、變壓器、岸電電纜的絕緣情況，測(cè)量結(jié)果應(yīng)不小于5 MΩ；測(cè)量發(fā)電機(jī)繞組的絕緣，需要在2 000 MΩ以上；

（8）合上儀器儀表的回路熔斷器，特別是電流互感器的測(cè)量回路一定不能斷路，不能加熔斷器。

以上檢查步驟確定無(wú)誤后，方可給配電板送電。

4.2 發(fā)電機(jī)第一次啟動(dòng)

（1）啟動(dòng)發(fā)電機(jī)前需確保每一根電纜接線正確，將AVR的工作電源開關(guān)關(guān)閉，先怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，觀察機(jī)組各個(gè)參數(shù)是否正常，包括外圍系統(tǒng)的冷卻水溫度、壓力、燃油壓力等，然后再逐步將轉(zhuǎn)速加到額定轉(zhuǎn)速，空載運(yùn)行一段時(shí)間，仔細(xì)觀察一切正常后方可進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

（2）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁發(fā)電試驗(yàn)，先檢查發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)功能是否正常工作，以確保發(fā)電機(jī)萬(wàn)一發(fā)生短路故障時(shí)能夠及時(shí)切斷勵(lì)磁回路。檢查無(wú)誤后，合上AVR工作電源開關(guān)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，觀察配電板電壓表顯示電壓是否正常，額定電壓為690 VAC，電壓在690～700 VAC范圍內(nèi)均視為正常。用1 000 VAC相序表測(cè)量電壓相序是否為正序。

4.3 發(fā)電機(jī)開關(guān)脫扣功能與保護(hù)試驗(yàn)

使用模擬信號(hào)發(fā)生器通過(guò)輸入信號(hào)到保護(hù)裝置二次回路，模擬電壓、電流、頻率故障進(jìn)行試驗(yàn)。

在模擬欠壓、過(guò)壓試驗(yàn)時(shí)，必須要把遙控調(diào)壓信號(hào)斷路，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓是正常的，但是保護(hù)裝置Woodward Easygen讀取到的電壓是高于或低于額定值的，否則會(huì)誤認(rèn)為電壓偏高或偏低，AVR會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而降低或增大發(fā)電機(jī)電壓；如果調(diào)壓信號(hào)沒(méi)有形成斷路，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓過(guò)高或過(guò)低，不利于在網(wǎng)的用電設(shè)備，甚至?xí)p壞用電設(shè)備。

在模擬低頻、高頻試驗(yàn)時(shí)，需要將遙控調(diào)速信號(hào)斷路，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速是正常的，但是保護(hù)裝置Woodward LSU讀取到的頻率信號(hào)是高于或低于額定值的，會(huì)誤認(rèn)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高或偏低，從而會(huì)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，造成發(fā)電機(jī)電壓的波動(dòng)，不利于在網(wǎng)用電設(shè)備，尤其是電機(jī)設(shè)備。

4.4 報(bào)警點(diǎn)模擬測(cè)試

在試驗(yàn)中應(yīng)該注意模擬器是否取得相關(guān)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)合格證明，并且沒(méi)超出檢驗(yàn)使用期限。

4.5 靜態(tài)特性試驗(yàn)

試驗(yàn)前應(yīng)先確認(rèn)發(fā)電機(jī)頻率與電流反饋信號(hào)是否正確。否則會(huì)造成發(fā)電機(jī)故障開關(guān)跳閘，具體方法如下：

（1）逐漸增加有功功率，觀察發(fā)電機(jī)頻率的變化趨勢(shì)，如果頻率反饋信號(hào)正確，發(fā)電機(jī)頻率會(huì)略微有下降趨勢(shì)，反之頻率呈上升趨勢(shì)，此時(shí)只要將頻率反饋信號(hào)的兩根線對(duì)調(diào)即可。

（2）逐漸增加感性無(wú)功功率，因?yàn)楦行詿o(wú)功對(duì)發(fā)電機(jī)起到去磁作用，容性無(wú)功對(duì)發(fā)電機(jī)起到助磁作用，如果電流反饋信號(hào)正確，此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓應(yīng)該呈略微下降趨勢(shì)，反之電壓呈上升趨勢(shì)，此時(shí)只要將電流檢測(cè)信號(hào)線對(duì)調(diào)即可。

4.6 動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)

（1）頻率特性調(diào)整

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)必須裝有調(diào)速器，其調(diào)速特性應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)突然卸去額定負(fù)載時(shí)，其瞬時(shí)調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的10%，穩(wěn)定調(diào)速率不大于額定轉(zhuǎn)速的5%，穩(wěn)定時(shí)間不超過(guò)5 s。此類船舶的柴油機(jī)一般都配有電子調(diào)速器。

（2）電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)方法

AVR對(duì)電壓的調(diào)節(jié)速度是通過(guò)PI控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，試驗(yàn)中可保持某一參數(shù)不變，例如I值不變，改變P值，觀察電壓的變化趨勢(shì)，若趨勢(shì)反了，可相反的改變P值，再按同一趨勢(shì)逐漸改變P值，直到電壓往相反方向變化，接著將P值調(diào)回到倒數(shù)第二個(gè)數(shù)值；用同樣的方法，保持P值不變調(diào)節(jié)I值，直至發(fā)電機(jī)的變化峰值電壓與穩(wěn)定時(shí)間都在規(guī)范要求范圍內(nèi)為止。

4.7 并車試驗(yàn)

（1）并車條件

對(duì)于三相交流同步發(fā)電機(jī)組，理想并車條件是待并發(fā)電機(jī)的電壓與運(yùn)行（或電網(wǎng)）的電壓之間同時(shí)滿足以下條件：①電壓的有效值相等，即U1=U2；②頻率相等，即f1=f2；③相位或初相位角相等，即δ1=δ2；④相序一致。符合上述條件時(shí)并車，沖擊電流最小、最安全。

（2）并車方法

①示波器并車法

首先將示波器的電壓測(cè)量端按正序分別連接在電網(wǎng)母排與待并發(fā)電機(jī)開關(guān)側(cè)，拆掉到待并發(fā)電機(jī)開關(guān)的合閘信號(hào)線，手動(dòng)調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，觀察同步表并車指示燈按順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，接近同步點(diǎn)時(shí)按下合閘按鈕，若此時(shí)開關(guān)合閘信號(hào)發(fā)出與兩條電壓曲線重合時(shí)間吻合，則說(shuō)明此發(fā)電機(jī)符合并車條件。

② 萬(wàn)用表并車法

首先用電壓等級(jí)符合的相序表確認(rèn)在網(wǎng)發(fā)電機(jī)與待并發(fā)電機(jī)的電壓相序一致，待并發(fā)電機(jī)開關(guān)置于測(cè)試位置，將萬(wàn)用表發(fā)到電壓等級(jí)適合的檔位，用一根表筆測(cè)量在網(wǎng)發(fā)電機(jī)的某一項(xiàng)電壓，用另外一根表筆測(cè)量在待并發(fā)電機(jī)的同一項(xiàng)電壓，用手動(dòng)并車法模擬并車，當(dāng)同步表指示燈轉(zhuǎn)到同步點(diǎn)位置時(shí)，若此時(shí)萬(wàn)用表電壓顯示為零，則表明并車成功。此方法操作較為方便，但準(zhǔn)確度沒(méi)有示波器并車法好。

（3）發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行功率分配調(diào)節(jié)

發(fā)電機(jī)的功率分為有功功率與無(wú)功功率，有功功率分配不平衡主要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的頻率，有功功率分配較多的發(fā)電機(jī)頻率較大，此時(shí)只要相應(yīng)的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的頻率即可；無(wú)功功率分配不平衡是由于電壓的不平衡引起的，通常電壓低的發(fā)電機(jī)無(wú)功分配越大，電壓高的發(fā)電機(jī)無(wú)功分配越小，此時(shí)只要相應(yīng)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓即可。

4.8 PMS實(shí)驗(yàn)

對(duì)于帶有DP2系統(tǒng)的PSV船、PMS功能主要包括有Load Dependent Start/ Stop、Load Shedding、Power Limitation、Black Out Recovery試驗(yàn)，有些船舶還包括有Fixed Target Load等試驗(yàn)。

PMS系統(tǒng)通過(guò)控制4臺(tái)發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)與停止，開關(guān)同步合閘與解列分閘來(lái)滿足電站即時(shí)的負(fù)載需求與變化。同時(shí)在此類船舶最主要是給平臺(tái)供應(yīng)物資的，在DP模式下必須要保證當(dāng)單邊故障時(shí)不影響動(dòng)力操作系統(tǒng)的工作，或者在故障失電情況下必須要在30 s內(nèi)電站自動(dòng)恢復(fù)供電、相關(guān)動(dòng)力設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，否則是相當(dāng)危險(xiǎn)的。

此類船舶的PMS比普通船舶功能更加全面，使用更加方便，其優(yōu)點(diǎn)有：

（1）當(dāng)2臺(tái)以上發(fā)電機(jī)運(yùn)行在網(wǎng)時(shí)，某一在網(wǎng)機(jī)組發(fā)生電壓故障（勵(lì)磁故障）或頻率故障（調(diào)速器故障）時(shí)，PMS會(huì)在幾十毫秒內(nèi)將故障切斷，限制主推進(jìn)器功率不超過(guò)在網(wǎng)機(jī)組100%的額定功率，自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組并網(wǎng)，不影響其他在網(wǎng)機(jī)組正常運(yùn)行；

（2）當(dāng)2臺(tái)以上發(fā)電機(jī)在網(wǎng)時(shí)，應(yīng)急停止某臺(tái)在網(wǎng)機(jī)組，PMS會(huì)在幾十秒內(nèi)將故障機(jī)組切斷，限制主推進(jìn)器功率不超過(guò)在網(wǎng)機(jī)組100%的額定功率，自動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)組并網(wǎng)，不影響其他在網(wǎng)機(jī)組地正常工作，遏制了故障進(jìn)一步蔓延。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文論述了PSV系列船的船舶電站的調(diào)試流程，文中一些調(diào)試方法只是個(gè)人根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)所得，或許還有更有效與簡(jiǎn)便的方法，希望在以后的工作中多積累經(jīng)驗(yàn)，在行業(yè)中多進(jìn)行交流，不斷完善調(diào)試技能。

[1]王文義主編.船舶電站組建與調(diào)試.[M哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社,2009.